Materi Embedded System & Microcontroller
EMBEDDED SYSTEM DAN MICROCONTROLLER
Embedded system atau sistem tertanam adalah sistem komputer yang dirancang khusus untuk tujuan tertentu dan biasanya sistem tersebut tertanam dalam satu kesatuan sistem. Embedded system ini terdiri dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Perangkat keras embedded system meliputi mikroprosesor atau mikrokontroler dengan tambahan memori eksternal, I/O dan komponen lainnya. Sedangkan perangkat lunak embedded system berfungsi sebagai penggerak pada sistem. Perangkat lunak embedded system biasanya disebut firmware karena perangkat lunak tipe ini dimuat ke ROM, EPROM atau memory flash. Sekali program dimasukkan kedalam perangkat keras maka tidak akan pernah berubah kecuali diprogram ulang.
Sebuah embedded system memiliki tiga komponen, di antaranya :
Memiliki hardware
Memiliki software dan firmware
Memiliki sistem operasi waktu nyata atau real-time operating system (RTOS), ini berfungsi untuk mengawasi perangkat lunak aplikasi dan menyediakan mekanisme untuk membiarkan prosesor menjalankan proses sesuai dengan yang sudah dijadwalkan
Jadi, dapat kita definisikan embedded system ini merupakan sistem yang berbasis mikrokontroler, perangkat lunak, dan memiliki sistem kontrol real-time.
Kategori Embedded System
Adapun berdasarkan fungsi dan performasinya embedded system dapat dikategorikan sebagai berikut ini, yaitu :
1. Embedded System Stand Alone (Berdiri Sendiri)
Yang dimaksud dengan stand alone disini yaitu dimana embedded system ini dapat bekerja sendiri. Embedded sytem ini dapat menerima input digital atau analog, melakukan kalibrasi, konversi, pemrosesan data lalu menghasilkan output data ke peripheral output contohnya display LCD.
Contoh alat yang termasuk kategori stand alone dalam kehidupan sehari-hari ada konsol video game, MP3 player dan kamera digital.
2. Embedded System Real-Time
Dapat dikatakan sebagai embedded system real-time jika waktu respon merupakan hal yang sangat penting. Ada 2 tipe embedded system real-time yaitu embedded system hard real-time dan soft real-time.
a. Embedded System Hard Real-time
Pada embedded system ini, jika operasi pengerjaannya melebihi waktu yang sudah ditentukan dapat mengakibatkan kegagalan yang fatal dan dapat menyebabkan kerusakan pada alat. Sistem ini memiliki batasan waktu respon yang sangat kritis, yaitu dalam milidetik bahkan dapat lebih singkat lagi. Dalam kehidupan sehari-hari embedded system ini dapat kita jumpai contohnya saja kontrol kantong udara pada mobil. Embedded system ini harus dapat bekerja dengan batas waktu yang sangat tepat, pemilihan chip dan RTOS sangatlah penting pada embedded system real-time ini.
b. Embedded System Soft Real-time
Untuk embedded system ini, keterlambatan waktu respon dapat ditoleransi pada batas yang tertentu. Keterlambatan respon akan menyebabkan performansi menurun, namun sistem dapat terus berjalan/ beroperasi. Contoh alat dengan sistem ini dalam kehidupan sehari-hari adalah microwave dan mesin cuci.
3. Networked Embedded System
Sistem embedded jaringan ini menghubungkan jaringan dengan interface network ke sumber akses. Jenis jaringan yang dihubungkan bisa berupa Local Area Network (LAN), Wide Area Network (WAN) atau internet.
