Jenis dan Tipe Mikrokontroler
Ada banyak produsen mikrokontroler yang memproduksi berbagai jenis dan tipe mikrokontroler. Berikut adalah jenis-jenis mikrokontroler (MCU) yang umum digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari embedded systems hingga Internet of Things (IoT), berdasarkan beberapa produsen.
A. Microchip Technology
Microchip Technology adalah perusahaan semikonduktor asal Amerika Serikat yang berspesialisasi pada solusi embedded dan jaringan elektronik. Didirikan pada 1989 melalui spin-off divisi memori MOS teknologi MOS dari General Instrument. Sebelum tahun 2016, Atmel dan Microchip adalah dua perusahaan terpisah dengan portofolio MCU yang berbeda. Sejak akuisisi Atmel oleh Microchip, semua lini produk AVR dan SAM pindah di bawah payung Microchip.
Berikut adalah jenis mikrokontroler beberapa produk dari Microchip Technology, yang umum digunakan.
1. AVR (8-bit)
AVR adalah singkatan dari Alf and Vegard’s RISC processor, dinamai menurut penciptanya, Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan, dan mengacu pada arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computing) yang mereka kembangkan. AVR adalah keluarga mikrokontroler 8-bit berbasis arsitektur RISC Harvard yang dikembangkan oleh Atmel (sekarang bagian dari Microchip). Setiap instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, memungkinkan kecepatan hingga 20 MIPS pada 20 MHz dengan efisiensi tinggi. AVR memiliki memori Flash untuk menyimpan program (16 KB–256 KB tergantung seri), SRAM untuk data runtime (1 KB–16 KB), dan EEPROM onboard untuk penyimpanan non-volatile. Periferal lengkap mencakup hingga 32 pin GPIO, timer/counter, ADC 10-bit, PWM, serta antarmuka serial (USART, SPI, I²C). Keunggulannya meliputi konsumsi daya rendah (modul sleep mode di µA), ekosistem matang (AVR Studio/Atmel Studio, Arduino IDE), dan dokumentasi luas. Contoh serinya antara lain: ATmega328P (populer digunakan pada Arduino Uno), ATmega2560, ATmega168, ATtiny13A, AT90S4433, AVR UC3.
(a) ATMEGA328P (QFP Package)
(b) ATMEGA328P (DIP Package)
Gambar 1. Contoh ATMEGA328P
2. PIC (8-bit)
PIC menngacu pada arsitektur RISC dari Microchip Technology yang mengintegrasikan CPU 8-bit, memori Flash (2–128 KB), SRAM (128 B–4 KB), dan EEPROM (opsional) dalam satu chip; dilengkapi periferal seperti GPIO, timer/counter 8- dan 16-bit, ADC hingga 10-bit, PWM, serta antarmuka serial USART/SPI/I²C; mendukung mode tidur ultra-low-power untuk aplikasi baterai, dan dikembangkan dengan ekosistem MPLAB X IDE dan XC8 Compiler serta board pengembangan yang luas. Contoh serinya meliputi PIC16F877A (20 MHz, 8 KB Flash), PIC18F45K22 (64 MHz, 64 KB Flash, USB), dan PIC16F18313 yang menawarkan fitur low-power dan paket kompak untuk node IoT ringan.
Gambar 2. Contoh PIC 18F45K22 (QFP Package)
3. PIC24 / dsPIC (16-bit)
PIC24 dan dsPIC adalah keluarga mikrokontroler 16-bit dari Microchip Technology yang menggabungkan arsitektur RISC dengan kemampuan DSP, memori Flash hingga 512 KB, SRAM hingga 32 KB, dan EEPROM (opsional), serta periferal canggih seperti timer/counter 16- dan 32-bit, ADC up to 12-bit dengan banyak channel, PWM dengan kontrol dead-time untuk motor control, dan antarmuka komunikasi USART/SPI/I²C/CAN; dsPIC menambahkan unit DSP hardware untuk operasi sinyal cepat (MAC, FFT) ideal bagi aplikasi kontrol dan audio, sedangkan PIC24 menekankan efisiensi daya dengan mode sleep mikro-ampere; keduanya didukung oleh MPLAB X IDE, XC16 Compiler, dan library MPLAB Harmony untuk pengembangan IoT dan sistem tertanam performa tinggi. Conoth serinya meliputi: PIC24FJ64GA002, PIC24FJ128GA010, PIC24EP256GP204, dsPIC33EP512MU810, dsPIC33CK256MP508, dan dsPIC33CH512MP508.
