Kursus Embedded System

Pelajaran 1 • Apa Itu Sistem Tertanam

Mendefinisikan sistem tertanam dengan membedakannya dari komputer tujuan umum. Menjangkarkan bab ini dengan menetapkan batasan desain yang mendorong semua topik selanjutnya.

Pelajaran 2 • Pemilihan Mikrokontroler vs. Mikroprosesor

Membandingkan trade-off MCU dan MPU di seluruh biaya, daya, dan integrasi. Membekali siswa untuk membenarkan pilihan platform dalam tinjauan desain.

Pelajaran 3 • Gambaran Umum Arsitektur Sistem Tertanam

Memetakan blok perangkat keras utama yang ditemukan dalam target tertanam. Menyediakan model mental struktural yang digunakan sepanjang kursus.

Pelajaran 4 • Dasar-Dasar Rantai Alat Pengembangan

Memperkenalkan kompiler, linker, debugger, dan alat programmer yang digunakan sehari-hari. Menghubungkan pengetahuan alat dengan pekerjaan laboratorium yang produktif di bab-bab selanjutnya.

Pelajaran 1 • I/O yang Dipetakan Memori dan Akses Register

Menjelaskan bagaimana register periferal muncul dalam ruang alamat. Menyediakan pola akses yang digunakan dalam setiap latihan driver selanjutnya.

Pelajaran 2 • Timer dan Generasi PWM

Mengajarkan mode pencacah timer, unit capture-compare, dan keluaran PWM. Timer mendasari kontrol motor, generasi sinyal, dan pengukuran waktu.

Pelajaran 3 • Konfigurasi dan Kontrol GPIO

Mencakup arah pin, drive keluaran, resistor pull, dan fungsi alternatif. GPIO adalah titik masuk untuk semua interaksi perangkat keras fisik.

Pelajaran 4 • Antarmuka Analog: ADC dan DAC

Mengonfigurasi konverter analog-ke-digital dan digital-ke-analog untuk akuisisi sinyal. Antarmuka analog sangat penting untuk aplikasi tertanam yang digerakkan sensor.

Pelajaran 1 • Arsitektur Kontroler Interupsi

Menjelaskan nested vectored interrupt controller dan tata letak tabel vektor. Fondasi ini diperlukan sebelum ISR apa pun dapat ditulis dengan aman.

Pelajaran 2 • Pola Komunikasi Berbasis Interupsi

Mengimplementasikan ring buffer dan mesin keadaan di dalam ISR untuk data serial. Mendemonstrasikan pola tingkat produksi yang digunakan dalam firmware komersial.

Pelajaran 3 • Debugging Masalah Terkait Interupsi

Mengidentifikasi dan menyelesaikan inversi prioritas, interupsi yang terlewat, dan luapan tumpukan. Keterampilan debugging menutup kesenjangan antara teori dan perilaku perangkat keras yang andal.

Pelajaran 4 • Sumber Interupsi Eksternal dan Periferal

Mengonfigurasi jalur eksternal yang dipicu tepi dan interupsi yang dihasilkan periferal. Menghubungkan teori interupsi ke peristiwa sensor dan komunikasi nyata.

Pelajaran 1 • Pola Desain Firmware

Menerapkan pola observer, command, dan strategy yang diadaptasi untuk target dengan sumber daya terbatas. Pola mengurangi kopling dan meningkatkan kemudahan perawatan jangka panjang.

Pelajaran 2 • Pola Penjadwal dan Super-Loop

Membandingkan cooperative super-loop, time-sliced, dan penjadwal berbasis peristiwa. Memilih penjadwal yang tepat menentukan daya tanggap dan kompleksitas sistem.

Pelajaran 3 • Arsitektur Firmware Berlapis

Memperkenalkan lapisan abstraksi perangkat keras, driver, dan aplikasi. Pelapisan mengisolasi dependensi perangkat keras dan memungkinkan pengujian unit pada logika bisnis.

Pelajaran 4 • Desain Mesin Keadaan Hingga

Memodelkan perilaku sistem sebagai keadaan, peristiwa, dan transisi menggunakan pola FSM. FSM adalah alat utama untuk mengelola aliran kontrol yang kompleks dalam firmware.

