Lập trình Python trong chuyên ngành điện tử kỹ thuật máy tính

Đã đăng vào thg 3 4, 2021 6:46 SA 6 phút đọc

Lập trình nhúng là gì mà hiện đang là một trong những ngành hot hiện này. Về chuyên môn hiện có rất ít nơi đào tạo. Vậy lập trình nhúng là gì? Làm thế nào để trở thành một kỹ sư lập trình nhúng.

Lập trình nhúng là gì?

Lập trình nhúng là một thuật ngữ chỉ một hệ thống có khả năng tự trị, chúng được nhúng trong một môi trường hay một hệ thống mẹ nào đó. Hệ thống đó tích hợp cả phần cứng và phần mềm. Mục đích của việc này dùng để giải các bài toán trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hóa, truyền tin… với chức năng riêng biệt được thiết kế riêng.

Chương trình này được xây dựng đặc biệt cho một nhiệm vụ cụ thể và có thể được tác giả tối ưu hóa để giảm thiểu kích thước và chi phí. Hệ thống nhúng rất phong phú và đa dạng. Hệ thống nhúng gồm các thành phần cơ bản sau:

ROM: chứa chương trình, các dữ liệu được fix, data
RAM: lưu các chương trình thực thi và các biến tạm
MCU: Bộ xử lí tính toán trung tâm
Ngoài ra còn có các bộ phận khác như ngoại vi ADC, DAC, các khối giao tiếp UART…

Ứng dụng lập trình nhúng là gì?

Hệ thống nhúng được sử dụng rộng rãi trong các ngành máy tính, điện tử, viễn thông…
Hệ thống được tích hợp cả phần mềm và phần cứng, tích hợp như 1 vi xử lý
Hệ thống nhúng và PC và thiết bị PDA cầm tay khác nhau vì chúng được thiết kế để chuyên biệt hóa các tính năng cụ thể nhằm cải thiện chất lượng hệ thống và giảm chi phí.

Một số công cụ cho lập trình nhúng

Cross ToolChains ( Linux): Là trình biên dịch của AT91SAM sẽ chạy được trên môi trường Linux
Keil (Windows): Chạy trên môi trường Windows lập trình cho các dòng ARM (ví dụ STM32F4xx..)
Putty.exe(Windows): Là chương trình giúp hỗ trợ lập trình truy cập Secure Shell qua qua đường Ethernet hoặc qua 2 chuẩn RS232.

Cơ hội nghề nghiệp của kỹ sư lập trình nhúng

Ngành lập trình nhúng khá đa dạng, nhưng chia theo 2 hướng chính:

Embedded software

Bạn có thể trở thành một developer thực thụ và phát triển thành một lập trình viên giỏi. Làm việc với nhóm để phát triển các sản phẩm phần mềm cho các sản phẩm nhúng. Điều này bao gồm các ứng dụng (web, máy tính để bàn hoặc ứng dụng di động), chương trình cơ sở, hệ điều hành (OS), trình điều khiển… Bạn sẽ đảm nhiệm viết code, test code, viết requirement, document cho sản phẩm.

Embedded hardware

Bạn sẽ là một nhà thiết kế bo mạch, còn được gọi là PCB Design, Test Board. Đối với công việc này, bạn cần phải rất giỏi về phần cứng và điện tử. Mỗi dự án bạn tham gia vào công ty đều có một quy trình cụ thể buộc bạn phải làm quen với nhiệm vụ trước khi nó được nhận và hoàn thành. Nhưng yên tâm, bạn chắc chắn sẽ hoàn thành công việc.

Kỹ năng cần có của một lập trình nhúng là gì?

Những kiến thức cần có:

Học lập trình C: bạn cần học C đến mức chuyên gia, đây là ngôn ngữ quan trọng bật nhất trong lập trình nhúng.
Tiếng anh: có thể đọc hiểu tài liệu chuyên ngành
Kiến thức về điện tử: các kiến thức về logic, vi điều khiển, vi xử lý, ADC, TIMER, INTERRUPT, vv.
Các loại giao tiếp (protocol): UART, I2C, SPI, RS232, JTAG,… (nâng cao: SATA, PCIE, USB, CAN, MOST).
Hệ điều hành: kiến trúc hệ điều hành, kiến trúc máy tính, nhất là hệ điều hành linux.
Cấu trúc dữ liệu và giải thuật: là chuyên gia phần cứng, bạn cũng phải code, đã code thì phải có giải thuật!
Memory: NOR, NAND, SRAM, DRAM, vv.
Hệ điều hành thời gian thực (Real time OS).

