bab1 emmbedded system
Embedded System
Kompetensi Dasar
Banyak yang belum mengenal ataupun mengetahui mengenai embedded system (sistem tertanam). Padahal hampir setiap hari kita menemukan bahkan menggunakan embedded system ini. Berbagai aplikasi elektronik, seperti jam digital, MP3 player, lampu lalu lintas, dan AC merupakan contoh alat-alat yang di dalamnya sudah ditanamkan embedded system. Embedded system tidak hanya dapat digunakan dalam dunia IT, tetapi dapat diimplemetasikan juga di dunia otomotif, atau bahkan kedokteran. Pada bab ini akan dijelaskan mengenai apa itu embedded system dan penggunaan salah satu aplikasinya, yaitu Arduino IDE.
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 tugas 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 system 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 tugas 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 mobil
8. Pengontrolan pabrik
9. Komputer transaksi di jalan tol
10. Peralatan Smart Electronic yang terpasang di dalam mobil
Sistem kerja dari embedded system adalah sebagai berikut.
1. Input analog/digital yang dilakukan oleh pengguna. Contohnya adalah melalui saklar tombol, keypad,
sensor, dan layar sentuh.
2. Memproses input yang telah diberikan. Pemrosesan dapat berupa perhitungan atau konversi. Misalnya, ADC (pengonversi analog ke digital) mengubah input
analog 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.
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.
2. Aspek-Aspek Penting dalam Embedded System
Berikut ini merupakan aspek-aspek penting yang membedakan embedded system dengan sistem lain, di antaranya adalah sebagai 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 paila embedded rystem ketika dipasarkan secara luas dalam jumlah yang besar,
B. Batasan waktu
Pada umumnya embedded system merupakan real-time system. Realtime 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.MIKROMONTROLER
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 Ardui pekerjaan-pekerjaan rumit. Mikrokontroler didesain khusus indivi untuk embedded system.
C.ARDUINO
Arduino adalah papan rangkaian elektronik yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip 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.
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 ancangan perangkat keras maupun perangkat lunaknya Hengan beberapa ketentuan. Hal itu yang menyebabkan lahirnya produk-produk Arduino compatible dari berbagai produsen seperti Innovative Electronics, SparkFun, Seeed
Studio,dan DFRobot.
B.Moduk Shield
Modul shield merupakan modul tambahan dalam Arduino untuk memudahkan proses penggunaan Arduino. Fungsi setiap modul shield beragam sesuai dengan keperluan.
2.Arduio IDE
IDE (Integrated Development Environment) merupakan lingkungan terintegrasi yang digunakan untuk melakukan 2. pengembangan program. Disebut sebagai lingkungan karena melalui aplikasi ini Arduino dapat menjalankan suatu program untuk melakukan fungsi-fungsi yang ditanamkan d melalui sintaks pemrograman. Arduino menggunakan bahasa 3. U pemrograman sendiri yang menyerupai bahasa C.
A.Tombol dan Fungsi pada Aplikasi Arduino IDE
Terdapat beberapa toolbar pada Arduino IDE dengan fungsi fungsinya masing-masing. Berikut merupakan deskripsi dar tombol-tombol yang ada pada toolbar Arduino IDE besert fungsinya.
b. Struktur Dasar Pemrograman Arduino
Bahasa pemrograman yang digunakan pada aplikasi Arduino IDE adalah bahasa pemrograman C/C++. Jadi sebaiknya kamu sudah mengetahui dan mengenal dasar-dasar menulis pemrograman dalam bahasa C/C++.
Struktur dasar penulisan kode pada aplikasi Arduino IDE ini adalah sebagai berikut.