Gambar 3. PIC24FJ64GA002 (SOIC Package)
B. STMicroelectronics
STMicroelectronics adalah perusahaan semikonduktor multinasional yang berkantor pusat di Jenewa, Swiss, dan memiliki fasilitas R&D serta manufaktur di berbagai belahan dunia. Didirikan pada 1987 melalui penggabungan SGS Microelettronica (Italia) dan Thomson Semiconducteurs (Prancis), ST memproduksi beragam produk mulai dari komponen discrete hingga sistem-on-chip (SoC). Berikut beberapa contoh produk mikrokontroler STMicroelectronics.
1. STM32F103 (Cortex-M3, 72 MHz, medium-performance)
STM32F103 adalah mikrokontroler 32-bit dari keluarga STM32 (STMicroelectronics) dengan inti ARM Cortex-M3 hingga 72 MHz, memori Flash 128 KB–512 KB (tergantung varian), SRAM 20 KB–64 KB, dan emulasi EEPROM lewat Flash; menyediakan lebih dari 37 pin GPIO, timer 16-bit/32-bit (PWM, input capture, encoder), ADC 12-bit hingga 16 channel, DAC 12-bit (varian tertentu), serta antarmuka serial USART/UART, SPI, I²C, CAN, USB-FS, ditunjang DMA controller untuk transfer data tanpa beban CPU, NVIC untuk interrupt prioritas, dan mode low-power (sleep/stop/standby); dengan clock internal 8 MHz dan PLL hingga 72 MHz serta paket LQFP atau BGA, modul ini ideal untuk otomasi industri, kontrol motor, HMI, dan prototyping (misal Blue Pill atau Nucleo-64) menggunakan toolchain STM32CubeIDE/GCC, library HAL/LL, dan RTOS seperti FreeRTOS.
Gambar 4. Contoh STM32F103 (QPF Package)
2. STM32F407 (Cortex-M4, 168 MHz, DSP/FPU)
STM32F407 adalah mikrokontroler 32-bit berperforma tinggi dari keluarga STM32F4 (STMicroelectronics) yang mengusung inti ARM Cortex-M4 dengan FPU dan DSP berkecepatan hingga 168 MHz, dilengkapi memori Flash hingga 1 MB dan SRAM total hingga 192 KB (dengan cache L1), serta periferal komprehensif meliputi timer 16-bit/32-bit, ADC 12-bit (multi-channel), DAC 12-bit, kontroler DMA, antarmuka serial USART/UART, SPI, I²C, I²S, CAN, USB OTG (FS/HS), Ethernet MAC, dan FSMC untuk eksternal SDRAM/PSRAM; dengan dukungan Ethernet, kamera (DCMI), dan kemasan LQFP/BGA, STM32F407 ideal untuk aplikasi industri, multimedia, motor control, dan sistem real-time kompleks.
Gambar 5. Contoh STM32F407 ( QPF Package)
3. STM32L072 (Cortex-M0+, ultra-low-power)
STM32L072 adalah mikrokontroler ultra-low-power 32-bit dari keluarga STM32L0 (STMicroelectronics) berbasis ARM Cortex-M0+ hingga 32 MHz, dengan memori Flash hingga 192 KB dan SRAM hingga 20 KB, serta desain hemat energi (stop mode < 1 µA, standby < 150 nA) untuk aplikasi baterai jangka panjang; dilengkapi periferal on-chip seperti ADC 12-bit 16-channel, DAC 12-bit, comparator, op-amp, RTC, USB Full-Speed device, serta antarmuka serial UART/SPI/I²C/LPUART/LPTIM, dan kemasan LQFP atau UFQFPN, sehingga ideal untuk wearable, sensor nirkabel, dan IoT edge dengan kebutuhan konsumsi daya minimal.