Kiến thức chuyên ngành bắt buộc:

Embedded software:
Lập trình ứng dụng (application): C++, Java.
Lập trình device driver (dùng ngôn ngữ C).
Lập trình Android, lập trình web (basic).
Scrip: Perl, Python, đặt biệt là Shell script trên linux.
Cấu trúc dữ liệu và giải thuật cực tốt.
Xây dựng môi trường (build environments): Makefile, Cmake.
Embedded hardware
Thiết kế PCB: Allegro hay Antium.
Design schematic: bạn cần có kiến thức điện tử thật tốt để làm việc này.
Test board: sau khi đã thiết kế xong, bạn cần phải biết test board.
Review, đánh giá và lựa chọn linh kiện cho dự án sao cho tối ưu.
Sử dụng các loại dụng cụ máy đo.
Kĩ năng hàn mạch, sửa mạch (nếu bạn là Freelancer).

Trên đây là bài viết chi tiết về lập trình nhúng là gì? Hy vọng qua bài viết này bạn có thêm nhiều thông tin cũng như định hướng cho công việc trong tương lai của mình.

Tìm hiểu thêm công việc yêu thích về lập trình nhúng tại đây

Lập trình nhúng đang là một lĩnh vực rất nóng khi nhu cầu từ thị trường rất lớn nhưng số lượng kỹ sư lại chưa nhiều để đáp ứng. Vậy lập trình nhúng là gì, làm thế nào để trở thành kỹ sư lập trình nhúng? Cùng ITNavi tìm hiểm qua bài viết dưới đây nhé.

Lập trình nhúng là gì? Yêu cầu cần có của kỹ sư lập trình nhúng.

1. Lập trình nhúng là gì?

Theo định nghĩa từ wikipedia, hệ thống nhúng là:“Một thuật ngữ để chỉ một hệ thống có khả năng tự trị được nhúng vào trong một môi trường hay hệ thống mẹ. Đó là các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm phục vụ các bài toán chuyên dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hóa điều khiển, quan trắc và truyền tin. Đặc điểm của các hệ thống nhúng là hoạt động ổn định và có tính năng tự động hoá cao.”

Vậy, lập trình nhúng là gì? Lập trình hệ thống nhúng chính là xây dựng các hệ thống phần mềm để thực hiện kết nối và điều khiển các thành phần trong các hệ thống nhúng thực hiện các chức năng chuyên trách hoặc riêng biệt nào đó. Hệ thống này sẽ được ứng dụng để giải quyết các bài toán chuyên dụng trong các lĩnh vực ...

Hệ thống này thường có các đặc điểm sau:

Hệ thống nhúng có khả năng tự hành 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 là khối riêng biệt mà sẽ bao gồm các thiết bị phần cứng và phần mềm.
Hệ thống nhúng đòi hỏi có sự ràng buộc về tính hoạt động của thời gian thực để đảm bảo độ an toàn cũng như tính ứng dụng.
Hệ thống nhúng thường được sản xuất với số lượng lớn khi lập trình sẽ ưu tiên tối ưu hóa để giảm kích thước và chi phí sản xuất.

Lập trình nhúng tạo ra hệ thống trong lĩnh vực tự động hóa điều khiển và truyền tin…

2. Thành phần cơ bản của lập trình nhúng

Lập trình nhúng có nhiều thành phần, tiêu biểu nhất là: Rom, RAM, MCU...

Lập trình Rom: Rom chứa chương trình, các dữ liệu được fix hoặc những constant data. Hiện nay, thì đa số các hệ thống này đều sử dụng EEPROM hoặc FLASH để thay thế cho ROM nhờ chức năng update chương trình mới, có khả năng ghi xóa.
Lập trình RAM: RAM là thành phần hỗ trợ lưu chương trình thực thi và các biến tạm.
Lập trình MCU. MCU là bộ xử lý hỗ trợ tính toán trung tâm.
Ngoài ra, còn một vài thiết bị ngoại vi khác như: ADC, DAC, I2C, UART...

3. Lập trình nhúng được ứng dụng ra sao?

Các thiết bị hiện nay được lập trình nhúng có thể kể đến như:

Thiết bị tự động: Trả lời tự động, dây chuyền sản xuất tự động…
Thiết bị gia dụng: Lò vi sóng, máy rửa bát, tủ lạnh…
Thiết bị văn phòng như: Máy scan, máy photocopy, máy fax…
Thiết bị y tế: Máy thẩm thấu, máy điều hòa nhịp tim...
Thiết bị kết nối mạng như: Router, Hub…
Thiết bị xây dựng: Thang máy…
Các hệ thống định vị, vệ tinh…

Lập trình nhúng được ứng dụng phổ biến trong đời sống với các thiết bị phổ biến.

4. Lộ tình trở thành kỹ sư lập trình nhúng?

Để trở thành kỹ sư lập trình nhúng, bạn có thể tham khảo lộ trình sau:

Bước 1: Học về shell script và command line có trên hệ điều hành linux.

Bước 2: Tìm hiểu kiến thức về cách boot hệ thống, load firmware và cách debug để sửa cũng như vá lỗi.

Bước 3: Biết cách build về hệ thống nhúng theo cách tốt nhất và thực hành thường xuyên về hệ điều hành ở trên một board.

Bước 4: Viết device driver để có thể giao tiếp với các ngoại vi.

Bước 5: Trực tiếp phát triển ứng dụng.

=> Đăng kí ngay: Webinar “Xây dựng lộ trình tự học lập trình hiệu quả”

5. Lập trình nhúng cần học những gì?

Học để trở thành kỹ sư lập trình nhúng cần nắm được kiến thức cơ bản, sau đó học kiến thức chuyên sâu để nâng cao trình độ.

a. Kiến thức căn bản bắt đầu học lập trình nhúng

Học ngôn ngữ lập trình C. Để trở thành kỹ sư lập trình nhúng bắt buộc phải học ngôn ngữ lập trình C.
Trau dồi kỹ năng tiếng Anh để đọc được các tài liệu chuyên ngành, nhất là datasheet.
Kiến thức về điện tử: Logic, vi điều khiển, chip…
Kiến thức về Protocol: UART, I2C, SPI, RS232, JTAG…
Hiểu rõ kiến trúc của hệ điều hành, kiến trúc chính xác của máy tính & hệ điều hành linux.
Nắm rõ mọi cấu trúc của dữ liệu và giải thuật. Lập trình nhúng phải hiểu rõ code và làm code chính xác.
Bổ sung kiến thức về các hệ điều hành thời gian thực - Real time OS.
Kiến thức về Memory: NOR, NAND, SRAM, DRAM, vv.

Trở thành kỹ sư lập trình nhúng cần học về: Logic, vi điều khiển, chip…

b. Kiến thức chuyên sâu nâng cao trình độ

Kỹ sư lập trình nhúng muốn nâng cao trình độ bắt buộc phải học nâng cao thêm về: Embedded software, Embedded hardware, Internet of thing.

Embedded software (Lập trình nhúng phần mềm)

Học về lập trình: ứng dụng C++, Java, device driver, web, android.
Học về Script: Perl, Python, Shell script.
Học về về cấu trúc dữ liệu cũng như cách xây dựng môi trường Makefile & Cmake.

Embedded hardware (Lập trình nhúng phần cứng)

Học cách thiết kế PCB: Allegro hay Altium.
Cách test board.
Cách đánh giá để lựa chọn linh kiện cho dự án.
Biết cách sử dụng các loại máy đo.
Biết cách hàn mạch, sửa mạch...

Internet of thing và bảo mật có trên IoT

Kiến thức về networking: Protocol, wifi, Bluetooth, Cellular, RF...
Nắm rõ cách thức hoạt động của webserver .
Hiểu rõ Cload: Cách quản lý, điều khiển thiết bị từ phía xa.
Học bảo mật trên thiết bị IoT.

Nền công nghiệp 4.0 đang là xu hướng phát triển mạnh trong tương lai, nơi Internet of Thing sẽ lên ngôi và cơ hội việc làm lập trình nhúng sẽ ngày càng mở rộng. Hãy cải thiện kỹ năng của bản thân để xây dựng sự nghiệp kỹ sư lập trình nhúng vững chắc. Mở rộng ngay cơ hội việc làm lập trình nhúng tại ITNavi - Nền tảng kết nối việc làm It với hơn 1000++ jobs cập nhật mỗi ngày.