Lập trình nhúng là gì? Học lập trình nhúng bắt đầu từ đâu

Lập trình nhúng là gì? Học lập trình nhúng bắt đầu từ đâum, có khó khăn hay không? Lập trình nhúng hiện nay đang rất phát triển và ngày càng được ưa chuộng, việc nắm bắt và học tập nhúng được xem là cơ hội tốt cho nhiều bạn trẻ. Vậy hãy cùng qua bài này để khám phá thêm lập trình nhúng là gì nhé? 

1. Lập trình nhúng là gì?

Lập trình nhúng (Embedded Programing) là một công việc của một Embedded Developer có nhiệm vụ viết các phần mềm để nạp vào vi điều khiển hoặc vi xử lý, để chúng điều khiển các phần tử trong mạch điện hoạt động theo đúng yêu cầu.

Các mạch điện có thể lập trình được thường được gọi là mạch nhúng. Các hệ thống bị chi phối hoạt động bởi vi điều khiển hoặc vi xử lý gọi là hệ thống nhúng.

Ví dụ dễ hiểu hơn về hệ thống nhúng

Bạn có 1 cái ly, nước và 1 gói trà. Cái ly là cố định và không thay đổi, còn nước và gói trà có thể thay đổi. Khi bạn thay đổi gói trà thì ly nước đó sẽ có vị khác. Người ta gọi nôm na là “nhúng”.

Từ ví dụ trên ta cũng thấy được một hệ thống nhúng sẽ gồm có 2 phần:

• Phần cứng: sẽ là phần không thể thay đổi như mạch điện, vi xử lý.
• Phần mềm: là phần có thể lập trình và thay đổi theo yêu cầu của khách hàng.

Cả 2 phần đều có sự liên kết chặt chẽ với nhau, người viết phần mềm nhúng sẽ phải tuân theo những thiết kế về phần cứng.

2. Ứng dụng của lập trình nhúng

Ở trên chúng ta đã tìm hiểu sơ qua về lập trình nhúng là gì, để hiểu rõ hơn chúng ta sẽ đi tìm hiểu sâu hơn về ứng dụng của chúng. Trong đời sống hiện đại ngày nay thì hệ thống nhúng đã xuất hiện trong rất nhiều những sản phẩm, lĩnh vực thân quen với chúng ta như:

• Thiết bị trả lời tự động, dây chuyền sản xuất tự động,…
• Thiết bị gia đình như lò vi sóng, tủ lạnh,…
• Thiết bị sử dụng cho văn phòng như máy scan, máy photo,…
• Thiết bị sử dụng cho y tế như máy thẩm thấu, máy điều hòa nhịp tim,..
• Thiết bị kết nối mạng như Router, Hub,….
• Các hệ thống định vị, vệ tinh,…

Hệ thống nhúng được ứng dụng thường thấy trong:

• Lập trình nhúng C++: Ngôn ngữ lập trình chuyên gia với tỉ lệ sử dụng là hơn 95%
• Lập trình nhúng và IoT: Sẽ là một trong những xu hướng có tiềm năng phát triển cực lớn
• Lập trình nhúng Embedded: Là một nền tảng quan trọng

3. Đặc điểm của lập trình nhúng là gì? 

Một vài đặc điểm của lập trình nhúng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về chúng:

• Hệ thống nhúng là hệ thống chuyên dụng với khả năng tự hàng và thực hiện các thiết kế thích hợp vào một hệ thống lớn hơn. Thực hiện được mọi chức năng chuyên biệt.
• Hệ thống nhúng không phải khối riêng biệt mà là một trong những hệ thống phức tạp nằm trong những thiêt bị chính nó điều khiển.
• Hệ thống nhúng không đòi hỏi sự ràng buộc phải chặt chẽ, cũng như cho phép người dùng có thể đơn giản hóa cho hệ thống phần cứng. Từ đó giảm thiểu mọi chi phí liên quan đến sản xuất.
• Do tính chất chuyên biệt nên hệ thống nhúng thường được sản xuất với số lượng lớn. Vậy nên các yêu cầu phải được tối ưu hóa để giảm kích thước và chi phí sản xuất cũng được hình thành.

