- Apakah RTOS itu?
- Mengapa RTOS ??
- Perbedaan antara Sistem Operasi & Sistem Operasi waktu nyata
- Jenis RTOS
- Manfaat menggunakan RTOS gratis
- Beberapa masalah utama terkait RTOS
- Cara menggunakan RTOS
Sistem tertanam memiliki berbagai aplikasi di semua perangkat elektronik di sekitar kita, contoh nyata adalah laptop mini yang kita bawa-bawa setiap saat, ya saya mengacu pada ponsel kita.
Setiap kali sistem tertanam muncul, itu selalu merupakan kombinasi perangkat keras seperti Mikrokontroler atau Mikroprosesor dan perangkat lunak seperti firmware atau Sistem Operasi. Sebuah Sistem Operasi membentuk dasar dari semua perangkat elektronik dan mengelola baik perangkat keras dan perangkat lunak dalam perangkat elektronik. Istilah sistem operasi tidak hanya terbatas pada Unix dan Windows untuk komputer tetapi juga dapat meluas ke mikrokontroler. Salah satu sistem operasi yang dapat berjalan di mikrokontroler disebut sebagai sistem operasi waktu nyata. Di sini kita akan belajar tentang RTOS dan aplikasi sistem operasi waktu nyata.
Apakah RTOS itu?
Sistem operasi waktu nyata yang dikenal sebagai RTOS menyediakan pengontrol dengan kemampuan untuk menanggapi masukan dan menyelesaikan tugas dalam periode waktu tertentu berdasarkan prioritas. Pada tampilan pertama, RTOS mungkin terdengar seperti program atau firmware yang disematkan lainnya, tetapi itu dibangun di atas arsitektur sistem Operasi. Karenanya, seperti sistem operasi apa pun, RTOS dapat memungkinkan beberapa program dijalankan pada saat yang sama mendukung multiplexing. Seperti yang kita ketahui inti dari sebuah prosesor atau pengontrol hanya dapat menjalankan satu instruksi pada satu waktu, tetapi RTOS memiliki sesuatu yang disebut penjadwal.yang memutuskan instruksi mana yang akan dieksekusi terlebih dahulu dan kemudian mengeksekusi instruksi dari beberapa program satu demi satu. Secara teknis, RTOS hanya menciptakan ilusi pengambilan banyak dengan menjalankan instruksi paralel satu per satu.
Ini membuat RTOS cocok untuk berbagai aplikasi di dunia nyata. Dalam RTOS untuk setiap masukan setiap kali logika telah dievaluasi yang memberikan keluaran yang sesuai. Logika ini diukur berdasarkan tidak hanya kreativitas logis tetapi juga pada durasi waktu di mana tugas tertentu telah dilakukan. Jika suatu sistem gagal melakukan tugas dalam durasi waktu tertentu itu dikenal sebagai kegagalan sistem.
Mengapa RTOS ??
- Ketersediaan driver: Ada banyak driver yang tersedia di dalam RTOS, yang memungkinkan kami untuk menggunakannya secara langsung untuk berbagai aplikasi.
- File terjadwal: RTOS menangani penjadwalan jadi alih-alih berfokus pada penjadwalan sistem apa pun, kami cukup fokus pada pengembangan aplikasi. Misalnya, file penjadwalan tugas digunakan untuk menentukan tindakan tertentu setiap kali sekumpulan kondisi terpenuhi. RTOS menggunakan algoritme lanjutan tertentu untuk penjadwalan yang biasanya berjalan, status siap dan diblokir yang saat menjalankan RTOS lebih fokus pada pengembangan aplikasi daripada penjadwalan.
