Mata Kuliah Pemrograman Sistem

“ Embedded System ”

Nama Kelompok

Kelas

: 1. Muhammad Aprizal 2. Muhammad Tomy 3. Teguh Putra 4. Wahyu Ajis S.

: 4KB04

UNIVERSITAS GUNADARMA

1. Pengertian Embedded System

Embedded system atau sistem tertanam merupakan sistem komputer khusus yang

dirancang untuk menjalankan tugas tertentu dan biasanya sistem tersebut tertanam dalam satu

kesatuan sistem. Sistem ini menjadi bagian dari keseluruhan sistem yang terdiri atas mekanik

dan perangkat keras lainnya.

Bidang embedded system mencakup penguasaan perangkat keras (hardware). Sistem

embedded merupakan sebuah sistem (rangkaian elektronika) digital yang merupakan bagian

dari sebuah sistem yang lebih besar, yang biasanya bukan berupa sistem elektronika. Kata

embedded menunjukkan bagian yang tidak dapat berdiri sendiri. Berbeda dengan sistem

digital yang didesain untuk general purpose. Embedded system biasanya diimplementasikan

dengan menggunakan mikrokontroler, sistem embedded dapat memberikan respon yang

sifatnya real time dan banyak digunakan pada peralatan digital, seperti jam tangan.

Embedded system adalah sistem dengan ciri-ciri sebagai berikut :

1. Mempunyai computing power. Dengan kata lain dilengkapi dengan sebuah processor

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.

Beberapa embedded sytem yang banyak ditemui dalam kehidupan sehari - hari :

Sistem Pemroresan signal

Real time video, DVD Player, peralatan kesehatan

Distributed control

Networking routers, switches, firewall, mass transit systems, elevators.

“Small” systems

Mobile phones, pagers, toys, smartcard, MP3 Players, PDA, kamera digital, sensors.

Secara umum, sistem embedded bukan didefinisikan secara ketat, seperti kebanyakan

sistem yang memiliki beberapa unsur programabilitas. Sebagai contoh laptop, berbagai

elemen dengan embedded system seperti sistem operasi dan mikroprosesor yang akan diambil

dan peripheral dihubungkan. Selain itu bahkan sistem yang tidak mengekspos programabilitas

sebagai fitur utama yang umumnya perlu, untuk mendukung pembaruan perangkat lunak.

Pada kontinum dari tujuan umum menjadi tertanam, sistem aplikasi besar akan memiliki

subkomponen pada titik-titik jika sistem secara keseluruhan dirancang untuk melakukan satu

atau beberapa fungsi khusus, dengan demikian sesuai dengan demikian sesuai dengan

panggilan tertanam. (Michael Barr, 2007)

Elektronik konsumen termasuk personal digital assistant (PDA), mp3 player, ponsel,

konsol video game, kamera digital, pemutar DVD, GPS receiver, dan printer. Banyak

peralatan rumah tangga seperti microwave oven, mesin cuci, dan mesin pencuci piring, yang

termasuk sistem tertanam untuk memberikan fleksibilitas, efisiensi dan fitur. Advanced

HVAC sisteem menggunakan jaringan termostat untuk lebih akurat dan efisien temparatur

kontrol yang dapat berubah dengan waktu dan musim.Otomasi home menggunakan kabel dan

kabel jaringan yang dapat digunakan untuk mengontrol lampu, iklim, keamanan, audio

/visual, pengawasan, dll, yang kesemuanya menggunakan tertanam perangkat untuk

pemantauan dan pengendalian. (Michael Barr, 2007)

Selain tertanam sistem dijelaskan umumnya didasarkan pada komputer kecil, kelas baru

dari perangkat nirkabel miniatur disebut motes dengan cepat mendapatkan popularitas sebagai

bidang naik jaringan sensor nirkabel.wireless sensor networking, JSN, memanfaatkan

miniaturisasi dimungkinkan oleh desain IC canggih untuk subsistem nirkabel penuh pasangan

untuk sensor yang canggih, memungkinkan orang dan perusahaan untuk mengukur dan

mengetahui segudang hal-hal di dunia. (Michael Barr, 2007)

2. Sejarah Perkembangan Embedded System

Sistem embedded modern yang pertama dikenal adalah Apollo Guidance Computer

yang dibuat oleh Charles Strak Draper di sebuah laboratorium Instrumen MIT. Apollo

Guidance Computer (AGC) merupakan on-board digital computer (papan komputer digital),

yang diinstall di setiap acecraft program Apollo, baik Command module (CM) dan Lunar

Module (LM). Disediakan pula on-board computation untuk mendukung spacecraft guidance,

navigasi, dan kontrol. Software AGC ditulis dalam bahasa assembly AGC. Sementara itu

embedded system yang pertama kali diproduksi massal adalah Autonteics D-17 guidance

(1961). Alat tersebut di bangun mempergunakan transistor logic dan hard disk sebagai

memori utama.

