Lập trình nhúng là gì? Những điều kỹ sư lập trình nhúng cần biết?

Với mức lương hấp dẫn lên đến hàng nghìn đô mỗi tháng, lập trình nhúng hiện đang là một ngành nghề rất được ưa chuộng. Nguồn nhân lực trong lĩnh vực này đang khan hiếm, trong khi đó, các cơ sở đào tạo lập trình nhúng lại không nhiều. Vậy lập trình nhúng là gì và làm thế nào để trở thành một kỹ sư trong lĩnh vực này? Hãy cùng Mytour khám phá nhé!

I. Lập trình nhúng có nghĩa là gì?

Lập trình nhúng (hay còn gọi là Embedded Programming) là một thuật ngữ chỉ những hệ thống tự hoạt động, được tích hợp vào trong một môi trường hoặc hệ thống lớn hơn. Các hệ thống này kết hợp giữa phần cứng và phần mềm, nhằm giải quyết các bài toán trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, tự động hóa, và truyền thông, với các chức năng được thiết kế riêng biệt.

Lập trình nhúng còn được biết đến với tên gọi phát triển phần mềm nhúng hoặc lập trình cho hệ thống nhúng.

II. Các thành phần cơ bản của lập trình nhúng

Hệ thống nhúng được thiết kế để thực hiện những chức năng chuyên biệt và được tối ưu hóa nhằm giảm kích thước cũng như chi phí sản xuất khi sản xuất hàng loạt.

Các thành phần điển hình của hệ thống nhúng bao gồm:

ROM: lưu trữ chương trình và các dữ liệu cố định,
RAM: dùng để lưu trữ các chương trình đang thực thi và các biến tạm thời,
MCU: Bộ xử lý trung tâm tính toán.
Còn có các bộ phận khác như ADC, DAC và các khối giao tiếp UART,…

III. Ứng dụng của lập trình nhúng

1. Ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp

Chúng ta thường gặp những thiết bị ứng dụng công nghệ lập trình nhúng hàng ngày, như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, trọng lượng,…, nhận diện thông qua tín hiệu điện và hệ thống báo cháy.

2. Ứng dụng trong các sản phẩm hàng ngày

Lập trình nhúng cũng được ứng dụng trong các thiết bị gia đình như:

• Thiết bị gia dụng: Tủ lạnh, lò nướng, nồi cơm,…
• Thiết bị kết nối internet.
• Máy móc văn phòng: máy in, máy quét, máy hủy tài liệu,…
• Thiết bị y tế.

IV. Để trở thành kỹ sư lập trình nhúng cần nắm vững những kiến thức gì?

1. Kiến thức cơ bản để bắt đầu học lập trình nhúng

• Ngôn ngữ lập trình C: đây là ngôn ngữ nền tảng mà bất kỳ ai muốn trở thành lập trình viên cũng cần nắm vững.
• Tiếng Anh: hầu hết tài liệu và nguồn thông tin đều bằng tiếng Anh, do đó cần rèn luyện kỹ năng này để hiểu rõ các tài liệu.
• Kiến thức về điện tử: Logic, điều khiển, chip,…
• Hiểu biết về các giao thức: UART, I2C, SPI, RS232, JTAG,…
• Cấu trúc hệ điều hành, cấu trúc máy tính,…
• Cấu trúc dữ liệu và thuật toán,…
• Bộ nhớ: NOR, NAND, SRAM, DRAM, vv.
• Hệ điều hành thời gian thực.

2. Kiến thức chuyên sâu để nâng cao trình độ

a. Phần mềm nhúng (Embedded software)

• Cần nắm vững kiến thức chuyên sâu về lập trình C, C++ và các ngôn ngữ lập trình khác có ích.
• Hiểu cách tương tác giữa công nghệ, môi trường và phần mềm.
• Phát triển Device Driver.
• Lập trình cho Android và lập trình Website cơ bản.
• Kiến thức về Script: Perl, Python, Shell script.
• Cấu trúc dữ liệu và thuật toán.
• Xây dựng môi trường Makefile, CMake.

b. Phần cứng nhúng (Embedded hardware)

• Thiết kế PCB: sử dụng Allegro hoặc Altium.
• Thiết kế sơ đồ mạch.
• Kiểm tra bảng mạch.
• Đánh giá và lựa chọn linh kiện tối ưu cho dự án.
• Sử dụng các loại dụng cụ đo đạc.
• Thực hiện hàn mạch và sửa chữa mạch.

3. Các kỹ năng mềm cần có của một kỹ sư lập trình nhúng

• Kỹ năng quản lý thời gian, lập kế hoạch và giao tiếp hiệu quả
• Có khả năng làm việc dưới áp lực cao
• Có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ cùng lúc (multitask)
• Sự tỉ mỉ và chú ý đến chi tiết trong công việc
• Kỹ năng giải quyết vấn đề và làm việc tốt với dữ liệu.

V. Cơ hội nghề nghiệp sau khi học lập trình nhúng

Với sự phát triển công nghệ hiện nay, việc trở thành lập trình viên vẫn luôn là ước mơ của nhiều bạn trẻ nhờ vào mức lương cao ấn tượng so với các ngành nghề khác. Hiện tại, nhu cầu tuyển dụng lập trình viên nhúng rất lớn trong khi nguồn nhân lực vẫn còn thiếu hụt.

Vì vậy, đây sẽ là cơ hội lớn cho những ai theo đuổi nghề nghiệp này. Tuy nhiên, bạn cũng cần trang bị những kỹ năng và kiến thức cần thiết để đáp ứng yêu cầu công việc cao.

Sau khi hoàn thành khóa học, bạn có thể trở thành:

Embedded Software

Bạn sẽ trở thành một Nhà phát triển phần mềm (Software Developer), hay còn gọi là Dev, và có cơ hội làm việc tại các công ty công nghệ hàng đầu, cùng với nhóm của mình phát triển các phần mềm cho các sản phẩm nhúng như: ứng dụng, firmware, hệ điều hành,…

Phần cứng nhúng

Chuyên gia thiết kế và kiểm tra bo mạch là hai vị trí chính trong lĩnh vực này. Vị trí này đòi hỏi bạn phải có kiến thức vững về phần cứng và điện tử.

Bạn cần làm quen với quy trình của từng dự án.

Quản lý dự án

Sau khi tích lũy đủ kinh nghiệm và chứng tỏ được năng lực của mình, bạn hoàn toàn có khả năng trở thành Quản lý dự án với mức lương có thể lên tới hàng ngàn đô.