EMBEDDED SYSTEM
Embedded System
A. Mengenal Embedded System
Embedded system merupakan sistem komputer yang didesain dan dibuat dengan tujuan dan fungsi tertentu secara spesifik Embedded system terdiri atas perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras dalam embedded system meliputi mikroprosesor atau mikrokontroler dengan penambahan memori eksternal, I/O, dan komponen lainnya seperti sensor, keypad, LED, dan LCD. Adapun, perangkat lunak embedded berfungsi sebagai penggerak pada embedded system.
Sebagian besar perangkat lunak pada embedded system ini didukung oleh Real Time Operating System (RTOS). Real Time Operating System (RTOS) merupakan sistem operasi multitasking yang diperuntukkan dan dikhususkan untuk aplikasi real-time. Perangkat lunak embedded biasanya disebut firmware karena perangkat lunak tipe ini dapat dimuat ke ROM, EPROM atau Memory Flash. Sekali program dimasukkan ke dalam perangkat keras maka program tersebut tidak akan pernah berubah kecuali jika di program ulang.
Embedded system biasanya ditanamkan pada perangkat yang lebih besar yang didalamnya terdapat perangkat keras dan berbagai peralatan mekanik. Berbeda dengan komputer, embedded system dikhususkan untuk melakukan fungsi dan rugas yang spesifik. Saat ini sudah banyak teknologi yang telah ditanamkan embedded system ini contohnya pada kamera digital. Embedded system diimplementasikan pada kamera digital agar dapat melakukan fitur autofocus.
Dengan menggunakan embedded system, maka kita dapat mengontrol perangkat untuk melakukan suatu tugas yang spesifik. Dibandingkan dengan komputer/PC, embedded stem lebih cepat dalam waktu proses pada sistemnya. Hal tersebut terjadi karena embedded system dibangun menggunakan bahasa pemrograman yang lebih dekat/ dikenali oleh perangkat keras. Bahasa pemrograman yang digunakan untuk mengembangkan embedded system ini di antaranya bahasa pemrograman ADA, Java, System, C., dan VHDL.
Untuk mengetahui perbedaan embedded system dengan sistem lain, berikut merupakan ciri-ciri dari embedded system.
1. Mempunyai computing power (dilengkapi dengan sebuah processor).
2. Bekerja di lingkungan luar ruangan IT (tidak dilengkapi dengan AC dan mendapatkan gangguan seperti getaran dan debu).
3. Memiliki rugas yang spesifik. Pemakaian embedded system dalam kehidupan sehari-hari dapat ditemukan pada aplikasi aplikasi berikut.
1. Automatic Teller Machine (ATM)
2. Peralatan jaringan komputer, termasuk Router, Timeserver dan Firewall
3. Printer komputer
4. Mesin fotokopi
5. Telepon genggam
6. Penyimpanan Hard Disk
7. Engine Controllers dan Antilock Brake Controller pada mob
8. Pengontrolan pabrik 9. Komputer transaksi di jalan tol
10. Peralatan Smart Electronic yang terpasang di dalam mob Sistem kerja dari embedded system adalah sebagai berikut
1. Input analog/digital yang dilakukan oleh peng Contohnya adalah melalui saklar tombol, keypad, sensor, dan layar sentuh.
2. Memproses input yang telah diberikan. Pemroses dapat berupa perhitungan atau konversi. Misalnya, AD (pengonversi analog ke digital) mengubah input anak, sensor ke output digital.
3. Memberikan hasilnya melalui perangkat output. Contohnya adalah motor, LCD, dan layar sentuh.
1. Kategori Embedded System
Embedded system dapat diklasifikasikan berdasarkan fungsi dan kinerjanya, yaitu sebagai berikut. Jenis-Jenis Embedded System. Berdasarkan keja dan fungsinya berdasarkan da pada marekorincher
a. Embedded system stand alone (berdiri sendiri) Embedded system stand alone merupakan embedded system yang dapat bekerja sendiri. Embedded system ini dapat menerima input digital atau analog, melakukan kalibrasi, konversi, pemrosesan data, serta menghasilkan output data misalnya melalui tampilan LCD. Contoh alat dengan embedded system yang dapat berdiri sendiri adalah konsol video game, MP3 player, dan kamera digital.
b. Embedded system real-time
Sistem yang dapat dikatakan embedded system real-time adalah jika memiliki waktu respon yang cepat. Beberapa tugas tertentu harus dilakukan dalam periode waktu yang spesifik sehingga waktu respon ini merupakan hal yang sangat penting. Terdapat 2 jenis dalam embedded system real time ini, yaitu sebagai berikut.