Setelah tahun 60'an. Dimana telah ditemukannya IC (Intregrated Circuit), embedded system

mengalami peningkatan dalam hal produksi dan penurunan harga. Apollo flight computer

merupakan yang pertama menggunakan IC. Ketika itu banyak dikembangkan system yang

dapat melakukan tugas yang lebih canggih dan kompleks. Seperti Mikroprosesor pertama

intel 4004, yang berhasil dimanfaatkan untuk pembuatan kalkulator dan system lainnya,

system tersebut mulai membutuhkan tambahan memori dan chip pendukung.

3. Komponen – Komponen Embedded System

3.1 Central Processing Unit (CPU)

Central Processing Unit atau sering lebih dikenla dengan processor bertugas

melakukan fungsi logika dan matematika, transfer data, dan pengolah instruksi.

Sebuah CPU berisikan register-register, Arithmetic Logic Unit (ALU), Program

Couter dan Stack Pointer.

Operasi dasar suatu CPU adalah mengeksekusi sederetan perintah tersimpan yang

disebut sebagai program. Wujud program berupa sederetan bilangan yang disimpan

dalam memori. Menurut arsitektur von Neumann ada empat langkah proses dalam

CPU, yaitu fetch, decode, execute, dan writeback. Langkah fetch adalah langkah untuk

mengambil instruksi dari memori program. Lokasi pengambilan program ditentukan

oleh PC (Program Counter). Pada langkah selanjutnya, yaitu decode, instruksi yang

telah diambil diuraikan untuk diolah lebih lanjut pada bagian – bagian khusus CPU.

Sedangkan langkah execute, beberapa operasi hasil penguraian pada langkah

sebelumnya mulai bekerja sama dan menyelesaikan perintah tersebut. Jika pada

langkah ini terjadi penghitungan aritmatika maka ALU akan mulai berfungsi. Langkah

terakhir, yaitu writeback, adalah menuliskan kembali hasil operasi pada memori

maupun register-register yang telah ditunjuk. Hasil tersebut mungkin saja digunakan

untuk proses eksekusi perintah berikutnya, yang akan kembali melalui langkah

pertama.

Perbedaan CPU antarprodusen terletak pada hal-hal berikut :

Lebar jalur data (data bus). Ada yang menggunakan 4, ,8,16, dan 32 bit Daftar instruksi : RISC, CISC Jumlah register Mode pengalamatan umlah interrupt Kecepatan/daya/ukuran

3.2 Port Input-Output

Bagian yang sangat penting ini dapat di ibaratkan sebagai kaki-tangan dan panca

indera pada tubuh manusia. Port Input ibarat panca indera manusia. Dia menerima

masukan dari dunia luar untuk diproses lebih lanjut pada tubuh mikrokontroler.

Contoh konkret input bagi mikrokontroler adalah sensor suhu, sensor garis, sensor

asap, dan penekanan tombol. Sedangkan port output ibarat kaki-tangan pada manusia.

Melalui port output, mikrokontroler mengirimkan sinyal ke dunia luar. Sinyal itu

dapat digunakan untuk menyalakan led, motor, membunyikan speaker/ buzzer, dan

mengendalikan apa saja dengan mempertimbangkan perantara/ rangkaian drivernya.

3.3 Memori

Memori ini terdiri atas internal ROM (Read Only Memory) dan internal RAM

(Random Acces Memory). Internal ROM merupakan memori penyimpanan program

yang isinya tidak dapat diubah atau dihapus.

Umumnya, internal ROM disebut sebagai memori program. Ada berbagai jenis ROM,

antara lain Mask ROM, PROM/OTP, EPROM, EEPROM. Mask ROM diprogram saat

manufaktur. PROM/OTP hanya dapat diprogram sekali saja, sesuai namanya : One

Time Programmable (OTP). EPROM memerlukan sinar ultraviolet untuk

penghapusan data. Sedangkan EEPROM dapat dihapus dan diisi kapan saja hanya

dengan menggunakan proses elektrik. Perkembangan ROM menghantarkannya pada

teknologi flash ROM (EEPROM). Dengan teknoloi ini, ROM dapat ditulis atau

diprogram berulang-ulang. Meskipun catu daya dimatikan, data pada ROM tidak

hilang.

