Phát triển phần mềm nhúng embedded software là một lĩnh vực chuyên môn của công nghệ phần mềm, tập trung vào việc tạo phần mềm cho các hệ thống nhúng. Các hệ thống này là bộ phận không thể thiếu của các máy móc hoặc thiết bị lớn hơn thường không được coi là máy tính, chẳng hạn như ô tô, thiết bị, thiết bị y tế và máy công nghiệp.
Bài đăng trên blog này từ nhóm chuyên gia của GCT Solution khám phá các khía cạnh khác nhau của việc phát triển phần mềm nhúng, bao gồm định nghĩa, ngôn ngữ lập trình, ví dụ, cách sử dụng, vai trò của kỹ sư phần mềm nhúng và các loại sản phẩm phần mềm nhúng.
Phần mềm nhúng, hay embedded software, đề cập đến các chương trình và dữ liệu máy tính được nhúng trong các thiết bị điện tử, máy móc và hệ thống. Không giống như phần mềm đa năng chạy trên máy tính, phần mềm nhúng được thiết kế để thực hiện các tác vụ cụ thể và được tích hợp trực tiếp vào phần cứng mà nó điều khiển. Sự kết hợp chặt chẽ giữa phần mềm và phần cứng này là điều khiến các hệ thống nhúng khác biệt với các nền tảng điện toán truyền thống.
Phần mềm nhúng có thể được tìm thấy trong nhiều loại thiết bị, từ thiết bị gia dụng và thiết bị công nghiệp đến thiết bị y tế và ô tô. Đó là xương sống vô hình cho phép các công nghệ hàng ngày này hoạt động liền mạch và hiệu quả.
Theo báo cáo của MarketsandMarkets , thị trường hệ thống nhúng toàn cầu được dự đoán sẽ tăng trưởng đáng kể trong những năm tới. Cụ thể, báo cáo ước tính quy mô thị trường dự kiến sẽ đạt 116,2 tỷ USD vào năm 2025, tăng từ 86,5 tỷ USD vào năm 2020. Điều này thể hiện tốc độ CAGR là 6,1% trong giai đoạn dự báo.
Việc lựa chọn ngôn ngữ lập trình để phát triển hệ thống nhúng bị ảnh hưởng nặng nề bởi các yêu cầu cụ thể của hệ thống đích, chẳng hạn như các hạn chế về hiệu suất, giới hạn bộ nhớ và nhu cầu xử lý thời gian thực. Dưới đây là một số ngôn ngữ lập trình được sử dụng phổ biến nhất trong miền phần mềm nhúng:
C là ngôn ngữ chiếm ưu thế để phát triển phần mềm nhúng, đặc biệt là lập trình hệ thống cấp thấp, trình điều khiển thiết bị và ứng dụng thời gian thực. Tính chất gần gũi với phần cứng, tính di động và hiệu quả của nó khiến nó trở thành một lựa chọn phổ biến.
C++ là siêu bộ của C và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống nhúng yêu cầu các tính năng nâng cao hơn, chẳng hạn như lập trình hướng đối tượng, tính trừu tượng và tính mô đun. Nó thường được sử dụng trong các hệ thống nhúng phức tạp, chẳng hạn như các hệ thống được tìm thấy trong ô tô, hàng không vũ trụ và tự động hóa công nghiệp.
Ngôn ngữ Assembly được sử dụng để lập trình cấp độ thấp, dành riêng cho phần cứng, chẳng hạn như viết trình điều khiển thiết bị, trình xử lý ngắt và tối ưu hóa các phần mã quan trọng về hiệu suất. Mặc dù việc sử dụng nó đã giảm trong những năm gần đây nhưng nó vẫn được sử dụng trong các hệ thống có nguồn lực hạn chế hoặc khi cần điều khiển phần cứng trực tiếp.
Java, với tính chất độc lập với nền tảng và thiết kế hướng đối tượng, đã thu hút được sự chú ý trong các hệ thống nhúng, đặc biệt là trong điện tử tiêu dùng, tự động hóa công nghiệp và Internet of Things (IoT). Hỗ trợ tích hợp của Java cho xử lý đa luồng và thời gian thực làm cho nó phù hợp với một số ứng dụng nhúng.
Khả năng đọc, dễ sử dụng và hệ sinh thái thư viện rộng lớn của Python đã khiến nó trở thành lựa chọn ngày càng phổ biến để phát triển hệ thống nhúng, đặc biệt là trong tạo mẫu nhanh, phân tích dữ liệu và ứng dụng IoT.
Những công cụ này do MathWorks phát triển được sử dụng rộng rãi trong thiết kế hệ thống nhúng, đặc biệt trong lĩnh vực hệ thống điều khiển, xử lý tín hiệu và thiết kế dựa trên mô hình. Chúng cung cấp môi trường lập trình đồ họa để phát triển thuật toán và tạo mã.
Phần mềm nhúng có mặt khắp nơi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, cung cấp năng lượng cho rất nhiều thiết bị và hệ thống. Dưới đây là một số ví dụ thực tế về phát triển phần mềm nhúng: