Hướng dẫn toàn diện về phát triển phần mềm nhúng

• Lập trình nhúng học ngành gì? Kiến thức lập trình nhúng có khó không?
• Công việc kỹ sư lập trình ô tô? Cách để trở thành kỹ sư ô tô 
• Top 5 sách lập trình nhúng cực hay cho người mới bạn nên tham khảo
• Thị trường lập trình nhúng tuyển dụng sôi động 2023. Gợi ý bạn những kỹ năng cần thiết
• 5G trong ngành ô tô trở nên hiệu quả và an toàn hơn như thế nào?

Thị trường phần mềm nhúng toàn cầu được dự đoán sẽ đạt 23,9 tỷ USD vào năm 2030 với tốc độ tăng trưởng đáng kinh ngạc là 6,0%. Ngoài ra, theo Statista, doanh thu của thị trường điện toán nhúng toàn cầu dự kiến ​​​​sẽ đạt 67,29 tỷ USD vào năm 2027.

Phần mềm nhúng đóng vai trò then chốt trong việc thúc đẩy chuyển đổi kỹ thuật số trên các ngành khác nhau. Nó cho phép phát triển các thiết bị thông minh và kết nối có tác động sâu sắc đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Là một doanh nhân, việc mạo hiểm phát triển phần mềm nhúng là rất quan trọng để duy trì tính cạnh tranh trong bối cảnh định hướng công nghệ ngày nay. Bằng cách phát triển các giải pháp phần mềm nhúng, bạn có thể xây dựng các thiết bị thông minh giúp nâng cao trải nghiệm của khách hàng và hợp lý hóa quy trình công việc, cuối cùng mang lại lợi tức đầu tư lớn hơn.

Hệ thống phần mềm nhúng là thành phần chính của các thiết bị hiện đại vì chúng được tùy chỉnh một cách lý tưởng để kiểm soát và quản lý các chức năng cụ thể. Không giống như các giải pháp phần mềm khác, phần mềm nhúng được tích hợp với phần cứng, đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất tối ưu. Bằng cách tận dụng sức mạnh của phần mềm nhúng, các thiết bị và hệ thống có thể hoạt động liền mạch.

1. 8 Bước để xây dựng phần mềm nhúng hiệu quả

Phát triển hệ thống nhúng là một quá trình phức tạp đòi hỏi sự chú ý tỉ mỉ đến từng chi tiết và hiểu biết sâu sắc hơn về tích hợp phần cứng và phần mềm. Dưới đây là quy trình từng bước phát triển phần mềm nhúng tùy chỉnh.

1.1 Xác định phạm vi dự án

Mọi dự án phát triển phần mềm nhúng thành công đều bắt đầu với một tầm nhìn rõ ràng và các mục tiêu được xác định rõ ràng. Bắt đầu bằng cách phân tích các chức năng của hệ thống nhúng của bạn, xác định ứng dụng mà nó hướng tới cũng như hiểu rõ các yêu cầu và giới hạn mà nó phải tuân thủ.

1.2 Chọn nền tảng phần cứng chính xác

Khi phát triển phần mềm nhúng, việc chọn nền tảng phần cứng phù hợp là rất quan trọng.

Xem xét các yếu tố như tốc độ xử lý, bộ nhớ, giao diện liên lạc và mức sử dụng pin. Điều quan trọng là chọn phần cứng có thể truy cập dễ dàng và được hỗ trợ bởi hệ sinh thái phát triển mạnh mẽ.

1.3 Thiết kế kiến ​​trúc phần mềm

Kiến trúc phần mềm của hệ thống nhúng là xương sống của dự án, đảm bảo rằng tất cả các thành phần hoạt động liền mạch với nhau. Cho dù đó là kiến ​​trúc phân lớp, kiến ​​trúc hướng sự kiện hay kiến ​​trúc máy trạng thái, các chuyên gia tư vấn phần mềm nhúng có kinh nghiệm sẽ cẩn thận lựa chọn kiến ​​trúc tốt nhất phù hợp nhất với nhu cầu của bạn.

1.4 Tạo phần sụn

Cốt lõi của việc phát triển phần mềm nhúng là viết phần sụn. Nhóm phát triển sử dụng các ngôn ngữ lập trình như C, C++ hoặc Python tương thích với phần cứng. Bằng cách chọn ngôn ngữ lập trình phù hợp, nhà phát triển có thể tận dụng khả năng của phần cứng và triển khai các thuật toán và logic độc đáo dành riêng cho ứng dụng phần mềm. Đảm bảo rằng mã hiệu quả, ngắn gọn và được ghi chép đầy đủ là rất quan trọng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc sửa đổi và gỡ lỗi trong tương lai.

1.5 Triển khai giao diện truyền thông

Sau khi tạo chương trình cơ sở, các nhà phát triển phần mềm nhúng sẽ tích hợp giao diện giao tiếp phù hợp để trao đổi dữ liệu và điều khiển từ xa. Điều này bao gồm các tùy chọn có dây như SPI, UART hoặc I2C và các tùy chọn không dây như Wi-Fi, Bluetooth hoặc LoRa. Việc lựa chọn giao diện phụ thuộc vào yêu cầu của dự án và phương thức giao tiếp mong muốn.

