Sistem embedded merupakan sebuah sistem (rangkaian elektronika) digital yang merupakan bagian dari sebuah sistem yang lebih besar, yang biasanya bukan berupa sistem elektronika. Mesin industri, perangkat industri pertanian, mobil, peralatan medis, kamera, peralatan rumah tangga, pesawat terbang, mesin penjual otomatis dan mainan, serta perangkat seluler, merupakan contoh yang memungkinkan untuk penerapan sistem embedded.
Secara umum, pengertian sistem embedded adalah sistem komputasi, tetapi sistem embedded bervariasi dari tidak memiliki antarmuka pengguna (UI) – misalnya, pada perangkat di mana sistem dirancang untuk melakukan tugas tunggal – hingga antarmuka pengguna grafis (GUI) yang kompleks, seperti di perangkat seluler. Antarmuka pengguna dapat mencakup tombol, LED, sensor layar sentuh, dan lainnya. Beberapa sistem juga menggunakan antarmuka pengguna jarak jauh.
Embedded system memiliki ciri-ciri sebagai berikut :
1. Mempunyai computing power. Dengan kata lain dilengkapi dengan sebuah procesor.
2. Bekerja di lingkungan luar ruangan IT. Jadi kemungkinan besar tidak dilengkapi dengan AC dan menghadapi gangguan dari luar seperti getaran dan debu.
3. Memiliki tugas yang spesifik. Beda dengan PC atau server yang relatif lebih multi purpose.
Sejarah embedded system yang pertama kali dikenal adalah Apollo Guidance Computer, dikembangkan oleh Charles Stark Draper di MIT Instrumenstasi Laboratorium, awal 1960-an. Apollo Guidance Computer (AGC) adalah on-board digital computer (papan komputer digital), diinstal di setiap acecraft program apollo, baik Command Module (CM) dan Lunar Module (LM). Disediakan onboard computation untuk mendukung spacecraft guidance, navigasi dan kontrol. Apollo flight computer adalah yang pertama menggunakan Integrated Circuit (IC). Software AGC ditulis dalam bahasa assembly AGC. Autonetics D-17 Guidance Computer, embedded system pertama yang diproduksi secara massal pada tahun 1961. Pada tahun 1978 Nasiona Rekayasa Asosiasi Produsen merilis standar untuk mikrokontroler diprogram, termasuk hampir semua pengendali berbasis komputer, seperti komputer papan tunggal, numerik, dan pengendali berdasarkan aktivitas.
Kategori Embedded System
1. Mandiri
Perangkat stand alone dapat berfungsi secara independen dari perangkat keras lainnya. Tidak terintegrasi ke dalam perangkat lain. Sedangkan DVR (digital video recorder) merupakan sistem embedded yang terintegrasi dengan DVD player. Stand alone juga dapat merujuk pada program software yang tidak memerlukan software selain sistem operasi untuk menjalankannya.
2. Real Time
Sistem embedded dengan tugas-tugas spesifik yang dilakukan dalam periode waktu spesifik disebut dengan sistem real time. Sistem real time terdiri dari 2 tipe yaitu hard real time system dan soft real time system.
• Hard real time
Hard real time adalah sistem yang harus melaksanakan tugas dengan deadline yang tepat dan jika pengerjaan tugas melebihi waktu yang ditentukan dapat menyebabkan terjadinya kegagalan yang fatal. Contoh dari sistem hard real time adalah sistem yang harus membuka katup dalam waktu 30 milidetik ketika kelembaban udara melintasi ambang batas tertentu. Jika katup tidak dibuka dalam waktu 30 milidetik maka akan menimbulkan malapetaka.
Sistem hard real time sering kali digunakan sebagai alat pengontrol untuk aplikasi yang dedicated, mempunyai batasan waktu yang tetap yang sudah didefinisikan dengan baik. Pemrosesan harus selesai dalam batasan-batasan yang sudah didefinisikan, atau sistem akan gagal.
• Soft real time
Soft real time adalah sistem yang tidak memerlukan deadline seperti hard real time. Contoh dari soft real time seperti mikrowave dan mesin cuci. Delay ini tidak akan mengakibatkan sesuatu yang serius terjadi. Walaupun ada delay untuk setiap operasinya, namun keterlambatan yang dapat ditoleransi dapat dihitung dalam hitungan detik bukan milidetik.
3. Networked
Networked merupakan embedded system yang dilengkapi dengan jaringan LAN atau internet, dengan protokol seperti TCP IP atau HTTP Web Server. Contoh networked embedded system adalah sistem pengamanan rumah. Dimana semua sensor (misalnya pendeteksi gerak, sen-sor tekanan, sensor cahaya ataupun sensor asap) terhubung melalui kabel dan dijalankan dengan protokol TCP/IP.
4. Mobile Devices
Mobile Devices merupakan kategori khusus dari sistem embedded. Mobile devices dianggap sebagai sistem embedded karena keterbatasan pada memori yang berukuran kecil dan kurangnya interface.
