tugasku: SISTEM EMBEDDED

SISTEM EMBEDDED PADA KALKULATOR

Anjani Suryana (37527)

Jurusan Teknik Fisika FT UGM

Jln. Grafika 2 Yogyakarta 55281 INDONESIA

Sistem embedded merupakan computing device yang didesain dengan tujuan tertentu secara spesifik untuk melakukan fungsi tertentu. Sistem embedded terdiri dari perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras meliputi mikroprosesor atau mikrokontroler dengan penambahan memori eksternal, I/O dan komponen lainnya seperti sensor, keypad, LED, LCD, dan berbagai macam aktuator lainnya. Perangkat lunak embedded merupakan penggerak pada sistem embedded. Sebagian besar perangkat lunak sistem embedded real time memiliki program aplikasi yang spesifik yang didukung oleh Real Time Operating System (RTOS). Perangkat lunak embedded biasanya disebut firmware karena perangkat lunak tipe ini dimuat ke ROM, EPROM atau memory Flash. Sekali program dimasukkan kedalam perangkat keras maka tidak akan pernah berubah kecuali diprogram ulang.

Pada tugas ini saya akan mengambil contoh dari kalkulator yang merupakan salah satu dari system embedded. Dimana kalkulator adalah sebuah mesin hitung sederhana seperti penjumlahan,pengurangan,pengalian dan pembagian sampai kepada kalkulator sains yang dapat menghitung rumus matematika. Fungsi terpenting dari hampir semua computer dan kalkulator adalah melakukan operasi-operasi aritmetik.operas-operasi ini semuanya dilaksanakan didalam unit computer,didalam unit ini gate-gate logika dan flip-flop dikombinasikan sedimikian rupa sehingga dapat melakukan operasi penjumlahan,pengurangan,pengalian dan pembagian bilangan-bilangan biner.

kakulator

Kalkulator adalah suatu alat berukuran relatif kecil namun memiliki manfaat yang sangat besar dalam melakukan perhitungan, baik perhitungan biasa, perhitungan akuntansi maupun perhitungan statistik. Pada tahun 1642, Blaise Pascal yang pada waktu itu berumur 18 tahun, menemukan apa yang ia sebut sebagai kalkulator roda numerik untuk membantu ayahnya melakukan perhitungan pajak. Alat yang dinamakan Pascaline ini menggunakan delapan roda putar bergerigi untuk menjumlahkan bilangan hingga delapan digit. Tahun 1694, seorang matematikawan dan filsuf Jerman, Gottfred Wilhem von Leibniz memperbaiki Pascaline dengan membuat mesin yang dapat mengalikan. Sama seperti Pascaline, alat mekanik ini juga bekerja dengan menggunakan roda-roda gerigi.

Pada tahun 1820, Charles Xavier Thomas de Colmar menemukan mesin yang dapat melakukan empat fungsi aritmatik dasar, penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian. Dengan penemuan alat yang dinamakan arithometer ini, maka kalkulator mekanik pada zaman itu mulai popular. Dengan kemampuannya dan juga lebih praktis dari kalkulator sebelumnya, arithometer banyak dipergunakan hingga masa Perang Dunia I. Pada 1892 William Burroughs, seorang mantan teller, memperkenalkan sebuah kalkulator pencetak yang cukup sukses meskipun bertenaga tangan.

Pada masa berikutnya, beberapa insinyur masih terus mengembangkan penemuan lainnya. Pada tahun 1903, John V. Atanasoff dan Clifford Berry mencoba membuat komputer elektrik yang menerapkan aljabar Boolean, sebuah perhitungan matematika yang dapat dinyatakan sebagai benar atau salah.
Pada tahun 1931, Vannevar Bush membuat sebuah kalkulator untuk menyelesaikan persamaan differensial. Mesin tersebut dapat menyelesaikan perhitungan-perhitungan yang selama ini dianggap rumit. Mesin tersebut sangat besar dan berat karena ratusan gerigi dan poros yang dibutuhkan untuk melakukan perhitungan.

Pada tahun 1935, seorang insinyur konstruksi berkebangsaan Jerman bernama Konrad Zuse membangun sebuah kalkulator mekanik untuk menangani perhitungan matematik yang ada di profesinya. Tak lama setelah keberhasilannya, Zuse memulai pembangunan pada peralatan elektronik terprogram yang ia selesaikan pada tahun 1938.

Dari sejarah kalkulator diatas disebutkan perkembangan kalkulator secara signifikan dari mulai kalkulator mekanik sampai terlahir kalkulator digital yang mampu menghitung persamaan persamaan aritmatik yang sampai sekarang banyak digunakan. Secara umum, sistem embedded bukan istilah didefinisikan secara ketat, seperti kebanyakan sistem memiliki beberapa unsur diperpanjang atau programabilitas.

