Bài giảng môn Hệ thống nhúng

Hệ thống nhúng đóng vai trò ngày càng quan trọng trong sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật và nền kinh tế tri thức hiện nay. Trong bối cảnh kỷ nguyên hậu PC, khi sự hội tụ của ba lĩnh vực Máy tính, Điện tử và Viễn thông (3C) định hình lại công nghệ hiện đại, các hệ thống nhúng không chỉ chiếm ưu thế về số lượng bộ vi xử lý trên toàn cầu mà còn là nền tảng cho sự đổi mới trong môi trường thông minh. Nghiên cứu và nắm vững các đặc tính, vai trò và xu thế phát triển của hệ thống nhúng là yếu tố then chốt để ứng dụng và phát triển công nghệ cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các thiết bị thông minh, tự động hóa và có khả năng kết nối.

Sinh viên, kỹ sư, nghiên cứu sinh trong các ngành Kỹ thuật Máy tính, Điện tử, Tự động hóa và Công nghệ thông tin quan tâm đến thiết kế và phát triển hệ thống nhúng.

Tài liệu cung cấp cái nhìn tổng quan sâu rộng về hệ thống nhúng, bắt đầu từ việc định nghĩa, vai trò then chốt trong kỷ nguyên hậu PC và lĩnh vực công nghệ cao "3C". Nó nhấn mạnh sự hiện diện phổ biến của hệ nhúng trong đời sống, từ các thiết bị gia dụng đến các ứng dụng công nghiệp phức tạp, đồng thời phân tích các đặc tính nổi bật như tính chuyên dụng, hoạt động thời gian thực, hạn chế tài nguyên và yêu cầu cao về độ tin cậy. Về phương pháp luận, tài liệu trình bày chi tiết hai quy trình thiết kế chính: Top-Down và Bottom-Up. Quy trình Top-Down tập trung vào phân tích yêu cầu, thiết kế nguyên lý và kỹ thuật, trong khi Bottom-Up khởi đầu từ các ý tưởng đơn lẻ và thử nghiệm thực tế để tìm ra giải pháp tối ưu. Khái niệm đặc tả hệ thống được làm rõ, bao gồm đặc tả yêu cầu, kiến trúc và module, như một công cụ thiết yếu để đảm bảo sự thống nhất giữa người dùng và nhà phát triển. Về cấu trúc phần cứng, tài liệu giới thiệu các nền tảng phổ biến như họ vi điều khiển 8051, AVR, PSoC, ARM, PIC và các vi mạch chức năng. Phần mềm nhúng được thảo luận với các hệ điều hành nhúng nổi bật như Embedded Linux, VxWorks, WinCE, và tầm quan trọng của chúng trong việc nâng cao chức năng và độ thông minh của thiết bị. Giá trị ứng dụng và hàm ý của nghiên cứu này rất lớn, mở ra tiềm năng tự động hóa toàn diện trong sản xuất, phát triển robot thông minh, thiết bị y tế hiện đại và các giải pháp "môi trường thông minh". Sự phát triển của hệ thống nhúng đòi hỏi kiến thức đa ngành và kỹ năng thiết kế tích hợp phần cứng - phần mềm, định hình xu thế công nghệ tương lai với sự phức tạp ngày càng tăng và khả năng tái cấu hình linh hoạt.