Lập trình nhúng là gì và cơ hội nghề nghiệp

Lập trình nhúng là gì? Lập trình nhúng đang là một trong những ngành hot nhất hiện nay. Gần như không có trường đào tạo lập trình nhúng trong khi nhu cầu nguồn nhân lực lại thiếu hụt. Vậy lập trình nhúng là gì và tại sao ngành lập trình nhúng lại hot đến như vậy, chúng ta hãy đi tìm câu trả lời nhé!

1. Lập trình nhúng là gì?

Khái niệm về lập trình nhúng

Lập trình nhúng là gì? Lập trình nhúng là một thuật ngữ lập trình để chỉ một hệ thống có năng lực tự trị, nó được nhúng vào trong một môi trường hay một hệ thống mẹ nào đấy. Đó là các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm.

Mục đích chính là để phục vụ các bài toán chuyên dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hóa điều khiển, truyền tin. Hệ thống nhúng thường được thiết kế để thực thi một chức năng chuyên trách, riêng biệt nào đấy.

Vì lập trình này chỉ được tạo ra cho một số vai trò cụ thể nên các người tạo lập có thể sửa đổi và cải thiện nó nhằm ít ra kích thước và chi phí. Hệ thống nhúng rất nhiều loại, đa dạng về chủng loại.

Các thành phần cơ bản trong hệ thống nhúng

• ROM: Chứa chương trình, các dữ liệu được fix hoặc các constant data. hiện nay, đa phần các hệ thống đều dùng EEPROM hoặc FLASH để thay cho bộ nhớ ROM bởi chúng có khả năng ghi xóa, update chương trình mới.
• RAM: Lưu chương trình thực thi và các biến tạm.
• MCU: Là bộ xử lý tính toán trung tâm.
• ngoài ra còn có các ngoại vi như ADC, DAC, các khối giao tiếp UART, I2C…

Các thành phần cơ bản trong hệ thống nhúng là gì?

2. Ứng dụng của lập trình nhúng

Hệ thống nhúng tương tác với thế giới bên ngoài

• Cảm nhận môi trường: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, trọng lượng…, cảm nhận bằng tín hiệu điện (máy dò nhiễu điện từ)

• Tác động trở lại môi trường (hú còi báo động khi phát hiện khói trong tòa nhà…)

• Tốc độ tương tác phải thuyết phục thời gian thực (hệ thống còi báo hỏa, hệ thống chống cướp trên ô tô,…)

• Có thể có hoặc không có giao diện giao tiếp với người sử dụng như máy tính cá nhân. Với những hệ thống dễ dàng, thiết bị nhúng sử dụng LCD nhỏ, Joystick, LED, nút bấm, chỉ thị chữ hoặc số và thường đi kèm với một thực đơn đơn giản.

Vào thời điểm hiện tại chúng ta cũng có thể kết nối đến hệ thống nhúng thông qua giao diện Web, điều này cho phép giảm thiểu khoản chi cho màn hình nhưng vẫn mang lại năng lực hiển thị và nhập liệu thuận tiện thuận tiện thông qua mạng và máy tính khác.

Hệ thống nhúng có mặt trong các sản phẩm hằng ngày

• Các hệ thống dẫn đường trong không lưu, hệ thống định vị thế giới, vệ tinh.

• Các thiết bị gia dụng: tủ lạnh, lò vi sóng, lò nướng,…

• Các thiết bị kết nối mạng: router, hub, gateway,…

• Các thiết bị văn phòng: máy photocopy, máy fax, máy in, máy scan,…

• Các thiết bị y tế: máy thẩm thấu, máy điều hòa nhịp tim,…

• Các máy giải đáp tự động

• Dây chuyền sản xuất tự động trong công nghiệp, robots.

3. Đặc điểm của hệ thống nhúng là gì?

Hệ thống nhúng (embedded system) được khái niệm là một hệ thống chuyên dụng, thường có khả năng tự hành và được thiết kế tích hợp vào một hệ thống lớn hơn để thực hiện một công dụng chuyên biệt nào đó chứ không phải đóng vai trò là các hệ thống máy tính đa chức năng.

Một hệ thống nhúng thường không phải là một khối riêng biệt mà là một hệ thống phức tạp nằm trong thiết bị mà nó điều khiển. Nó gồm có cả thiết bị phần cứng và phần mềm, hầu hết đều phải thỏa mãn yêu cầu hoạt động theo thời gian thực (real-time).

Tùy vào tính chất và yêu cầu, một vài hệ thống đòi hỏi ràng buộc về tính hoạt động thời gian thực để bảo đảm độ an toàn và tính ứng dụng; một vài hệ thống không đòi hỏi hoặc ràng buộc khắn khít, cho phép dễ dàng hóa hệ thống phần cứng để giảm thiểu chi phí sản xuất.

Phần mềm được viết cho các hệ thống nhúng còn được gọi là firmware và được lưu giữ trong các chip bộ nhớ ROM hoặc bộ nhớ flash chứ không phải là trong một ổ đĩa. Phần mềm thường chạy với số tài nguyên phần cứng hạn chế: không có bàn phím, màn hình hoặc có tuy nhiên với kích thước nhỏ, dung lượng bộ nhớ thấp

Do tính chất chuyên biệt của hệ thống nhúng và chúng thường được sản xuất với số lượng lớn nên các nhà sản xuất thường yêu cầu phải sửa đổi và cải thiện chúng nhằm giảm bớt kích thước và chi phí sản xuất.

Những yêu cầu đó đã đưa đến những khác biệt căn bản trong lĩnh vực viết phần mềm cho hệ thống nhúng so với các phần mềm thường thường.

4. Cơ hội việc làm cho kỹ sư lập trình nhúng là gì?

Embedded software

Bạn sẽ là một developer (lập trình viên) đúng nghĩa, bạn sẽ cùng với đội nhóm của mình, phát triển các sản phẩm phần mềm cho các sản phẩm nhúng, có thể là application (web, desktop hay mobile app), firmware, OS (hệ điều hành), driver, vv.

Công việc của bạn là viết code, test code, viết requirement, document cho sản phẩm.

Embedded hardware

Bạn sẽ là một người chuyên thiết kế board mạch hay còn gọi là thiết kế PCB, test board mạch. Công việc này đòi hỏi bạn phải rất giỏi về phần cứng và điện tử.

Mỗi project mà bạn tham gia trong đơn vị sẽ có một process cụ thể mà buộc bạn phải làm quen trước khi nhận task và hoàn thành nó. tuy nhiên bạn hãy yên tâm, bạn chắc chắn sẽ thực hiện được việc.