Apa itu Desain Sistem Tertanam :Langkah-langkah dalam Proses Desain
Sistem Tertanam adalah pengontrol, yang mengontrol banyak perangkat elektronik lainnya. Ini adalah kombinasi dari perangkat keras dan perangkat lunak yang disematkan. Ada dua jenis sistem tertanam mikroprosesor dan mikrokontroler. Mikroprosesor didasarkan pada model/arsitektur von Neumann (di mana program + data berada di lokasi memori yang sama), ini adalah bagian penting dari sistem komputer, di mana prosesor dan periferal eksternal dihubungkan ke sana. Ini menempati lebih banyak area dan memiliki lebih banyak konsumsi daya. Aplikasi dari mikroprosesor adalah komputer pribadi. Artikel ini membahas langkah-langkah yang terlibat dalam desain sistem tertanam.
Apa itu Desain Sistem Tertanam?
Definisi: Sebuah sistem yang dirancang dengan penggabungan perangkat keras dan perangkat lunak bersama-sama untuk fungsi tertentu dengan area yang lebih besar adalah desain sistem tertanam. Dalam desain sistem tertanam, mikrokontroler memainkan peran penting. Mikrokontroler didasarkan pada arsitektur Harvard, ini merupakan komponen penting dari sistem tertanam. Prosesor eksternal, memori internal dan komponen i/o dihubungkan dengan mikrokontroler. Ini menempati lebih sedikit area, lebih sedikit konsumsi daya. Aplikasi mikrokontroler adalah MP3, mesin cuci.
Desain Tertanam Jenis Sistem Tertanam
- Sistem Tertanam yang Berdiri Sendiri
- Sistem Tertanam Real-Time
- Peralatan Jaringan
- Perangkat seluler
Elemen Sistem Tertanam
- Prosesor
- Mikroprosesor
- Mikrokontroler
- Pemroses sinyal digital.
Langkah-langkah dalam Proses Desain Sistem Tertanam
Langkah-langkah yang berbeda dalam diagram alur/alur desain sistem tertanam meliputi yang berikut ini.
Desain tersemat – proses – langkah Abstraksi
Pada tahap ini masalah yang terkait dengan sistem diabstraksikan.
Perangkat Keras – Arsitektur Perangkat Lunak
Pengetahuan yang tepat tentang perangkat keras dan perangkat lunak untuk diketahui sebelum memulai proses desain apa pun.
Properti Fungsional Ekstra
Fungsi tambahan yang akan diimplementasikan harus dipahami sepenuhnya dari desain utama.
Kelompok Desain Terkait Sistem
Saat mendesain sistem, seseorang harus mengacu pada keluarga desain terkait sistem sebelumnya.
Desain Modular
Desain modul terpisah harus dibuat agar dapat digunakan nanti saat dibutuhkan.
Pemetaan
Berdasarkan pemetaan perangkat lunak dilakukan. Misalnya, aliran data dan aliran program dipetakan menjadi satu.
Desain Antarmuka Pengguna
Dalam desain antarmuka pengguna itu tergantung pada kebutuhan pengguna, analisis lingkungan dan fungsi sistem. Misalnya, pada ponsel jika kita ingin mengurangi konsumsi daya ponsel, kita memperhatikan parameter lain, sehingga konsumsi daya dapat dikurangi.
Penyempurnaan
Setiap komponen dan modul harus disempurnakan dengan tepat agar tim perangkat lunak dapat memahaminya.
Bahasa deskripsi arsitektur digunakan untuk mendeskripsikan desain perangkat lunak.
Hierarki Kontrol
Partisi struktur
Struktur dan hierarki data
Prosedur Perangkat Lunak.
Aktivitas Proses Pengembangan Perangkat Lunak Desain Sistem Tertanam
Ada berbagai metrik desain yang diperlukan untuk merancang sistem apa pun agar berfungsi dengan baik, yaitu
Metrik Desain / Parameter Desain dari Sistem Tertanam
| Fungsi |
Disipasi Daya | Selalu dipertahankan rendah |
Kinerja | Harus tinggi |
Batas Waktu Proses | Proses/tugas harus diselesaikan dalam waktu yang ditentukan. |
Biaya Produksi | Harus dipertahankan. |
Biaya Teknik | Ini adalah biaya edit-test-debug perangkat keras dan perangkat lunak. |
Ukuran | Ukuran ditentukan dalam hal memori RAM/ROM/Memori Flash/Memori Fisik. |
Prototipe | Ini adalah total waktu yang dibutuhkan untuk mengembangkan sistem dan mengujinya. |
Keamanan | Keamanan sistem harus diperhatikan seperti penguncian telepon, keamanan pengguna seperti kerusakan mesin harus diperhatikan |
Pemeliharaan | Perawatan sistem yang tepat harus dilakukan, untuk menghindari kegagalan sistem. |
Waktunya ke pasar | Ini adalah waktu yang dibutuhkan produk/sistem yang dikembangkan untuk diluncurkan ke pasar. |
Aktivitas Proses Pengembangan Perangkat Lunak Tertanam
Kegiatan proses pengembangan perangkat lunak yang disematkan terutama mencakup hal-hal berikut.