Pelajaran 1 • Komunikasi Antar-Tugas

Menggunakan antrian, kotak surat, dan buffer aliran untuk melewatkan data antar tugas dengan aman. Pola komunikasi yang benar menghilangkan kerusakan data dalam firmware konkuren.

Pelajaran 2 • Analisis Memori dan Waktu RTOS

Mengukur penggunaan CPU tugas, high-water mark tumpukan, dan fragmentasi heap. Analisis waktu proses memvalidasi bahwa anggaran waktu dan memori terpenuhi.

Pelajaran 3 • Konsep RTOS dan Internal Kernel

Menjelaskan algoritma penjadwalan, peralihan konteks, dan interupsi tick. Memahami internal kernel mencegah penyalahgunaan API RTOS.

Pelajaran 4 • Primitif Sinkronisasi

Menerapkan mutex, semafor, dan grup peristiwa untuk mengoordinasikan eksekusi tugas. Sinkronisasi yang tepat mencegah race condition dan deadlock.

Pelajaran 1 • Dasar-Dasar dan Implementasi Bus CAN

Mencakup struktur frame CAN, arbitrase, dan pengurungan kesalahan. CAN adalah protokol dominan dalam sistem tertanam otomotif dan industri.

Pelajaran 2 • Teknik Debugging Tumpukan Protokol

Menggunakan penganalisis protokol dan dekoder perangkat lunak untuk mengisolasi kesalahan komunikasi. Debugging sistematis mengurangi waktu integrasi pada sistem multi-node.

Pelajaran 3 • Protokol Serial Industri Modbus

Mengimplementasikan Modbus RTU dan ASCII melalui UART untuk jaringan sensor dan aktuator. Protokol industri adalah pengetahuan yang diperlukan untuk peran otomatisasi pabrik.

Pelajaran 4 • Dasar-Dasar Perangkat USB

Menjelaskan enumerasi USB, deskriptor, dan kelas CDC untuk port serial virtual. Pengetahuan perangkat USB memungkinkan pengembangan produk tertanam yang terhubung dengan PC.

Pelajaran 1 • Analisis dan Validasi Anggaran Daya

Membangun anggaran daya tingkat sistem dan memvalidasinya terhadap data terukur. Validasi anggaran memastikan target desain terpenuhi sebelum rilis produk.

Pelajaran 2 • Penggatingan Jam dan Kontrol Daya Periferal

Menonaktifkan jam dan domain daya periferal yang tidak digunakan saat proses berjalan. Penggatingan jam menghilangkan daya periferal yang diam tanpa memengaruhi fungsionalitas aktif.

Pelajaran 3 • Siklus Tugas Sensor dan Radio

Menjadwalkan sampling sensor dan transmisi radio untuk meminimalkan waktu aktif. Siklus tugas memperpanjang masa pakai baterai hingga beberapa kali lipat pada node IoT.

Pelajaran 4 • Dasar-Dasar Konsumsi Daya

Mengkuantifikasi daya dinamis, statis, dan kebocoran pada rangkaian MCU dan periferal. Pemodelan daya yang akurat adalah prasyarat untuk setiap upaya pengoptimalan.

Pelajaran 1 • Pengujian Hardware-in-the-Loop

Menjalankan firmware pada perangkat keras nyata sambil merangsang input secara terprogram. Pengujian HIL memvalidasi waktu dan perilaku periferal yang tidak dapat direplikasi oleh simulator.

Pelajaran 2 • Injeksi Kesalahan dan Pengujian Ketahanan

Secara sengaja memperkenalkan glitch daya, data rusak, dan kesalahan bus untuk menguji pemulihan. Pengujian ketahanan mengungkapkan mode kegagalan sebelum penerapan lapangan.

Pelajaran 3 • Analisis Statis dan Kualitas Kode

Menjalankan penganalisis statis dan menegakkan standar pengkodean untuk menghilangkan perilaku tak terdefinisi. Alat kualitas kode melengkapi pengujian dinamis untuk firmware yang aman secara keselamatan.

Pelajaran 4 • Analisis Keandalan dan Mode Kegagalan

Menerapkan FMEA untuk mengidentifikasi dan memitigasi mode kegagalan firmware secara sistematis. Analisis keandalan diperlukan untuk produk yang tunduk pada sertifikasi keselamatan.