Tìm Hiểu Về Hệ Thống Nhúng Và Công Nghệ IoT - Intech Group

Trong thời gian gần đây, rất nhiều ông lớn trong lĩnh vực công nghệ đang quan tâm tới hệ thống nhúng và công nghệ IoT cho sản phẩm của mình. Vậy hệ thống nhúng iot là gì? Nó được ứng dụng như thế nào trong cuộc sống hiện nay? Chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu thông qua bài viết dưới đây nhé!

TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG NHÚNG?

Hệ thống nhúng là gì?

Hầu hết các chuyên gia đều nhận định, hệ thống nhúng đang sở hữu tiềm năng phát triển rất mạnh mẽ. Thống kê trên thế giới cũng ghi nhận, trong các server, máy PC, mạng WAN, mạng LAN, internet số chip chỉ chiếm không đầy 10% trong tổng số các chip vi xử lý trên thế giới Theo đó, 99% vi xử lý đều ở trong hệ thống nhúng. Ở các quốc gia tại châu Á, trong đó nổi bật là Nhật Bản đang là quốc gia đi đầu về hệ thống nhúng. Đây là một trong những thị trường về phần mềm nhúng được đánh giá top đầu.

Hệ thống nhúng được hiểu một cách đơn giản là hệ thống có thể tự trị được các nhúng trong môi trường hoặc một hệ thống mẹ. Nó là hệ thống có thể kết hợp phần mềm và phần cứng, nhằm mục đích phục vụ cho bài toán chuyên dụng trong lĩnh vực truyền tin, quan trắc hay tự động hóa điều khiển. Đặc điểm mà hệ thống sở hữu đó là tính năng tự động hóa cao và hoạt động rất ổn định.

Người ta thiết kế hệ thống nhúng với mục đích thực hiện chức năng riêng biệt. Thông thường, 1 hệ thống chỉ có thể thực hiện được một hoặc một vài chức năng nhất định, kèm theo các yêu cầu nhất định gồm 1 phần cứng, 1 số thiết bị máy móc chuyên dụng.

Đặc điểm của hệ thống nhúng

• Các hệ thống nhúng được thiết kế để thực hiện một số nhiệm vụ chuyên dụng chứ không phải đóng vai trò là các hệ thống máy tính đa chức năng. Một số hệ thống đòi hỏi ràng buộc về tính hoạt động thời gian thực để đảm bảo độ an toàn và tính ứng dụng; một số hệ thống không đòi hỏi hoặc ràng buộc chặt chẽ, cho phép đơn giản hóa hệ thống phần cứng để giảm thiểu chi phí sản xuất.

• Một hệ thống nhúng thường không phải là một khối riêng biệt mà là một hệ thống phức tạp nằm trong thiết bị mà nó điều khiển.

• Phần mềm được viết cho các hệ thống nhúng được gọi là firmware và được lưu trữ trong các chip bộ nhớ ROM hoặc bộ nhớ flash chứ không phải là trong một ổ đĩa.

• Có tài nguyên giới hạn: các hệ thống nhúng bị giới hạn nhiều hơn về phần cứng và chức năng phần mềm so với máy tính cá nhân

• Tương tác với thế giới thực: hệ thống nhúng tương tác với thế giới bên ngoài với nhiều cách: cảm nhận môi trường, tác động trở lại môi trường, tốc độ tương tác phải đáp ứng thời gian thực, có thể có hoặc không có giao diện giao tiếp với người dùng như máy tính cá nhân.

• Yêu cầu chất lượng ổn định và độ tin cậy cao: Nhiều loại thiết bị nhúng có những yêu cầu rất cao về chất lượng, tính ổn định và độ tin cậy. Lỗi của hệ thống nhúng có thể gây ra tai nạn khủng khiếp, lỗi trên hệ thống nhúng có thể không sửa được. Vì vậy việc phát triển hệ thống nhúng yêu cầu quy trình kiểm tra - kiểm thử rất cẩn thận

Ứng dụng thực tế

Dưới đây là những ví dụ hệ thống nhúng phổ biến mà hệ thống nhúng mang lại:

• Các hệ thống dẫn đường trong không lưu, hệ thống định vị toàn cầu, vệ tinh.