Kalkulator di disain dan di program dengan tujuan tertentu supaya memudahkan kita dalam proses menghitung,ada beberapa program yang ditanamkan pada kalkulator untuk tujuan-tujuan tertentu seperti menghitung persamaan-persamaan aritmatik. Pada umumnya program ditanamkan pada sebuah Integrated circuit (IC).

Gbr . IC Atmega 16

Mirkokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) standar memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit, dan sebagian besar intruksi dieksekusi dalam 1(satu) siklusclock. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing),sedangkan MCS51 berteknologi CISC (Complex Intruction Set Computing).

AVR dapat dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu keluargaAttiny, keluarga AT902xx, keluarga Atmega, dan keluarga AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Silahkan buka www.atmel.com untuk informasi lebih lanjut tentang berbagai variasi AVR. Untuk mikrokontroler AVR yang berukuran lebih kecil, silahkan mencobaAtmega8, Attiny2313 dengan ukuran Flash Memory 2KB dengan dua input analog. Mikrokontroler pada dasarnya diprogram dengan bahasa assembler. Tetapi Saat ini mikrokontroler dapat deprogram dengan menggunakan bahasa tingkat tinggi sepert BASIC, PASCAL atau C. Bahasa tingkat tinggi tersebut memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan bahasa asembler :

· Lebih mudah membangun program dengan menggunakan bahasa tingkat tinggi

· Perbaikan program lebih mudah jika program dibangun menggunakan bahasa tingkat tinggi

· Testing program didalam bahasa tingkat tinggi lebih mudah

· Bahasa tingkat tinggi lebih banyak dikenal dan error program yang dibuat dapat dihindari

· Mudah mendokumentasikan sebuah program tingkat tingggi. Meskipun demikian, bahasa tingkat tinggi juga memiliki beberapa kelemahan, contohnya ukuran kode memori biasanya besar, dan program yang dibangun menggunakan bahasa asembler biasanya bekerja cepat dibangdingkan dengan program yang dibangun menggunakan bahasa tingkat tinggi.

Didalam mikrokontroler Atmega16 terdiri dari:

àSaluran I/O ada 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

àADC (Analog to Digital Converter) 10 bit sebanyak 8 channel.

àTiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan.

àCPU yang terdiri dari 32 register.

à131 intruksi andal yang umumnya hanya membutuhkan 1 siklusclock.

àWatchdog Timer dengan oscilator internal.

àDua buah Timer/Counter 8 bit.

àSatu buah Timer /Counter 16 bit.

àTagangan operasi 2.7 V - 5.5 V pada Atmega16.

àInternal SRAM sebesar 1KB.

àMemory Flash sebesar 16KB dengan kemampuan Read While Write.

àUnit interupsi internal dan eksternal.

àPort antarmuka SPI.

àEEPROM sebesar 512 byte dapat diprogram saat operasi.

àAntar muka komparator analog.

à4 channel PWM.

à32x8 general purpose register.

àHampir mencapai 16 MIPS pada Kristal 16 MHz.

àPort USART programmable untuk komunikasi serial

Pada IC inilah program ditanamkan sesuai dengan kebutuhan. Berikut adalah diagram blok mikrokontroler ATMEGA16.

Gbr . diagram blok Mikrokontroler Atmega16

Gambar diatas menunjukan fungsi dari mikrokontroler atmega16 yang tertanam pada salah satu kalkulator yang di disain dan diperogram untuk melakukan tujuan tertentu seperti menyelesaikan perhitungan aritmatika Dll. IC diatas juga bias dikataka sebagai system embedded pada kalkulator,dimana sebagai inputannya adalah beberapa keypad pada kalkulator.

Gbr . keypad pada kalkulator

Pada kalkulator terdiri dari tiga bagian yaitu : inpu,proses dan output. Keypad pada kalkulatoe berperan sebagai masukan atau input yang akan diproses melalui system embedded yang diwakili oleh integrated circuit (IC) pada ATMEGA16 sebagai pemeroses data inputan sehingga menghasilkan keluaran atau output yang sesuai dengan yang diinginkan oleh user. Berikut adalah contoh dari output sebuah kalkulator saintifik.

Gbr . output pada kalkulator

Oleh karena itu,kesimpulan dari tulisan diatas adalah bahwa kalkulator merupakan system embedded yang memiliki keypad sebagai input,IC ATMEGA16 sebagai mikrokontroler pemroses data,dan LCD pada kalkulator menunjukan output dari data tersebut.