Sistem tertanam didasarkan pada mikroprosesor untuk mengendalikan pengoperasian perangkat lain atau memantau kinerjanya. Sistem ini biasanya berukuran kecil dan ringkas, sehingga ukurannya harus diperhitungkan saat merancangnya.
Sistem tertanam mungkin memiliki antarmuka pengguna yang terbatas, tetapi seringkali tidak memiliki antarmuka pengguna sama sekali. Dalam kasus ini, manusia berinteraksi dengan sistem tersebut melalui kontrol manual seperti sakelar dan tombol putar, atau kontrol otomatis seperti sensor dan aktuator. Proses mengintegrasikan komponen perangkat keras dan perangkat lunak ke dalam sistem tertanam dikenal sebagai komputasi tertanam. Untuk aplikasi praktis dan manajemen jarak jauh, terutama dengan platform seperti Raspberry Pi, mempelajari cara menggunakan VNC untuk akses jarak jauh dapat sangat bermanfaat.
definisi sistem tertanam
Sistem tertanam adalah unit sistem komputer yang memiliki fungsi dan fitur khusus. Sistem ini dirancang untuk beroperasi di dalam perangkat lain sebagai bagian dari struktur logis atau fisik perangkat tersebut. Selain itu, sistem ini biasanya terintegrasi ke dalam sistem yang lebih besar, seperti mobil, pesawat terbang, atau ponsel pintar.
arsitektur sistem tertanam
Sistem tertanam terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak. Sistem ini mencakup lingkungan operasinya dan sistem operasinya, serta seluruh konten perangkat lunaknya. Perangkat kerasnya mencakup banyak elemen, termasuk pemroses sinyal, memori, modul komunikasi, dan sebagainya. Karena strukturnya yang unik, sistem tertanam sangat berbeda dari sistem pemrosesan komputer. Karena tidak ada media penyimpanan berkapasitas besar yang sesuai, sistem tertanam tidak dapat menyimpan informasi dalam jumlah besar. Selain itu, sebagian besar media penyimpanan yang digunakan meliputi EPROM, EEPROM, dan sebagainya, sedangkan bagian perangkat lunak dari platform pengembangan berupa antarmuka API.
struktur perangkat keras
Bagian perangkat keras dari suatu sistem tertanam tidak berbeda dengan sistem komputer pada umumnya. Sistem tersebut terdiri dari prosesor, memori, perangkat eksternal, antarmuka I/O, dan pengontrol grafis.
Unit Pemrosesan Pusat
CPU pada sistem tertanam terdiri dari unit aritmatika dan modul pengendali. Selain itu, CPU ini juga dilengkapi dengan modul memori, modul daya, modul reset, dan sebagainya. Unit pemrosesan pusat ini dapat berupa komponen khusus, seperti mikrokontroler ATmega328P.
Flash
Untuk memenuhi persyaratan sistem tertanam dalam hal kecepatan, kapasitas, dan konsumsi daya, sistem operasi, serta perangkat lunak aplikasi. Data khusus yang perlu disimpan dalam jangka waktu lama biasanya tidak menggunakan media penyimpanan berkapasitas besar dan berkecepatan rendah seperti disk, melainkan sebagian besar menggunakan EPROM, E2PROM, atau memori flash.
Modul A/D
Dalam sistem tertanam, modul A/D atau D/A umumnya digunakan untuk pengukuran dan pengendalian, yang jarang digunakan pada komputer umum.
Akan
Tergantung pada aplikasi dan skalanya, beberapa sistem tertanam akan menggunakan bus eksternal. Seiring dengan pesatnya perkembangan bidang aplikasi, semakin banyak jenis bus yang digunakan dalam sistem tertanam.
Prosesor Sinyal
Perangkat keras tersebut terdiri dari berbagai komponen, antara lain pemroses sinyal, memori, modul komunikasi, dan sebagainya. Di antaranya terdapat komponen khusus yang dikenal sebagai Pemroses Sinyal Digital (DSP).
sistem perangkat lunak
Sistem perangkat lunak pada sistem tertanam dirancang khusus untuk sistem perangkat keras dan kebutuhan pengguna sistem tertanam tersebut. Sistem ini merupakan bagian penting dari sistem tertanam dan kunci untuk mewujudkan fungsi-fungsi sistem tertanam. Sistem ini terbagi menjadi empat lapisan: lapisan driver, lapisan sistem operasi, lapisan middleware, dan lapisan aplikasi.