- Fleksibilitas penambahan fitur: Dalam RTOS meskipun Anda ingin menambahkan fitur baru, Anda cukup menambahkannya tanpa mengganggu fitur yang ada
Perbedaan antara Sistem Operasi & Sistem Operasi waktu nyata
Ada berbagai perbedaan antara sistem operasi waktu nyata dan sistem operasi seperti Windows, Linux, dll. Mari kita lihat satu per satu dengan bantuan format tabel:
S.No | Sistem operasi | Sistem waktu nyata |
1 | Pembagian waktu adalah dasar dari pelaksanaan proses dalam sistem operasi | Proses dijalankan atas dasar urutan prioritasnya |
2 | Sistem operasi bertindak sebagai antarmuka antara perangkat keras dan perangkat lunak suatu sistem | Sistem waktu nyata dirancang agar dapat dijalankan untuk masalah dunia nyata |
3 | Mengelola memori bukanlah masalah kritis dalam hal eksekusi sistem operasi | Manajemen memori sulit karena berdasarkan pada masalah waktu nyata memori dialokasikan, yang itu sendiri sangat penting |
4 | Aplikasi: Kantor, Pusat Data, Sistem untuk rumah dll | Aplikasi: Mengontrol pesawat atau reaktor nuklir, peralatan penelitian ilmiah |
5 | Contoh: Microsoft Windows, Linux, OS | Contoh: Vx Works, QNX, Windows CE |
Jenis RTOS
Kita dapat mengkategorikan sistem operasi waktu nyata menjadi tiga bagian yaitu
- Sistem operasi waktu nyata yang sulit
- Sistem operasi waktu nyata yang lembut
- Perusahaan sistem operasi waktu nyata
1. Sistem operasi waktu nyata yang sulit
Mari kita mulai memahami jenis sistem operasi ini menggunakan sebuah contoh, contoh langsungnya adalah sistem kendali penerbangan. Dalam sistem kontrol penerbangan, tugas apapun yang diberikan oleh pilot berupa input harus dilakukan tepat waktu. Dalam sistem operasi waktu nyata yang sulit, kegagalan sistem dapat ditoleransi. Fitur RTOS keras adalah:
- Untuk melakukan tugas tepat waktu
- Kegagalan memenuhi tenggat waktu berakibat fatal
- Menjamin waktu respons kasus yang lebih buruk
- Dapat menyebabkan kegagalan sistem
2. Sistem operasi waktu nyata yang lembut
Contoh termudah menggunakan RTOS lunak adalah database online, karena dalam RTOS lunak, parameter yang lebih kami khawatirkan adalah kecepatan. Karenanya, fitur RTOS lunak adalah:
- Tugas harus dilakukan secepat mungkin
- Penyelesaian tugas yang terlambat tidak diinginkan tetapi tidak fatal
- Ada kemungkinan penurunan kinerja
- Tidak dapat menyebabkan kegagalan sistem
3. Perusahaan sistem operasi real-time
Lengan robot yang digunakan untuk mengambil objek dapat dianggap sebagai salah satu contoh RTOS perusahaan. Di sini, dalam RTOS perusahaan ini bahkan jika prosesnya ditunda, itu ditoleransi.
Manfaat menggunakan RTOS gratis
Berikut ini adalah keuntungan menggunakan RTOS di aplikasi Anda.
- Tidak ada masalah firewall
- Bandwidth rendah untuk meningkatkan kinerja
- Keamanan dan privasi yang ditingkatkan
- Biaya rendah, karena pengurangan komponen perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan untuk pengembangan
Beberapa masalah utama terkait RTOS
Sekarang, meskipun RTOS memiliki banyak kelebihan dalam aplikasi dunia nyata, ia juga memiliki berbagai kelemahan. Beberapa masalah yang terkait dengan itu dibahas di sini.
- Interupsi biasanya digunakan dalam program untuk menghentikan program yang sedang dijalankan untuk mengalihkan aliran ke beberapa bagian penting dari kode. Di sini, dalam RTOS karena waktu respons cepat diperlukan; disarankan agar interupsi dinonaktifkan untuk waktu seminimal mungkin.
- Karena, kernel juga harus merespons berbagai kejadian, maka diperlukan ukuran kernel yang lebih kecil sehingga harus sesuai dengan baik di dalam ROM
- Fitur RTOS yang canggih harus dihilangkan karena tidak ada konsep seperti memori virtual di dalamnya.
Cara menggunakan RTOS
Sekarang Anda tahu apa itu RTOS dan di mana Anda dapat menggunakannya, untuk memulai dengan RTOS Anda biasanya harus menggunakan Tornado atau lingkungan pengembangan FreeRTOS. Mari kita lihat sekilas kedua lingkungan pengembangan ini.
Tornado - VxWorks
Tornado adalah lingkungan terintegrasi untuk mengembangkan aplikasi RTOS tertanam terkait waktu nyata pada sistem target. Tornado terdiri dari tiga elemen dasar yang tercantum di bawah ini.
1) VxWorks
2) Alat pembuat aplikasi (kompilator dan program terkait)
3) Lingkungan pengembangan terintegrasi, yang dapat mengelola, men-debug, dan memantau aplikasi VxWorks
VxWorks adalah jaringan sistem operasi waktu nyata. Untuk memulai dengan VxWorks kita harus memiliki satu kit pengembangan (target) bersama dengan satu workstation. Di sini, kit pengembangan tidak lain adalah host target atau komponen yang berkomunikasi dengan server target di workstation. Target di sini menghubungkan alat tornado seperti shell dan debugger. Oleh karena itu, menggunakan VxWorks kita akan mengonfigurasi dan membangun sistem sementara Tornado memberi kita antarmuka pengguna grafis dan alat baris perintah untuk konfigurasi dan pembangunan.
Hal yang sangat penting yang muncul di sini adalah bahwa saat menginstal tornado dalam sistem Anda, direktori instalasi harus menggunakan nama path sebagai:
installDir / target. Misalnya jika Anda ingin menyimpan tornado di C: \ tornado pada host windows, nama path lengkapnya harus diidentifikasi dalam kasus tersebut sebagai installDir / target / h / vxworks.h.