Contoh Sistem Embedded
Secara fisik embedded system dibagi menjadi tiga bagian yaitu portable devices, large stationary installations, dan largely complex systems.
a. Portable Devices
Merupakan jenis embedded system yang sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Namun, seringkali kita bahkan tidak menyadari bahwa benda itu merupakan jenis dari embedded system. Contohnya saja ada jam tangan digital, kamera digital, kalkulator, modem, kulkas, mesin cuci otomatis, televisi, telepon dan masih banyak lagi.
b. Large Stationary Installations
Adalah jenis embedded system yang lebih kompleks dan memiliki cakupan yang lebih luas. Embedded system ini juga digunakan untuk tujuan yang bermanfaat untuk lebih banyak orang. Contohnya adalah lampu lalu lintas dan mesin kontrol di pabrik atau biasa disebut Programmable Logic Controller (PLC).
c. Largely Complex Systems
Suatu implementasi embedded system yang lebih luas dan lebih kompleks. Embedded system jenis ini hanya bisa dilakukan oleh peneliti atau profesional pada bidang ini. Contoh dari largely complex systems ada Hybrid Vehicles yaitu kendaraan yang digerakkan oleh dua tenaga yakni bahan bakar biasa dan juga baterai yang dapat diisi ulang, MRI atau Magnetic Resonance Imaging yaitu suatu teknik penggambaran medis yang dipakai di radiologi untuk mencari bagian tubuh yang terserang penyakit, dan Avionics yaitu sistem elektronik yang digunakan pada pesawat serta berfungsi untuk komunikasi, navigasi, menampilkan sistem pesawat dan bersifat sangat kompleks.
Selain beberapa hal yang telah disebutkan diatas, masih terdapat banyak embedded system yang bisa kita temukan di kehidupan sehari-hari. Mulai dari yang kompleksitasnya paling rendah (hanya sebuah chip microcontroller), sampai yang tinggi dengan banyak unit, peripherals (perangkat proses) dan bagian inti dari sebuah sistem.
Kelebihan dan Kekurangan Embedded System
Berikut ini merupakan beberapa kelebihan dan kekurangan dari embedded system secara umum:
- Keuntungan
- Mudah untuk disesuaikan- Konsumsi daya yang rendah- Biaya yang relatif rendah- Adanya peningkatan kinerja
- Kekurangan
- Upaya pengembangan yang tinggi- Memakan waktu yang lama untuk memasarkanStruktur Dasar Sistem Tertanam:
Struktur dasar sistem tertanam terdiri dari komponen-komponen berikut:
- Sensor: Sensor menghitung dan mengubah jumlah fisik menjadi indikasi listrik, yang kemudian dapat dibaca oleh insinyur sistem tertanam. Sebuah sensor menyimpan jumlah yang dihitung ke memori.
- Konverter A-D: Konverter analog-ke-digital menukar sinyal analog yang dikirim oleh sensor menjadi sinyal digital.
- Konverter D-A: Konverter digital-ke-analog memodifikasi data digital yang diumpankan oleh komputer ke data analog
- Prosesor & ASIC: Prosesor mengisi data untuk menghitung output dan menyimpannya ke memori.
- Aktuator: Aktuator mengevaluasi produksi D-A Converter ke output tertentu yang disimpan dan menyimpan output standar.
Contoh Sistem Tertanam:
Beberapa contoh sistem tertanam meliputi:
- Mesin cuci otomatis
- Sistem Kontrol Kantong Udara
- Mesin ATM
- Jam Tangan Digital
- Sistem GPS
- Pelacak kebugaran
- Sistem pemanas sentral
Karakteristik Sistem Tertanam:
Berikut ciri-ciri dari sistem tertanam adalah:
- Dikembangkan di sekitar sistem operasi langsung
- Itu harus memiliki aksesibilitas dan ketergantungan yang tinggi
- Dirancang untuk satu tugas yang tepat
- Itu harus dikaitkan dengan marginal untuk memasang perangkat input dan output.