4. Lộ trình học lập trình nhúng cho người mới bắt đầu

Học lập trình nhúng được chia thành 2 phần:

• Embedded hardware: Thiết kế phần cứng
• Embedded software (hoặc firmware): Thiết kế chương trình cho phần cứng.

Embedded hardware

Các kiến thức cần học về Embbedded hardware như sau

• Kiến thức điện cơ bản

Dòng điện là gì?

Các công thức tính toán cơ bản

Các định luật cơ bản,…

• Linh kiện học

Các loại linh kiện và chức năng của chung

Cách đọc datasheet của linh kiện

Các loại linh kiện thường sử dụng hiện nay.

• Mạch điện

Các mạch điện đơn giản

Mạch nguồn

Các mạch Opamp

Các mạch công xuất, cách ly.

• Sử dụng các công cụ

Công cụ đo đạc: đồng hồ, oscillocope

Công cụ hàn mạch: mỏ hàn, máy khò, thiếc,…

Công cụ mô phỏng: proteus,…

• Thiết kế mạch in

Thiết kế mạch nguyên lý, vẽ mạch in,

Làm chủ 1 phần mềm: Altium, kicad…

Các công cụ cho việc sản xuất mạch in

• Sản xuất mạch in

Các phương pháp chế tạo mạch in: cảm quang, in nhiệt, cắt khắc cnc…

Phương pháp sx mạch: SMT, nhúng,….

Embedded software

Các kiến thức cần học:

• Ngôn ngữ lập trình

Ngôn ngữ máy

Ngôn ngữ ASM

Ngôn ngữ C

Giải các bài toán lập trình đơn giản

• Cấu trúc dữ liệu và giải thuật

Các kiểu dữ liệu

Các giải thuật

Xử lý bài toán lập trình

• Kiến trúc vi điều khiển

Kiến trúc của vi xử lý và vi điều khiển, bộ nhớ, ngoại vi

• Kiến trúc một chương trình nhúng

Các lớp trong lập trình nhúng

Cách biên dịch chương trình nhúng

Kiến thức về IDE và cách sử dụng

• Lập trình điều khiển thanh ghi

Thực chất lập trình thanh ghi là gì?

Cách đọc reference manual

Cách tạo các file định nghĩa cho vđk

Cách thay đổi giá trị của thanh ghi

Lập trình với các ngoại vi: ADC, I2C, SPI, UART, ….

• Lập trình driver

Cách đọc datasheet linh kiện

Viết thư viện cho linh kiện

• Lập trình vi điều khiển với thư viện

• Hệ điều hành thời gian thực RTOS

• Hệ điều hành linux

5. Tương lai của lập trình nhúng sẽ ra sao

Lập trình nhúng tuy không được phổ biến ở Việt Nam nhưng ở các nước phát triển thì nó đã sớm là một nghề vô cùng hấp dẫn với những đãi ngộ cực kì ấn tượng.

Điều này cũng dễ hiểu thôi, vì nghề lập trình nhúng rất kén người, hay nói trắng ra là nghề ngày yêu cầu kỹ thuật rất cao, phải thực sự giỏi thì mới theo được. Và yếu tố quan trọng không kém là sự kiên trì.

Đối với những bộ vi xử lý cao cấp, chúng sẽ chẳng thể đạt tới cái gọi là cao cấp nếu như không có những người lập trình nhúng.

Những con chip Core I Serie của Intel hay Ryzen Serie của AMD, Apple M Serie của Apple hay đơn giản hơn những vi xử lý mạng, âm thanh ….. đều có sự đóng góp không nhỏ của lập trình nhúng. Chắc chắn đây sẽ luôn là công việc không bao giờ là đủ nhân lực và hết Hot trong tương lai.

Bài viết trên đã đem lại những kiến thức về lập trình nhúng là gì? cũng như lộ trình để học lập trình nhúng. Hy vọng sẽ có thể giúp ích cho bạn để học lập trình nhúng trở nên dễ dàng hơn.

>>> Xem thêm: Arduino IDE là gì? Hướng dẫn sử dụng Arduino IDE