Referensi Lengkap Peta Register GPIO BCM2835 untuk Bare Metal Programming

Dalam pengembangan sistem operasi mandiri (Bare Metal Programming) pada Raspberry Pi, pemahaman terhadap Memory Mapped I/O adalah fondasi utama. Tidak ada driver sistem operasi yang membantu kita; kita berbicara langsung dengan perangkat keras melalui alamat memori.

Berikut adalah dokumentasi lengkap pemetaan register GPIO pada prosesor BCM2835 (Raspberry Pi 1 / Zero). Tabel ini mencakup fungsi dasar (Input/Output), mekanisme pembacaan status (Level), hingga pengaturan kestabilan sinyal (Pull-up/Down) yang krusial untuk komunikasi serial (UART).

Peta Register GPIO (GPIO Register Map)

Semua offset di bawah ini relatif terhadap GPIO Base Address (biasanya 0x20200000 pada BCM2835).

Offset (Hex)	Nama Register	Cakupan GPIO	Deskripsi Fungsi (Technical Description)
0x00	GPFSEL0	GPIO 0 – 9	Function Select 0: Mengatur mode pin (Input, Output, atau Alt Function).
0x04	GPFSEL1	GPIO 10 – 19	Function Select 1: Mengatur mode pin (Termasuk pin UART 14 & 15).
0x08	GPFSEL2	GPIO 20 – 29	Function Select 2: Mengatur mode pin.
0x0C	GPFSEL3	GPIO 30 – 39	Function Select 3: Mengatur mode pin.
0x10	GPFSEL4	GPIO 40 – 49	Function Select 4: Mengatur mode pin.
0x14	GPFSEL5	GPIO 50 – 53	Function Select 5: Mengatur mode pin (Sisa 4 GPIO).
0x18	(Reserved)	–	Jeda Memori (Kosong)
0x1C	GPSET0	GPIO 0 – 31	Output Set 0: Menulis logika 1 untuk menyalakan pin (Set High).
0x20	GPSET1	GPIO 32 – 53	Output Set 1: Menulis logika 1 untuk menyalakan pin (Set High).
0x24	(Reserved)	–	Jeda Memori (Kosong)
0x28	GPCLR0	GPIO 0 – 31	Output Clear 0: Menulis logika 1 untuk mematikan pin (Set Low).
0x2C	GPCLR1	GPIO 32 – 53	Output Clear 1: Menulis logika 1 untuk mematikan pin (Set Low).
0x30	(Reserved)	–	Jeda Memori (Kosong)
0x34	GPLEV0	GPIO 0 – 31	Pin Level 0: Membaca status tegangan aktual pada pin (Input Read).
0x38	GPLEV1	GPIO 32 – 53	Pin Level 1: Membaca status tegangan aktual pada pin (Input Read).
0x3C	(Reserved)	–	Jeda Memori (Kosong)
0x40	GPEDS0	GPIO 0 – 31	Event Detect Status 0: Menandai jika sebuah event (misal: tombol ditekan) telah terjadi.
0x44	GPEDS1	GPIO 32 – 53	Event Detect Status 1: Menandai jika sebuah event telah terjadi.
…	…	…	(Register deteksi tepi/edge detection dilewati untuk penyederhanaan)
0x94	GPPUD	Semua GPIO	Pull-up/down Enable: Menentukan jenis resistor internal (Off, Pull-Down, atau Pull-Up).
0x98	GPPUDCLK0	GPIO 0 – 31	PUD Clock 0: Mengaktifkan setting resistor (GPPUD) ke pin spesifik (0-31).
0x9C	GPPUDCLK1	GPIO 32 – 53	PUD Clock 1: Mengaktifkan setting resistor (GPPUD) ke pin spesifik (32-53).

---

Penjelasan Detail Kelompok Register

Untuk memahami cara kerja tabel di atas, berikut adalah rincian fungsi dari masing-masing kelompok register:

1. Function Select (GPFSEL0 – GPFSEL5)

Sebelum pin bisa digunakan, kita harus menentukan “peran”-nya. Apakah dia bertindak sebagai Output (untuk menyalakan LED) atau Input (untuk membaca tombol).

• Setiap GPIO menggunakan 3-bit konfigurasi.
• Nilai 000 = Input (Default).
• Nilai 001 = Output.
• Nilai 100 = Alternate Function 0 (Contoh: Mengaktifkan UART pada GPIO 14/15).

2. Output Control (GPSET & GPCLR)

Raspberry Pi menggunakan mekanisme atomic bit-set/clear. Ini lebih aman daripada metode standar Read-Modify-Write.

• GPSET (Set): Menulis bit 1 ke posisi tertentu akan membuat pin tersebut menjadi HIGH (3.3V). Menulis 0 tidak memberikan efek apa pun.
• GPCLR (Clear): Menulis bit 1 ke posisi tertentu akan membuat pin tersebut menjadi LOW (0V).

3. Input Level (GPLEV)

Register ini adalah “mata” dari mikrokontroler.

• Register ini bersifat Read-Only (Hanya Baca). Jangan pernah menulis ke alamat ini.
• Jika bit bernilai 1, berarti ada tegangan masuk (High/3.3V).
• Jika bit bernilai 0, berarti tidak ada tegangan (Low/Ground).

4. Internal Resistor Control (GPPUD & GPPUDCLK)

Ini adalah bagian terpenting untuk menjaga stabilitas sinyal, terutama saat menggunakan protokol komunikasi seperti UART atau I2C agar sinyal tidak floating (mengambang).

Berbeda dengan register lain, pengaturannya membutuhkan urutan waktu (sekuensi):

1. Tulis jenis resistor (Off/Down/Up) ke register GPPUD.
2. Tunggu 150 siklus clock.
3. Tulis bit 1 pada posisi GPIO yang diinginkan di register GPPUDCLK0/1.
4. Tunggu 150 siklus clock.
5. Bersihkan (tulis 0) pada GPPUD dan GPPUDCLK untuk menyelesaikan proses.