- Biasanya, memiliki operasi sederhana dan tanpa disk, boot ROM
- Diperlukan antarmuka pengguna yang dapat diabaikan
- Memori terbatas, biaya rendah, pengeluaran daya lebih sedikit
- Menawarkan konsistensi dan stabilitas tinggi
MIKROKONTROLLERMikrokontroler adalah sirkuit terpadu / Integrated Circuit (IC) ringkas yang dirancang untuk mengatur operasi tertentu dalam sistem tertanam (embedded system). Secara umum, mikrokontroler terdiri dari prosesor, memori, dan input/output (I/O) periferal pada satu chip. Mikrokontroler kadang-kadang disebut sebagai pengendali tertanam (embedded controller) atau unit mikrokontroler. Mikrokontroler dapat ditemukan pada kendaraan, robot, mesin kantor, perangkat medis, pemancar radio bergerak, mesin penjual otomatis dan peralatan rumah tangga. Saat ini sudah terdapat mikrokontroler yang sudah terintegrasi dengan komponen-komponen elektronik lainnya sehingga siap digunakan untuk berbagai kebutuhan, salah satu contohnya adalah mikrokontroler Arduino.Contoh Contoh Mikrokontroller
- Mikrokontroller AVR.
- Mikrokontroller MCS 51.
- Mikrokontroller PIC.
- Mikrokontroller ARM.
- Mikrokontroller Arduino
Software Yang Digunakan Mikrokontroller
- AVR-Dude.
- Ponyprog.
- Khazama.
- Extreme Burner.
- Sinaprog.
- ATmel Studio.
Implementasi Mikrokontroller
- Sistem pengatur ketepatan cetak dan potong pada mesin pengganda media kertas seperti koran dan majalah. Tanpa koreksi dari sistem mikroprosesor, selain hasil yang kurang rapi, alat pemotong atau pencetak harus sering disetting ulang dan ini sangat tidak realistis. Kita dapat lihat, pada setiap halaman koran atau majalah ada terdapat mark atau tanda, baik tanda untuk warna maupun tanda untuk alat potong.
- Kalkulator, Fungsi ALU dalam microcontroler adalah membentuk operasi-operasi hitungan dan nalar terhadap operand-operand. Operand-operand tersebut disimpan sementara dalam register-register. Setelah operasi, ALU juga menempatkan hasilnya dalam register. Pada beberapa mikroprosesor hasil ditempatkan pada suatu register khusus yang disebut akumulator (Accumulator). Jenis Operasi ditentukan oleh CU yang me decode (memecah sandi) suatu instruksi yang dipungut dan selanjutnya membangkitkan sinyal-sinyal kendali yang sesuai kepada ALU.
- Sistem keamanan ruangan menggunakan sensor passive infra red (PIR) KC7783R dengan Mikrokontroler AT89S51. Alarm akan aktif setiap waktu jika da gerakan manusia. Sistem ini bekerja setelah PIR sensor KC7783R mendeteksi gerakan manusia, maka PIR sensor KC7783R akan mengirim sinyal ke mikrokontroler, kemudian mikrokontroler menyalakan alarm yang diwakili oleh buzzer. Sistem ini telah terealisasi dan dapat dijadikan sistem keamanan dengan membunyikan alarm secara otomatis. Apabila ada orang yang mendekat pada saat yang tidak diinginkan, maka alarm akan berbunyi.
- Pengendali Penerangan Ruangan Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8535
- Sebagai pengendali utama pada sistem menggunakan miktokontroller ATmega8535 dengan input dari sensor cahaya (LDR). Output dari pendendali selanjutnya ditampilkan LCD M1632 sebagai penampil dan sebagai input rangkaian pengatur tegangan. Sistem ini bekerja di dalam ruangan (in door) menggunakan maket rumah dengan tiga ruangan sebagai model. Dalam pengujian perangkat keras dan lunak, diketahui bahwa system pengendalian penerangan ruangan ini dapat menghemat energi. Dari pengujian sensor cahaya diperoleh hubungan antara luminansi dan tegangan yang mendekati linier, sehingga pengendalian dengan mikrokontroler ATmega8535 dapat bekerja dengan baik.
REFERENSI:
Komentar
Posting Komentar