1) Embedded system hard real-time
Hal yang perlu diperhatikan dalam embedded system hard real- time adalah jika pengerjaan operasinya melebihi waktu yang ditentukan, maka dapat menyebabkan terjadinya kegagalan yang fatal dan kerusakan pada alat. Batas waktu respon sistem ini yaitu dalam millisecond atau bahkan bisa lebih singkat lagi. Contohnya adalah pada embedded system kontrol rudal (peluru kendali). Jika penyelesaian operasinya tidak sesuai waktu, maka dapat menyebabkan bencana. Contoh lain implementasi embedded system hard real-time adalah pa sistem kontrol kantong udara pada mobil. Jika penyelesaia operasi pada sistem ini tidak sesuai, maka dapat mengancan keselamatan pengendara mobil karena kecelakaan dap terjadi dalam waktu yang sangat singkat. Embedded harus dapat bekerja dengan batas waktu yang sangat tepat Oleh karena itu, pemilihan chip dan RTOS sangatlah pentida pada embedded system hard real-time ini.
2) Embedded system soft real-time
Pada beberapa embedded system, keterlambatan waktu respon dapat ditoleransi pada batas tertentu. Embedded system tersebut termasuk ke dalam kategori embedded system soft real time. Pelanggaran batas waktu tersebut dapat menyebabka ha kinerja sistem menurun, namun masih tetap dap ma beroperasi. Contoh alat pada embedded system kategori in De adalah microwave dan mesin cuci. Walaupun ada batas wakn sel untuk setiap operasinya, namun keterlambatan yang daps ditoleransi adalah dalam hitungan detik, bukan millisecond.
c. Networked embedded systems
Networked embedded system digunakan untuk menghubungka ke jaringan ke sumber akses. Jaringan yang dihubungkan dapa melalui jaringan Local Area Network (LAN), Wide Area Netud. (WAN) atau internet. Media transmisinya dapat menggunakan Ba kabel arau nirkabel. Contoh dari LAN networked embedded da system adalah pada sistem pengamanan rumah di man semua sensor (misalnya pendeteksi gerak, sensor tekanan sensor cahaya, dan sensor asap) terhubung melalui kabel dan dijalankan dengan protokol TCP/IP. Sistem pengamanan ka rumah dapat diintegrasikan dengan tambahan jaringan kamera yang dijalankan dengan protokol HTTP. Subsistem dari embedded system jaringan ini dapat bekerja dengan real-tin k ataupun non real time. Pada sistem real-time, embedded system dapat berdiri sendiri ataupun terhubung dengan jaringan.
2. Aspek-Aspek Penting dalam Embedded
Berikut ini merupakan System Berikut ini merupakan aspek-aspek penting yang membedakan embedded system dengan sistem lain, di antaranya adalah sebaga berikut.
a. Biaya
Komponen yang optimal memungkinkan untuk implementasi sistem dengan biaya yang serendah rendahnya. Hal ini disebabkan karena perbedaan harga sedikit saja dapat sangat berpengaruh pada embedded system ketika dipasarkan secara luas dalam jumlah yang besar.
b. Batasan waktu
Pada umumnya embedded system merupakan real-time system. Real-time system yaitu sistem yang prosesnya terbatasi oleh batas waktu (time limit). Sistem-sistem ini umumnya merupakan sistem yang digunakan untuk keperluan yang kritikal dan harus selalu aktif. Embedded system harus dapat menangani masalah jika suatu saat real-time system mengalami serangan Denial of Service (DoS) yang membuatnya menjadi lambat sehingga batas waktunya tidak lagi terpenuhi.
C. Interaksi langsung dengan dunia nyata
Embedded system control application pada umumnya berhubungan langsung dengan dunia nyata. Oleh karena itu, jika terjadi kesalahan atau kerusakan pada embedded system ini akan ber- dampak lebih besar dibandingkan dengan sistem komputer biasa.
d. Batasan energi
Banyak embedded system yang mengambil daya dan energinya. dari baterai. Maka, serangan atau gangguan pun dapat terjadi pada embedded system melalui power supply.
e. Elektronika
Karena embedded system merupakan sistem yang sangat erat kaitannya dengan elektronika, maka serangan-serangan atau gangguan juga mungkin didapatkan secara elektrik. Misalnya analisis dengan multimeter dan logic analyzer. Walaupun sistem komputer lain pada dasarnya juga merupakan alat elektronik, tetapi kemungkinan serangan dan gangguan pada embedded system bisa lebih besar terjadi.
B. Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil dalam satu sirkuit yang berisi inti prosesor, memori, dan input/output. Mikrokontroler tidak ditanamkan dalam komputer, karena mikrokontroler ini tidak didesain untuk melakukan pekerjaan-pekerjaan rumit. Mikrokontroler didesain khusus untuk embedded system.
Mitrokontroler ini berukuran lebih kecil karena menyesuaikan dengan embeddes system yang tidak membutuhkan kapasitas dan address bus yang terlalu besar. Mitrokontroler juga banyak dipasang ke barang-barang elektronik Karena harganya yang terjangkau.
Arduino adalah papan rangkaian elektronik yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip membebaskan mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino dikembangkan oleh Mazimo Banzi dan rekan- rekannya dengan tujuan untuk memudahkan dalam mengakses teknologi elektronika khusunya mikrokontroler.
Arduino diharapkan menjadi alat yang memudahkan para individu kreatif untuk merealisasikan ide yang ada tanpa harus terhalangi oleh beban teknis.
Beberapa fitur yang dimilliki oleh Arduino adalah sebagai berikut.
1. Multiplatform environment. Arduino IDE (Integrated Environment Development) dapat berjalan pada berbagai macam sistem operasi (Windows, Linux, dan Macintosh).
2. Software Arduino IDE memiliki tampilan dan fungsi yang bersifat intuitif dan mudah digunakan.
3. Open source baik pada perangkat keras maupun perangkat lunak.
4. Investasi yang lebih murah (dilihat dari segi biaya dan waktu pengembangan).
5. Sumber informasi dapat dicari dimana pun karena banyak forum dan artikel yang telah membahas mengenai penggunaan Arduino.
6. Arduino cocok digunakan untuk pemula yang ingin memasuki dunia mikrokontroler.
1. Hardware Arduino
Hardware Arduino dibagi menjadi dua bagian, yaitu modul Arduino dan modul shield. Modul Arduino merupakan modul mikrokontroler yang digunakan sebagai pengendali. Adapun modul shield merupakan modul tambahan (add- on) yang fungsinya bermacam-macam seperti sensor, motor driver, LED display, LCD, GPS, dan ethernet.
Kelebihan dari Arduino terletak pada konsep shield.. Jika pada umumnya koneksi antara modul mikrokontroler dengan modul sensor dilakukan menggunakan kabel, maka pada Arduino ini koneksi dapat dilakukan hanya dengan memasang modul shield di atas modul Aduino. Hal tersebut membuat Arduino menjadi lebih praktis.
a. Modul Arduino
Arduino merupakan gabungan dari perangkat keras dan perangkat lunak yang sifatnya open-source. Arduino membebaskan semua kalangan untuk memodifikasi rancangan perangkat keras maupun perangkat lunaknya dengan beberapa ketentuan. Hal itu yang menyebabkan lahirnya produk-produk arduino kompetibel dari berbagai produsen seperti Innovative Electronics, sparkFun, Seeed Studio dan DSRobot.
Tetapi pada umumnya bagian-bagian dalam arduino ini berbeda antara satu arduino dengan arduino yang lain. Untuk mengetahui bagian-bagian dalam arduino, baca informasi pada panduan masing-masing modul arduino yang digunakan.
B. Modul Shield
Modusyil merupakan modul tambahan dalam arduino untuk memudahkan proses penggunaan arduino fungsi setiap modulus Shield beragam sesuai dengan keperluan, diantaranya sebagai berikut.
a) EMS Blue Shield, digunakan untuk keperluan komunikasi dengan menggunakan antarmuka bluetooth.
b) EMS RFID Shield, digunakan untuk keperluan pembacaan smart card seperti mi fare 1k, mefare 4K, dan ultralight.
c) 2A Motor Shield for Arduino, digunakan untuk keperluan pengendalian motor DC oleh arduino.
d) Openlog open source datalogger digunakan untuk memudahkan pengaksesan SD card melalui antarmuka UART.
e) WizFi250-EVB evaluation board for WIZFi250 digunakan untuk keperluan komunikasi dengan menggunakan antarmuka WiFi.
f) arduino WiFi shield digunakan untuk keperluan komunikasi dengan menggunakan antarmuka wi-fi.
