Capaian Pembelajaran

  • Memahami definisi dan karakteristik sistem embedded
  • Mengidentifikasi komponen utama sistem embedded
  • Membedakan sistem embedded dengan sistem komputer umum
  • Memahami arsitektur dasar mikrokontroler
  • Mengenali aplikasi sistem embedded dalam kehidupan sehari-hari

1. Apa itu Sistem Embedded?

Sistem Embedded adalah sistem komputer yang dirancang khusus untuk melakukan satu atau beberapa fungsi tertentu dalam sebuah sistem yang lebih besar. Berbeda dengan komputer umum (PC, laptop), sistem embedded biasanya "tersembunyi" (embedded) di dalam perangkat dan pengguna mungkin tidak menyadari keberadaannya.

Definisi Formal

Sistem embedded adalah kombinasi dari hardware dan software komputer yang dirancang untuk fungsi khusus, seringkali dengan kendala real-time, dan dapat berupa bagian dari sistem yang lebih besar atau produk mandiri.

Karakteristik Sistem Embedded

Karakteristik Deskripsi Contoh
Single-functioned Menjalankan program khusus yang sudah ditentukan Microwave hanya memanaskan makanan
Tightly constrained Sumber daya terbatas (memori, prosesor, daya) Remote control dengan baterai kecil
Reactive & Real-time Harus merespons event eksternal dalam waktu tertentu Airbag mobil harus mengembang dalam milidetik
Low power consumption Konsumsi daya rendah untuk efisiensi energi Sensor IoT dengan baterai bertahun-tahun
Low cost Biaya produksi rendah untuk produksi massal Mainan elektronik murah

2. Komponen Utama Sistem Embedded

Sebuah sistem embedded terdiri dari beberapa komponen utama yang bekerja sama untuk menjalankan fungsi tertentu:

Komponen Hardware

  • Mikrokontroler/Mikroprosesor - Otak sistem
  • Memori - ROM untuk program, RAM untuk data
  • Peripheral I/O - Port input/output
  • Sensor & Aktuator - Interface dengan dunia nyata
  • Power Supply - Sumber daya sistem

Komponen Software

  • Firmware - Program yang tersimpan di ROM
  • Device Drivers - Pengendali hardware
  • Operating System - OS real-time (jika ada)
  • Application Software - Logika aplikasi

Simulasi Sistem Embedded Sederhana

Mikrokontroler AVR

ATMega328P

VCC
GND
PB0
PB1
PB2
PB3
PB4
PB5
PC0
PC1
PC2
PC3
PD0
PD1
PD2
PD3
Sensor Suhu

LM35 - Input analog

LED Indicator

Output digital - Status sistem

Push Button

Input digital - Kontrol manual

Modul WiFi

ESP8266 - Komunikasi wireless

3. Embedded vs General Purpose Computer

Aspect Sistem Embedded Komputer Umum
Tujuan Fungsi spesifik/tunggal Fungsi umum/beragam
Pengguna Biasanya tidak berinteraksi langsung Interaksi langsung dengan user
Sumber Daya Terbatas dan dioptimalkan Berkelimpahan dan general
Kinerja Deterministic dan real-time High throughput
Biaya Rendah (produksi massal) Tinggi (unit individual)
Contoh Microwave, remote, sensor IoT PC, Laptop, Server

4. Aplikasi Sistem Embedded

Dalam Kehidupan Sehari-hari

  • Elektronik Konsumen: TV, AC, kulkas, mesin cuci
  • Otomotif: ECU, ABS, airbag, entertainment system
  • Kesehatan: Alat monitor pasien, pacemaker
  • Telekomunikasi: Router, modem, smartphone
  • Industri: PLC, robot, sistem kontrol

Tantangan Desain Embedded

Desainer sistem embedded harus mempertimbangkan trade-off antara performa, biaya, daya, ukuran, dan keandalan. Optimasi dilakukan pada level hardware dan software untuk mencapai tujuan spesifik.

5. Konsep Pemrograman Embedded

Pemrograman sistem embedded berbeda dengan pemrograman aplikasi desktop. Berikut contoh sederhana program embedded untuk menyalakan LED:

blink_led.c - Program LED Berkedip

#include 
#include 

#define LED_PIN PB0
#define DELAY_MS 500

int main(void) {
    // Set PB0 sebagai output
    DDRB |= (1 << LED_PIN);
    
    // Loop tak terhingga
    while(1) {
        // Nyalakan LED (active high)
        PORTB |= (1 << LED_PIN);
        _delay_ms(DELAY_MS);
        
        // Matikan LED
        PORTB &= ~(1 << LED_PIN);
        _delay_ms(DELAY_MS);
    }
    
    return 0; // Tidak akan pernah tercapai
}
                        

Penjelasan Kode

  • DDRB - Data Direction Register untuk PORT B
  • PORTB - Output register untuk PORT B
  • _delay_ms() - Fungsi delay dalam milidetik
  • Bit manipulation dengan operator | (OR) dan & (AND)

Latihan Praktikum

Tugas untuk memperdalam pemahaman konsep sistem embedded

Tugas 1: Analisis Sistem Embedded

Pilih satu perangkat elektronik di sekitar Anda (microwave, remote TV, mesin cuci, dll) dan analisis:

  • Fungsi utama sistem embedded dalam perangkat tersebut
  • Komponen input dan output yang digunakan
  • Karakteristik sistem embedded yang diterapkan
  • Kendala desain yang mungkin dihadapi

Tugas 2: Diagram Blok Sistem

Buat diagram blok sistem embedded untuk smart home thermostat dengan komponen:

  • Sensor suhu dan kelembaban
  • Display LCD untuk menampilkan informasi
  • Tombol untuk setpoint suhu
  • Relay untuk kontrol pemanas/AC
  • Modul WiFi untuk monitoring remote