Di sini, kami tidak akan membahas secara detail mengenai fitur-fitur Vx works (kami akan meninggalkannya untuk tutorial berikutnya) tetapi kami akan membahas bagaimana pengembangan dapat dilakukan menggunakan C ++ dalam Vxworks menggunakan WindRiver GNU. WindRiver GNU membantu kami menyediakan analisis grafis mengenai interupsi yang terlibat selama eksekusi serta laporan penggunaan memori.
Misalnya, tampilan WindRiver yang disebutkan di atas menjelaskan nomor prosesor terkait bersama dengan prioritas tugas (tLowPri & tHighPri). Keadaan diam yaitu garis warna hijau menyatakan periode waktu di mana prosesor tidak dalam kondisi kerja, yang diamati setelah setiap beberapa detik. t1, t7, t8 & t9 hanyalah berbagai prosesor yang digunakan. Di sini, kami hanya memilih prosesor t7.
Oleh karena itu, Windriver ini mampu menjalankan subrutin VxWorks dan modul aplikasi. Anda dapat meluncurkan aplikasi Windriver baik dari bilah alat peluncuran tornado (-> tombol i) kemudian klik menu dan kemudian klik shell. Terakhir, dari command prompt ketik “> windsh target server”.
Sekarang untuk memprogram menggunakan C ++, penting untuk menyertakan komponen INCLUDE_CPLUS_DEMANGLER, komponen demangler ini memungkinkan simbol shell target untuk mengembalikan bentuk nama simbol C ++ yang dapat dibaca manusia. Sebelumnya, mendownload modul C ++ ke target Vxworks, ikuti proses yang disebut munching. Di sini, mengunyah mengacu pada langkah pemrosesan host tambahan.
Kompilasi program sumber aplikasi C ++ dan dapatkan misalnya file hello.cpp. Kemudian jalankan untuk mengunyah.o dan mengkompilasi file ctdt.c yang dihasilkan. Selanjutnya, tautkan aplikasi dengan ctdt.o untuk menghasilkan modul yang dapat diunduh, hello.out di dalam VxWorks. Output setelah menjalankan VxWorks ini akan menjadi file make yang akan digunakan pada beberapa target.
RTOS gratis
Secara umum, setiap kali kami memulai dengan RTOS, kami biasanya lebih memilih Vx Works RTOS. Tapi, berikut mari kita bahas secara singkat mengenai Free RTOS, yang juga dapat digunakan oleh para pemula untuk melalui konsep sistem operasi real time. RTOS gratis dikembangkan oleh Richard Barry dan tim FreeRTOS, juga dimiliki oleh Real time engineer ltd tetapi gratis untuk digunakan dan dapat diunduh dengan mudah dengan mengklik tautan di bawah ini
Unduh ROTS Gratis
Versi terbaru dari RTOS gratis yang digunakan pada saat artikel ini ditulis adalah versi 10, yang dinyatakan sebagai FreeRTOS V10.
Keuntungan terbesar dari RTOS gratis yang membuatnya lebih unggul dalam hal RTOS lainnya adalah perilaku platform independennya dalam hal perangkat keras yaitu kode c yang akan kita gunakan untuk menjalankan sistem operasi dapat berjalan di berbagai platform yang memiliki arsitektur berbeda. Oleh karena itu, terlepas dari apakah Anda menggunakan mikrokontroler 8.051 atau mikrokontroler ARM terbaru, kode yang Anda tulis bersama dengan proses eksekusi akan serupa untuk keduanya.
Ada banyak manfaat lain menggunakan RTOS gratis melalui Vx works dan alat operasi RTOS lainnya. Beberapa di antaranya dapat dinyatakan sebagai:
- Memberikan pengujian yang lebih mudah
- Mempromosikan konsep dapat digunakan kembali kode
- Waktu idle lebih sedikit
- Mudah dirawat
- Abstrak informasi waktu
Juga, Kernel dasar, di mana Kernel mengacu pada komponen pusat dari sistem operasi yang ada di dalam RTOS gratis membuatnya dapat diakses untuk digunakan untuk berbagai aplikasi. Karena mudah untuk memasang modul yang diperluas pada sistem operasi untuk mendapatkan lebih banyak aplikasinya, RTOS gratis menjadi lebih kuat.
Salah satu contoh penggunaan RTOS gratis dapat dijelaskan dengan menggunakan konsep penggabungan Free RTOS dengan Nabto. Nabto adalah perangkat web gratis yang digunakan untuk mentransfer informasi dari perangkat ke browser.
Oleh karena itu penggabungan Free RTOS dengan Nabto membuatnya menjadi bagian kecil dari kode C seperti yang dijelaskan pada gambar a. Sekarang Internet of Things (IOT) sedang tren dan setiap perangkat IOT yang akan kita akses memiliki URL unik melalui internet dan teknologinya memungkinkan koneksi titik ke titik yang aman dan sangat rendah. Dengan tidak adanya konektivitas internet, kombinasi ini dapat membantu. Oleh karena itu, RTOS gratis adalah pilihan populer dalam hal penerapan IOT.