• Các thiết bị gia dụng: tủ lạnh, lò vi sóng, lò nướng,…

• Các thiết bị kết nối mạng: router, hub, gateway,…

• Các thiết bị văn phòng: máy photocopy, máy fax, máy in, máy scan,…

• Các thiết bị y tế: máy thẩm thấu, máy điều hòa nhịp tim,…

• Các máy trả lời tự động

• Dây chuyền sản xuất tự động trong công nghiệp, robots.

Nếu bạn là sinh viên các ngành nhúng iot thì hệ thống nhúng và iot ra làm gì? 

Trả lời: 

Sau khi ra trường bạn có thể tham khảo các ngành học sau:

• Lập trình viên IoT:  Người chuyên về việc phát triển các giải pháp và hệ thống kết nối các thiết bị thông minh với nhau mang đến trải nghiệm khách hàng trên nền tảng Internet 

• Chuyên viên tư vấn và thiết kế hệ thống IoT: Doanh nghiệp hiện nay đang ứng dụng công nghệ cao vào hoạt động sản xuất nhằm thu lại lợi nhuận tối đa cho doanh nghiệp mình. Một chuyên viên tư vấn và thiết kế hệ thống IOT người có kiến thức chuyên sâu về cả phần cứng và phần mềm, chịu trách nhiệm phân tích, tư vấn, thiết kế, và triển khai các giải pháp IoT phù hợp với nhu cầu cụ thể của doanh nghiệp hoặc tổ chức. 

• Kỹ sư phần mềm: Là một chuyên gia trong việc thiết kế, phát triển, kiểm thử, duy trì phần mềm,...Họ làm việc trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ phát triển ứng dụng web đến hệ thống nhúng và phần mềm doanh nghiệp. Nhiệm vụ của họ là tìm hiểu nhu cầu của người dùng từ đó thiết kế ra những phần mềm nhằm đáp ứng nhu cầu đó.

• Chuyên viên phân tích: là người chịu trách nhiệm phân tích, đánh giá, cải tiến các quy trình kinh doanh. Vai trò này thường liên quan đến việc cầu nối giữa các bên liên quan và nhóm kỹ thuật, đảm bảo rằng các giải pháp công nghệ được phát triển phù hợp với nhu cầu kinh doanh. 

Lập trình viên Java: Người chuyên phát triển phần mềm, ứng dụng web - di động sử dụng ngôn ngữ lập trình Java(Một ngôn ngữ lập trình mạnh mẽ và đa nền tảng, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau)

TỔNG QUAN VỀ IOT?

iot là gì?

Iot là gì? Được định nghĩa là Internet vạn vật nó đề cập đến mạng lưới tập hợp các thiết bị thông minh và công nghệ hiện đại tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động giao tiếp giữa các thiết bị với nhau.

Hay định nghĩa khác: Iot có tên tiếng anh là Internet of Things hệ thống lan tỏa lợi ích  của mạng internet với các thiết bị được kết nối, chứ không dừng lại ở phạm vi một chiếc máy tính. Khi thiết bị được kết nối bằng IOt nó trở nên thông minh hơn nhờ khả năng gửi và nhận thông tin tự động dựa trên những thông tích được tổng hợp.

Iot ứng dụng đa dạng các lĩnh vực

Iot công nghiệp là gì? là công nghệ đề cập tới các thiết bị thông minh được sử dụng trong sản xuất, bán lẻ, ý tế và các lĩnh vực để tạo ra hiệu quả kinh doanh, nó bao gồm: Các thiết bị công nghiệp, cảm biến, máy móc hiện đại,... Cung cấp cho chủ doanh nghiệp dữ liệu chuyên sâu, chi tiết chuỗi cung ứng, kho vận, nguồn nhân lực, chi phí và doanh thu theo thời gian thực nhằm cải thiện quá trình sản xuất.