Gambar 6. STM32L072 (QPF Package)
C. Espressif Systems
Espressif Systems adalah perusahaan semikonduktor yang memelopori solusi konektivitas nirkabel untuk IoT dengan mengembangkan SoC berbasis arsitektur Tensilica Xtensa, seperti ESP8266 (Wi-Fi 802.11 b/g/n single-core) dan ESP32 (dual-core Wi-Fi plus Bluetooth LE), serta varian lanjutannya (ESP32-S2/S3, ESP32-C3) yang menambahkan keamanan hardware, AI-accelerator, dan kemampuan protokol Thread/IEEE 802.15.4; produk mereka dilengkapi periferal lengkap (SPI/I²C/UART/PWM/ADC/DAC), konsumsi daya rendah (deep-sleep μA), dan didukung ekosistem SDK (ESP-IDF, Arduino Core) hingga platform cloud.
1. ESP8266
ESP8266 adalah System-on-Chip (SoC) 32-bit berbasis inti Tensilica L106 berkecepatan hingga 80 MHz, yang menggabungkan modul Wi-Fi 802.11 b/g/n, memori SRAM 80 KB, dan antarmuka periferal (GPIO, SPI, I²C, UART, PWM, ADC 10-bit) dalam satu paket SMD ringkas; dengan footprint yang sangat kecil dan biaya rendah, ia tersedia dalam modul populer seperti ESP-01 dan ESP-12 series, didukung oleh SDK resmi (Espressif ESP8266 RTOS) serta Arduino Core, dan banyak digunakan untuk prototipe cepat maupun produk IoT skala berkat kemudahan integrasi, konsumsi daya moderat, dan kemampuan menjalankan aplikasi jaringan langsung tanpa perlu mikrokontroler eksternal.
Gambar 7. ESP8266EX (SoC)
2. ESP32
ESP32 adalah keluarga System-on-Chip (SoC) 32-bit yang dikembangkan oleh Espressif Systems, mengusung dua inti prosesor Tensilica Xtensa LX6 berkecepatan hingga 240 MHz untuk performa tinggi sekaligus efisiensi energi. Di dalamnya terintegrasi radio Wi-Fi 802.11 b/g/n dan Bluetooth 4.2 (BR/EDR & BLE), memungkinkan konektivitas nirkabel ganda tanpa perlu modul tambahan. Memori on-chip mencakup hingga 520 KB SRAM dan cache instruksi, sedangkan Flash eksternal umumnya mencapai puluhan megabyte, cukup untuk firmware dan file sistem berukuran besar. Dari sisi periferal, ESP32 menyediakan hingga 34 pin GPIO yang dapat dikonfigurasi, ADC 12-bit dengan hingga 18 channel, dua DAC 8-bit, beberapa timer PWM, antarmuka SPI/UART/I²C/I²S, serta fitur touch-sensor kapasitif dan sensor Hall bawaan. Untuk aplikasi audio dan multimedia tersedia I²S dengan dukungan PDM, dan untuk pengelolaan daya, ESP32 mendukung berbagai mode sleep, light-sleep, dan deep-sleep dengan arus hanya beberapa mikroampere sehingga konsumsi energi menjadi lebih kecil. Pengembang dapat memanfaatkan dua ekosistem utama: ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework) berbasis FreeRTOS untuk kontrol low-level dan optimasi performa, serta Arduino Core for ESP32 untuk prototyping cepat dengan library Arduino. Board pengembangan seperti ESP32-DevKitC, WROOM, dan PICO-D4 membuatnya mudah diintegrasikan ke proyek IoT, wearable, otomasi rumah, edge computing, dan aplikasi real-time lainnya.
Gambar 8. ESP32 (SoC)