Spesifikasi
Spesifikasi yang tepat harus dibuat sehingga pelanggan yang menggunakan produk dapat membaca spesifikasi produk dan menggunakannya tanpa kebingungan. Desainer terutama berfokus pada spesifikasi seperti perangkat keras, batasan desain, periode siklus hidup, perilaku sistem yang dihasilkan.
Arsitektur
Lapisan arsitektur Perangkat Keras dan Perangkat Lunak telah ditentukan.
Komponen
Pada lapisan ini, desain komponen sudah selesai. Komponen seperti prosesor proses tunggal, memori- RAM/ROM, perangkat periferal, bus..dll.
Integrasi Sistem
Di lapisan ini, semua komponen diintegrasikan ke dalam sistem dan diuji apakah memenuhi ekspektasi perancang atau tidak.
Tantangan dalam Desain Sistem Tertanam
Saat mendesain sistem tertanam apa pun, desainer menghadapi banyak tantangan seperti berikut,
- Kemampuan beradaptasi dengan lingkungan
- Konsumsi daya
- Area yang ditempati
- Pengemasan dan integrasi
- Memperbarui perangkat keras dan perangkat lunak
- Keamanan
- Ada berbagai tantangan yang dihadapi desainer saat menguji desain seperti Pengujian perangkat keras tersemat, tahap Verifikasi, Pemeliharaan Validasi.
Contoh Desain Sistem Tertanam
- Mesin penjual otomatis cokelat (ACVM)
- Kamera digital
- Kartu pintar
- Ponsel
- Komputer seluler..dll.
Mesin Penjual Otomatis Cokelat (ACVM)
Fungsi desain ACVM adalah memberikan cokelat kepada anak setiap kali anak memasukkan koin ke ACVM.
Langkah Desain
Langkah-langkah desain terutama mencakup berikut ini.
- Persyaratan
- Spesifikasi
- Fungsi perangkat keras dan perangkat lunak.
Persyaratan
Saat seorang anak memasukkan koin ke dalam mesin dan memilih cokelat tertentu yang ingin dia beli.
Input
- Koin, pilihan pengguna.
- Sebuah interupsi dihasilkan di setiap port setiap kali koin dimasukkan.
- Notifikasi terpisah dikirim ke setiap port.
Keluaran
- Cokelat
- Pengembalian dana
- Pesan ditampilkan di LCD seperti tanggal, waktu, pesan selamat datang.
Fungsi Sistem
- Menggunakan antarmuka pengguna grafis, anak memerintahkan ke sistem cokelat mana yang ingin dibeli anak.
- Di mana antarmuka pengguna grafis memiliki LCD, keypad, layar sentuh.
- Mesin mengirimkan cokelat saat anak memasukkan koin jika koin yang dimasukkan melebihi harga sebenarnya dari cokelat yang dipilih. Mesin ACVM mengembalikan uang tersebut.
- Menggunakan bus sinkron Universal, pemilik ACVM dapat melacak lokasi klien.
Metrik Desain
Disipasi Daya
Desain harus dibuat sesuai dengan ukuran tampilan dan komponen mekanis.
Batas Waktu Proses
Timmer harus disetel, sehingga setiap kali anak memasukkan koin, ACVM harus merespons dalam beberapa detik dalam mengirimkan cokelat dan mengembalikan uang jika berlebih.
Misalnya, jika waktu respons 10 detik, ACVM harus mengirimkan cokelat dan mengembalikan uang jika kelebihan dalam waktu 10 detik segera setelah anak memasukkan koin dan mengajukan permintaan cokelat.
Spesifikasi
Dari sistem ACVM di bawah ini, saat anak memasukkan koin. Koin dipisahkan menurut port yang disajikan, Port1, Port2, Port5. Saat menerima koin, interupsi dihasilkan oleh port, interupsi ini dikirim untuk membaca nilai jumlah dan meningkat.
otomatis – coklat – penjual otomatis – mesin Sebuah hadiah LCD di sini menampilkan pesan seperti biaya, waktu, selamat datang..dll. Sebuah pengiriman pelabuhan ada di mana cokelat dikumpulkan.
Perangkat Keras
Arsitektur perangkat keras ACVM memiliki spesifikasi perangkat keras berikut
- Mikrokontroler 8051
- RAM 64 KB dan ROM 8MB
- Memori Flash 64 KB
- Keypad
- Penyortir koin mekanis
- Saluran cokelat
- Saluran koin
- Modem nirkabel USB
- Sumber daya
Perangkat Lunak ACVM
Banyak program harus ditulis agar dapat diprogram ulang saat dibutuhkan di RAM /ROM seperti,
perangkat keras- arsitektur-blok-diagram-aktif - Kenaikan harga cokelat
- Memperbarui pesan yang akan ditampilkan di LCD
- Perubahan fitur mesin.
Sistem Tertanam adalah kombinasi perangkat keras + perangkat lunak untuk menjalankan fungsi tertentu. Ada dua jenis mikroprosesor dan mikrokontroler. Saat merancang sistem tertanam, batasan dan spesifikasi desain tertentu harus dipertimbangkan, sehingga pengembang dapat memenuhi harapan pelanggan dan mengirimkannya tepat waktu. Aplikasi desain sistem tertanam ACVM dijelaskan dalam konten ini. Berikut adalah pertanyaan apa penyebab kendala lingkungan saat merancang sistem tertanam?