Arsitektur Embedded System
Arsitektur embedded system merupakan sebuah abstraksi dari perangkat embedded dan termasuk hal penting dalam menyelesaikan tantangan yang dihadapi saat mendesain sistem yang baru. Adapun arsitektur embedded system yang dimaksud adalah sebagai berikut :
1. User Interface merupakan tempat interaksi antara pengguna dan sistem itu sendiri.
2. ASIC memiliki fungsi yang spesifik, seperti motor control dan data manipulation.
3. Microkontroller merupakan tempat suatu pemrosesan terjadi.
4. RTOS terdiri dari sebuah software untuk konsul sistem interface dan pengguna.
5. Controller Process yaitu suatu proses dimana keseluruhan kontrol algoritma untuk proses external yang menyediakan waktu dan kontrol untuk berbagai unit di dalam sistemnya.
6. Digital Signal Processor merupakan jenis dari mikroprosesor atau mikrokontrolernya.
7. DSP Assembly Code merupakan kode DSP yang disimpan ke dalam memori program.
8. Dual Ported Memory yaitu data memori yang dapat diakses oleh dua prosesor pada saat yang bersamaan.
9. User Interface Process merupakan bagian dari RTOS yang menjalankan perangkat lunak untuk kegiatan interface pengguna.
10. CODEC (Compressor atau Decompresor data)
11. Sensor merupakan alat yang digunakan untuk mengukur kuantitas fisik dan mengubahnya menjadi sinyal listrik yang dapat dibaca oleh pengamat atau oleh instrumen elektronik seperti konverter A2D. Sensor dapat menyimpan jumlah yang diukur ke dalam memori.
12. A-D Converter merupakan konverter analog-ke-digital untuk mengubah sinyal analog yang dikirim oleh sensor menjadi sinyal digital.
13. D-A Converter merupakan converter digital ke analog mengubah data digital yang diumpankan oleh prosesor ke data analog.
14. Aktuator berfungsi untuk membandingkan output yang diberikan oleh Konverter D-A dengan output aktual yang diharapkan yang tersimpan di dalamnya dan menyimpan output yang disetujui.
Komponen Embedded System
1. Memiliki hardware.
2. Memiliki software dan firmware.
3. Memiliki Realtime Operating system (RTOS) yang mengawasi perangkat lunak aplikasi dan menyediakan mekanisme untuk membiarkan prosesor menjalankan proses sesuai penjadwalan dengan mengikuti rencana untuk mengontrol latensi. RTOS mendefinisikan cara sistem bekerja. RTOS menetapkan aturan selama pelaksanaan program aplikasi. Sistem Embedded berskala kecil kemungkinan tidak memiliki RTOS.
4. Central Processing Unit (CPU)
Central Processing Unit (CPU) bertugas melakukan fungsi logika dan matematis, transfer data dan pengolahan induksi.
5. Port Input Ouput
Port Input Ouput diibaratkan sebagai panca indera yang dapat menerima masukan dari luar.
6. Memori
Memori terdiri dari RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only Memory). Internal ROM disebut memori program. Sedangkan internal RAM merupakan penyimpanan data yang isinya dapat diubah dan di hapus. RAM biasanya berisi data variabel dan register yang umumnya disebut memori data.
7. Komponen perangkat keras sistem tertanam, terdiri dari :
• Sumber daya listrik
• Prosesor
• Memori
• Timer dan Counter
• Port komunikasi
• Output input device
• Sirkuit khusus aplikasi
8. Komponen perangkat lunak, terdiri dari :
• Assembler
• Emulator
• Debugger
• Kompiler
Klasifikasi Embedded System
1. Small-Scale Embedded System
• Single 9/16 bit microontroller
• Menggunakan bahasa pemrograman assembly
• Hardware dan software tidak terlalu rumit
• Contoh : microwave, oven, washing machine
2. Medium-Scale Embedded System
• Single 9/16 bit microcontroller, RISC, DSP
• Komputasi paling intensif
• Aplikasi pemrosesan sinyal
• Contoh : sistem multimedia, sistem pengenalan suara
3. Sophisticated Embedded System
• Powerfull atau multiprocessor system
• Safety critical applications
• Hard real-time constrains
• Contoh : missile-guidance system, aircraft navigation system
Sifat-sifat Embedded Software
1. Timeliness atau memprioritaskan waktu yang artinya bahwa computasi selalu membutuhkan waktu meskipun di komputer yang cepat, waktu tetap perlu dipertimbangkan.
2. Concurrency yaitu program atau sistem dapat bekerja secara bersamaan dan memiliki keunggulan yaitu program dapat diandalkan dan efisien. Sedangkan kekurangannya yaitu apabila terlalu statik, sistem tersebut menjadi kurang efisien.
3. Liveness yaitu kondisi dimana program atau sistem harus tetap berjalan.
4. Reactivity yaitu bereaksi secara kontinyu dengan lingkungan. Selain itu juga harus beradaptasi dengan kondisi sumber daya dan permintaan.
Sifat-sifat Embedded Hardware
1. Interface yaitu keterhubungan dengan lingkungan, serial, usb I2C, dll.
2. Heterogeneity yaitu keberagaman meningkatkan interoperabilitas device.
Aplikasi Embedded System
1. Aplikasi embedded system ABS mobil
2. Aplikasi embedded system mobile user
3. Aplikasi embedded system power user
Tidak ada komentar:
Posting Komentar