1.6 Đảm bảo độ tin cậy và bảo mật

Bảo mật là điều quan trọng nhất trong các hệ thống nhúng, đặc biệt khi xử lý dữ liệu nhạy cảm hoặc quản lý các hoạt động quan trọng. Để bảo vệ khỏi những mối đe dọa như vậy, nhóm phát triển triển khai các tính năng bảo mật mạnh mẽ như mã hóa , xác thực và giao thức khởi động an toàn.

1.7 Thực hiện kiểm tra và gỡ lỗi

Để đảm bảo phần mềm hoạt động trơn tru trong nhiều trường hợp, nhóm sẽ trải qua một quá trình thử nghiệm rộng rãi . Quá trình này bao gồm việc tìm kiếm và sửa lỗi sớm, kết hợp đơn vị, tích hợp và kiểm tra hệ thống. Các chuyên gia sử dụng các công cụ và phương pháp gỡ lỗi để xác định và khắc phục sự cố một cách nhanh chóng.

1.8 Cải thiện hiệu suất và sử dụng bộ nhớ

Nhóm phát triển hệ thống nhúng của bạn đảm bảo giảm chi phí chung không cần thiết. Các chuyên gia liên tục nâng cấp và giám sát hiệu suất của hệ thống phần mềm nhúng của bạn để đảm bảo hệ thống hoạt động trơn tru và cải thiện mức sử dụng bộ nhớ.

>>> Xem thêm: 10 lợi ích hàng đầu của hệ thống Cloud ERP trên nền tảng đám mây

2. Các công cụ phát triển phần mềm nhúng hàng đầu

Các công cụ phát triển phần mềm nhúng rất quantrọng để tạo ra phần mềm hiệu quả và đáng tin cậy cho các thiết bị nhúng. Những công cụ này hỗ trợ các nhà phát triển quản lý một số khía cạnh của quy trình phát triển hệ thống nhúng, như soạn thảo, gỡ lỗi, kiểm tra và tối ưu hóa mã. Dưới đây là một số công cụ điển hình để tạo phần mềm nhúng:

2.1 Trình biên dịch chéo

Trình biên dịch chéo rất cần thiết cho các nhà phát triển làm việc với các hệ thống nhúng. Chúng cho phép mã được xây dựng trên một nền tảng, giống như PC, sau đó được biên dịch cho hệ thống nhúng mục tiêu. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và công sức bằng cách loại bỏ nhu cầu viết mã riêng cho từng kiến ​​trúc phần cứng riêng lẻ. Với trình biên dịch chéo, các nhà phát triển có thể tạo mã một cách hiệu quả nhằm tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và hiệu suất cho hệ thống đích.

2.2 Môi trường phát triển tích hợp (IDE)

Tất cả các trình soạn thảo mã, trình gỡ lỗi, trình biên dịch và các công cụ khác đều có trong Môi trường phát triển tích hợp (IDE), cung cấp một môi trường phát triển hoàn chỉnh trên một nền tảng duy nhất. Eclipse, Code Composer Studio và Visual Studio Code (với các mô-đun để phát triển nhúng) là các IDE nhúng phổ biến.

2.3 Trình gỡ lỗi

Trình gỡ lỗi là một công cụ thiết yếu dành cho nhà phát triển, cung cấp cho họ các tính năng cần thiết để tìm và sửa lỗi trong mã của họ một cách hiệu quả. Các trình gỡ lỗi này cung cấp nhiều khả năng hỗ trợ rất nhiều cho việc gỡ lỗi theo thời gian thực trên phần cứng mục tiêu. Với các tính năng như quản lý điểm dừng, nhà phát triển có thể dễ dàng tạm dừng việc thực thi mã của họ tại các điểm cụ thể để xác định sự cố.

2.4 Trình mô phỏng

Trình mô phỏng và trình mô phỏng cho phép nhà phát triển kiểm tra và gỡ lỗi mã của họ mà không cần triển khai mã đó vào hệ thống nhúng trên máy chủ. Họ cung cấp một bản sao ảo của phần cứng dự định, giúp việc kiểm tra nhanh hơn và dễ thích ứng hơn.

2.5 Công cụ tạo mã và cấu hình hệ thống

Một số hệ thống nhúng sử dụng các công cụ giúp việc định cấu hình và tạo mã từ các thông số kỹ thuật cấp cao dễ dàng hơn. Những công nghệ này hỗ trợ giảm thiểu lỗi mã hóa thủ công và lao động.

Với các công cụ phát triển phần mềm nhúng phù hợp, các nhà phát triển có thể nâng cao đáng kể năng suất của mình, giảm thời gian tiếp thị và cung cấp các giải pháp phần mềm ưu việt cho các thiết bị nhúng. Bây giờ chúng ta hãy thảo luận về một số ví dụ về phần mềm nhúng hàng đầu.

>>> Đăng ký tìm hiểu chi tiết các khóa học CNTT của FUNiX tại đây:

Tham khảo chuỗi bài viết liên quan:

5 Điểm đáng chú ý tại khóa học lập trình trực tuyến FPT – FUNiX

Từ A-Z chương trình học FUNiX – Mô hình đào tạo lập trình trực tuyến số 1 Việt Nam

Lý do phổ biến khiến học viên nước ngoài chọn FUNiX

5 Ứng dụng của machine learning quan trọng trong công cuộc chuyển đổi số

9 Xu hướng học máy hàng đầu tính đến 2025

Nguyễn Cúc

Nguồn tham khảo: startus-insights