1. lapisan pengemudi
Lapisan driver adalah lapisan yang terhubung langsung dengan perangkat keras, dan menyediakan driver perangkat keras atau dukungan inti dasar bagi sistem operasi dan aplikasi. Dalam sistem tertanam, driver kadang-kadang disebut sebagai paket dukungan papan (BSP). BSP memiliki fungsi menginisialisasi lingkungan perangkat keras dasar sistem setelah sistem tertanam dinyalakan. Perangkat keras dasar tersebut meliputi mikroprosesor, memori, pengontrol interupsi, DMA, timer, dan sebagainya. Lapisan driver—secara umum terdapat tiga jenis program, yaitu program inisialisasi tingkat papan, program driver standar, dan program driver aplikasi.
2. lapisan sistem operasi
Sistem operasi pada sistem tertanam memiliki fungsi inti dari sistem operasi umum, serta bertanggung jawab atas alokasi semua sumber daya perangkat lunak dan perangkat keras sistem tertanam, penjadwalan kontrol kerja, dan koordinasi aktivitas yang berjalan secara bersamaan. Sistem operasi ini juga memiliki fitur-fitur khusus untuk sistem tertanam dan termasuk dalam kategori sistem operasi tertanam (EOS). Sistem operasi tertanam yang umum digunakan meliputi Windows CE, Palm:OS, Linux, VxWorks, pSOS, QNX, LynxOS, dan lain-lain. Dengan sistem operasi tertanam, penulisan aplikasi menjadi lebih cepat, lebih efisien, dan lebih stabil.
3. lapisan middleware
Middleware adalah perangkat lunak yang digunakan untuk membantu dan mendukung pengembangan perangkat lunak aplikasi. Biasanya, middleware mencakup basis data, protokol jaringan, dukungan grafis, serta alat pengembangan yang terkait, seperti MySQL, TCP/IP, GUI, dan sebagainya.
4. lapisan aplikasi
Perangkat lunak aplikasi tertanam adalah perangkat lunak yang dirancang untuk bidang aplikasi tertentu dan digunakan untuk mencapai tujuan yang diharapkan oleh pengguna. Terdapat perbedaan tertentu antara perangkat lunak aplikasi tertanam dan perangkat lunak aplikasi biasa. Perangkat lunak ini tidak hanya harus mampu memenuhi kebutuhan aplikasi praktis dalam hal akurasi, keamanan, dan stabilitas, tetapi juga perlu dioptimalkan untuk mengurangi penggunaan sumber daya sistem dan biaya perangkat keras.
Bagaimana sistem tertanam bekerja?
Sistem tertanam adalah sistem komputer yang dirancang untuk menjalankan tugas-tugas tertentu dalam suatu sistem yang lebih besar. Sistem ini biasanya tertanam sebagai bagian dari perangkat utuh, seperti mobil atau peralatan rumah tangga, dan tujuannya adalah untuk mengendalikan atau memantau perangkat tempat sistem tersebut tertanam.
Sistem tertanam biasanya dibangun di sekitar mikroprosesor, dengan perangkat keras dan perangkat lunak khusus yang dirancang untuk melakukan tugas tertentu. Sistem ini sering kali dirancang untuk beroperasi secara real-time, yang berarti bahwa sistem ini harus merespons peristiwa eksternal dalam jangka waktu tertentu. Hal ini dapat membuatnya sulit untuk dirancang dan di-debug, tetapi juga memungkinkan sistem ini menjadi sangat efisien dalam menjalankan tugas yang dimaksudkan.
Sistem tertanam dapat ditemukan dalam berbagai macam perangkat, mulai dari mobil dan pesawat terbang hingga peralatan rumah tangga dan mesin industri. Sistem ini menjadi semakin umum seiring kemajuan teknologi dan semakin banyaknya perangkat yang dirancang untuk saling terhubung.
klasifikasi sistem tertanam
Sistem tertanam dapat diklasifikasikan dengan berbagai cara, tergantung pada kriteria yang digunakan. Salah satu klasifikasi yang umum didasarkan pada tingkat kompleksitas sistem. Sistem sederhana mungkin hanya memerlukan mikroprosesor, sedangkan sistem yang lebih kompleks mungkin memerlukan mikroprosesor, memori, perangkat I/O, dan perangkat lunak. Klasifikasi lainnya mencakup jenis aplikasi, jenis prosesor, ukuran sistem, dan siklus pengembangan sistem.
Berdasarkan tingkat kerumitan
Sistem tertanam sederhana:
Sistem ini hanya memerlukan mikroprosesor.
Sistem tertanam menengah:
Sistem ini memerlukan mikroprosesor dan memori.
Sistem tertanam kompleks:
Sistem-sistem ini memerlukan mikroprosesor, memori, perangkat I/O, dan perangkat lunak.
Berdasarkan Kinerja dan Fungsi
Sistem Tertanam Waktu Nyata:
Ini adalah aplikasi berbasis komputer yang menjalankan tugas-tugas secara real-time, seperti mengendalikan sistem robotik, memantau kondisi, atau melakukan pengukuran di lingkungan manufaktur atau industri. Sistem-sistem ini umumnya ditandai dengan persyaratan latensi yang ketat dan mungkin memiliki persyaratan bandwidth rendah serta latensi rendah. Sistem jenis ini biasanya diterapkan pada perangkat yang bertenaga baterai, seperti sensor.