2. Arduino IDE
Ide atau (integrated development environment) merupakan lingkungan terintegrasi yang digunakan untuk melakukan pengembangan. Arduino menggunakan bahasa pemrograman sendiri yang menyerupai bahasa C. Arduino IDE dilengkapi dengan library C/C++ yang biasa disebut wiring. Terdapat tiga bagian utama dari arduino IDE diantaranya adalah sebagai berikut.
1. Editor
2. compiler
3. uploader
a. Tombol dan fungsi pada aplikasi arduino IDE
b. Struktur Dasar Pemrograman Arduino
Bahasa pemrograman yang digunakan pada aplikasi arduino IDE adalah bahasa pemrograman C/C++.
1) setup()
Setup() hanya akan dijalankan satu kali saja fungsi ini digunakan untuk mendeklarasikan nilai variabel, deklarasi library dan kode-kode lain.
2). Loop()
Loop() akan berjalan berulang kali dan terus-menerus sampai program arduino dimatikan.
3) Function
Function atau fungsi adalah blok pemrograman yang mempunyai nama dan pernyataan yang akan diproses ketika function tersebut dipanggil.
Pada contoh tersebut diketahui blok program tersebut memiliki nilai balik int (integer).
b) Curly Brace “{}”
c) semicolon “;”
d) Block comment “//”
e) Line comment “//”
f) Variabel
g) Tipe data
h) Variabel Global dan Lokal
(1) variabel global hanya didefinisikan satu kali dan dapat digunakan di semua blog function dan loop.
(2) variabel lokal dapat dideklarasikan di setiap blok function ataupun loop dan hanya dapat digunakan di blog yang bersangkutan.
i) Operator
Operator dibagi menjadi beberapa jenis berdasarkan fungsinya yaitu sebagai berikut.
(1) Operator Assignment
Operator assignment (=) merupakan operator yang digunakan untuk memberikan nilai suatu variabel.
(2) Operator Aritmatika
Operator aritmatika digunakan untuk melakukan perhitungan dengan operasi aritmatika. Beberapa simbol operator aritmatika dan fungsinya adalah sebagai berikut.
(3) Operator Hubungan
Operator hubungan digunakan untuk membandingkan dua buah pernyataan jika pernyataan tersebut tidak memenuhi syarat maka akan bernilai false atau 0
Contoh: a = 5 , b = 3
a >= b
true
j) Flow Control
(1) If
If digunakan untuk menguji sebuah kondisi apakah nilai pada if sesuai atau tidak.
(2) If...else
Operator If...else digunakan untuk menguji sebuah kondisi apabila tidak sesuai dengan kondisi yang pertama.
(3) For
Operator for digunakan untuk melakukan pengulangan tertutup sampai batas pengulangan yang sesuai dengan kondisi.
(4) While
Operator while digunakan untuk terus-menerus melakukan pengulangan baris perintah yang ada dalam blog sampai kondisi pengulangan tersebut bernilai salah.
(5) Do...while
Do...while mempunyai fungsi yang sama seperti while. Perbedaannya adalah operator Do...while melakukan pengecekan kondisi pada akhir baris blok sedangkan wire melakukan pengecekan kondisi pada awal baris blok.
K) Digital I/O
Input/output digital pada breadboard arduino pada 14 dan pengalamannya dari 0 - 13.
(1) pinMode ( pin , mode )
PIN mode digunakan untuk menentukan nilai PIN sebagai input a atau output.
(2) digitalread (pin)
Digitalread() digunakan untuk membaca nilai dari pin yang kita kehendaki dengan hasil HIGH atau LOW.
(3) digitalWrite(pin)
Digital write (pin, value) digunakan untuk mengatur pin digital. Pin digital arduino mempunyai 14, yaitu dari 0 - 13.
1) Analog I/O
Input/output analog pada breadboard arduino ada 6 dan pengalamannya yaitu dari 0 - 5.
(1) analogRead(pin)
(2) analogWrite(pin , value)
m) Time
(1) delay(ms)
(2) millis()
n) Math
(1). min(x,y)
(2) max(x,y)
(3) Serial.begi (rate)
(4) Serial.prinln(data)
Komentar
Posting Komentar