Sedangkan internal RAM merupakan penyimpanan datta yang isinya dapat diubah dan

dihapus. RAM biasanya berisi data variabel dan register yang umumnya disebut

memori data. Data yang tersimpan pada RAM bersifat sementara dan dapat

dihilangkan jika catu data dimatikan. RAM terbagi atas SRAM dan DRAM. Hampir

semua RAM dalam mikrokontroler adalah SRAM karena waktu aksesnya lebih cepat,

sedangkan komputer PC menggunkan DRAM.

3.4 Periperal Tambahan

Periperal adalah perangkat dengan fungsi tertentu. Periperal tambahan dapat

dianalogikan sebagai senjata pelengkap dalam suatu permainan perang. Semakin

banyak senjata pelengkap, semakin mudah kita menghadapi permasalahan yang

dipecahkan dengan mikrokontroler.

Periperal sering disertakan dalam mikrokontroler adalah timer, konverter analog ke

digital dan sebaliknya (AD/DA), dan komunikasi serial. Komunikasi serta yang umum

tersedia adalah UART, USART. Namunn, bentuk komunikasi serial lain mulai banyak

dijumpai pada mikrokontroler yaitu I2C, USB, dan SPI.

4. Fitur-Fitur Embedded System

Adapun perangkat lunak lain, desainer embedded system menggunakan kompiler,

perakit, debuger untuk mengembangkan sistem perangkat lunak tertanam. Namun, mereka

juga dapat menggunakan beberapa alat yang lebih spesifik:

Dalam debugger sirkuit atau emulator lihat bagian berikutnya. Utilitas untuk menambahkan checksum atau CRC ke program, sehingga sistem

tertanam dapat memeriksa jika program tersebut valid. Untuk sistem yang menggunakan pemrosesan sinyal digital, pengembang dapat

menggunakan matematika bangku kerja seperti Scilab / Scocis, MATLAB/ Simulink, EICASLAB, Mathcad, Mathematicha atau Flowstone DSP untuk simulasi matematika. Mereka juga dapat menggunakan perpustakaan untuk kedua host dan sasaran yang menghilangkan berkembang DSP rutinitas seperti yang dilakukan di DSP nano RTOS dan Unison sistem operasi

Custom compiler dan linker dapat digunakan untuk meningkatkan optimasi untuk hardware tertentu.

Sebuah sistem tertanam mungkin memiliki bahasa sendiri khusus atau alat desain, atau menambahkan perangkat tambahan untuk bahasa yang ada seperti Forth atau Dasar.

Alternatif lain adalah dengan menambahkan Control real atau sistem tertanam, yang mungkin memiliki kemampuan DSP seperti DSPnano dan RTOS.

Modeling dan kode menghasilkan alat sering didasarkan pada mesin negara

Perangkat lunak dapat berasal dari berbagai sumber: Software perusahaan yang mengkhususkan diri di pasar embedded Porting dari GNU alat pengembangan perangkat lunak Kadang-kadang, pengembangan alat untuk komputer pribadi dapat digunakan jika

prosesor tertanam adalah relatif dekat dengan prosesor PC umum (John Catsoulis, 2005)

Sebagai kompleksitas sistem tertanam tumbuh, alat-alat tingkat yang lebih tinggi dan

sistem operasi yang bermigrasi ke mesin mana itu masuk akal. Misalnya, ponsel, asisten

pribadi digital dan komputer konsumen lainnya sering membutuhkan software signifikan yang

dibeli atau diberikan oleh orang lain dari produsen elektronik. Dalam sistem ini, sebuah

lingkungan pemrograman terbuka seperti Linux, NetBSD, OSGi atau JawaEmbedded

diperlukan sehingga penyedia perangkat lunak pihak ketiga dapat menjual ke pasar yang

besar. (John Catsoulis, 2005)

5. Kegunaan Embedded System

Embedded system yang dirancang untuk melakukan tugas tertentu, bukan menjadi

komputer tujuan umum untuk berbagai keperluan. Beberapa juga memiliki real-

time performance kendala yang harus dipenuhi, dengan alasan seperti keamanan dan

kegunaan yang lainnya mungkin tidak memiliki kinerja persyaratan atau rendah, yang

memungkinkan perangkat keras sistem harus disederhanakan untuk mengurangi biaya.

 Embedded sistem tidak selalu perangkat mandiri. Banyak embedded system terdiri dari

kecil, bagian komputerisasi dalam perangkat yang lebih besar yang melayani tujuan yang

lebih umum.