Sistem Tertanam Mandiri:
Sistem mandiri beroperasi secara terpisah dan tidak bergantung pada koneksi untuk berfungsi. Sistem ini tidak berbagi data dengan sistem lain, dan data tetap tersimpan di perangkat. Sistem ini bersifat sederhana dan tidak memerlukan kapasitas penyimpanan data atau daya pemrosesan yang besar. Perangkat berukuran kecil seperti pelacak kebugaran, sistem keamanan rumah, atau pemutar MP3 adalah contoh sistem mandiri. Dalam kasus ini, sebagian besar data digunakan selama proses instalasi atau dihasilkan selama pengoperasian normal sistem. Sistem ini tidak memerlukan koneksi internet, sehingga dapat berjalan secara terpisah dari sistem utama.
Sistem Tertanam Berjaringan:
Sistem tertanam yang terhubung ke jaringan memungkinkan pengumpulan dan analisis data dari sensor dan perangkat. Sistem-sistem ini saling terhubung satu sama lain serta terhubung ke internet untuk memudahkan transfer data dan akses jarak jauh terhadap data tersebut. Sistem ini juga terhubung ke sistem lain seperti ERP, CRM, dan sistem rantai pasokan. Sistem tertanam yang terhubung ke jaringan banyak digunakan di berbagai sektor, seperti minyak dan gas, tenaga listrik, dirgantara dan pertahanan, otomotif, serta layanan kesehatan.
Sistem Tertanam Seluler:
Sistem tertanam seluler adalah perangkat kecil dan portabel yang dapat digunakan saat bepergian. Perangkat ini sering digunakan dalam lingkungan seluler dan biasanya bertenaga baterai. Sistem ini mungkin dilengkapi dengan kemampuan nirkabel dan dapat berkomunikasi dengan sistem lain. Sistem tertanam seluler dapat mengumpulkan informasi melalui sensor atau dikendalikan oleh pengguna melalui antarmuka pengguna. Sistem tertanam seluler dapat digunakan di pabrik atau di kantor. Sistem ini dapat digunakan untuk melacak persediaan, memantau lokasi, atau memindai kode batang. Sistem tertanam seluler juga dapat digunakan untuk mengirim data ke cloud guna dianalisis.
Berdasarkan aplikasi
Sistem tertanam untuk pengendalian:
Sistem ini digunakan untuk mengendalikan proses atau mesin.
Sistem tertanam komunikasi:
Sistem ini digunakan untuk mengirim dan menerima data.
Sistem tertanam untuk konsumen:
Sistem ini digunakan dalam produk untuk konsumen, seperti televisi dan microwave.
Sistem tertanam industri:
Sistem-sistem ini digunakan dalam aplikasi industri, seperti otomatisasi pabrik.
aplikasi sistem tertanam
Berkat ukurannya yang kecil, keandalan yang tinggi, fungsionalitas yang mumpuni, fleksibilitas, dan kemudahan penggunaannya, penerapan pengendali tertanam telah meluas ke berbagai bidang, seperti industri, pertanian, pendidikan, pertahanan nasional, penelitian ilmiah, dan kehidupan sehari-hari.
Industri
Dalam bidang kontrol industri, sistem tertanam merupakan komponen utama dalam otomatisasi industri. Sistem ini mencakup kontrol elektromekanis, robot industri, kontrol proses, kontrol DDC, kontrol DCS, sensor cerdas, serta transformasi industri konvensional, dan sebagainya.
Instrumentasi
Ada instrumen pintar, meteran pintar, serta peralatan medis seperti kromatograf, osiloskop, dan sebagainya.
Sistem pencahayaan
Sistem tertanam yang umum digunakan dalam bidang telekomunikasi biasanya mencakup sistem pengendalian operasi saluran cerdas, lampu jalan tenaga surya, lampu lalu lintas, dan sebagainya.
Kontrol navigasi
Sistem tertanam juga digunakan dalam pengendalian rudal, sistem pemandu torpedo, sistem navigasi dirgantara, sistem pengacau elektronik, dan sebagainya.
Peralatan sipil
Dalam kehidupan sehari-hari, kita dapat melihat sistem tertanam yang diterapkan pada terminal, mainan elektronik, kamera, proyektor, pengendali anti-pencurian, dan sebagainya.
Komunikasi dan jaringan
Produk-produk seperti komputer, ponsel, dan set-top box TV semuanya dilengkapi dengan sistem tertanam.
Pertanian
sistem pengendalian penghematan air untuk pertanian, teknologi budidaya tanpa tanah, rekayasa benih cerdas, dan sebagainya.