Kiến trúc hệ thống iot

Cấu trúc của một hệ thống IoT (Internet of Things) bao gồm nhiều thành phần kết hợp với nhau để thu thập, truyền tải, xử lý và phân tích dữ liệu. Dưới đây là những cấu trúc chính:

• Thiết bị IoT Things bao gồm: các cảm biến, thiết bị thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh(  nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, thiết bị đeo, máy móc công nghiệp:

• Trạm Kết nối (Gateways): Sau khi thu thập dữ liệu, thiết bị IoT cần truyền tải dữ liệu này đến các hệ thống khác để xử lý. Kết nối này có thể sử dụng nhiều loại giao thức và công nghệ mạng khác nhau như Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, LTE, 5G, hoặc các giao thức mạng khác như MQTT, CoAP. Thông qua Cổng kết nối có thể thực hiện việc xử lý sơ bộ dữ liệu, nén dữ liệu, và đảm bảo an ninh trước khi truyền tải dữ liệu đến đám mây.

• hạ tầng mạng (Network and Cloud): Dữ liệu từ các thiết bị IoT được gửi lên đám mây để lưu trữ và xử lý. Nền tảng đám mây cung cấp khả năng lưu trữ dữ liệu lớn, xử lý dữ liệu thời gian thực, và cung cấp các công cụ để phân tích dữ liệu, đưa ra các dự đoán hoặc quyết định tự động. Ngoài ra có Giao diện người dùng là các bảng điều khiển (dashboard), ứng dụng di động, hoặc các hệ thống quản lý trung tâm, nơi mà người dùng có thể theo dõi dữ liệu, điều khiển thiết bị từ xa và nhận các thông báo quan trọng.

• Bộ phân tích và xử lý dữ liệu:Dữ liệu thu thập thường rất lớn và phức tạp được xử lý công cụ và công nghệ. Các phương pháp học máy và trí tuệ nhân tạo (AI) thường được sử dụng để tìm ra các xu hướng, mẫu và đưa ra dự đoán từ dữ liệu. Ngoài ra cần quan tâm tới bảo mật nó là yếu tố quan trọng bảo vệ dữ liệu trong quá trình truyền tải, xác thực các thiết bị, mã hóa dữ liệu, và bảo vệ hệ thống khỏi các cuộc tấn công mạng.

Mô hình một hệ thống iot

​Hệ thống IoT là một tổ hợp phức tạp của nhiều công nghệ và thành phần khác nhau, tất cả đều hoạt động cùng nhau để cung cấp các dịch vụ thông minh và tự động hóa cho nhiều lĩnh vực như nhà thông minh, công nghiệp, y tế, giao thông, và nhiều lĩnh vực khác.

SỰ KHÁC BIỆT CỦA HỆ THỐNG NHÚNG VÀ IOT LÀ GÌ?

IoT được hiểu một cách đơn giản là một mạng lưới, mà trong đó nhiều đối tượng sẽ thông qua internet để thực hiện trao đổi và thu thập thông tin. Hệ thống nhúng được hiểu một cách đơn giản là một tập hợp con của IoT.

Các nhà  nghiên cứu cũng cho thấy, IoT được hình thành nhờ sự kết hợp hoàn hảo của công nghệ thông tin, công nghệ mạng NT và công nghệ nhúng ET. Theo đó, IoT sẽ là mạng lưới đảm bảo nhiệt vụ là thiết bị nhúng gồm các bộ điều khiển, thiết bị điện tử, phần mềm, cảm biến, một mạng để thực hiện kết nối các thứ này làm một.

Cũng xin nói thêm, IoT không phải là một thuật ngữ kỹ thuật. Nó là một công cụ thực hiện nhiệm vụ tiếp thị. Trong thuật ngữ liên quan tới kỹ thuật internet, nó thường đảm nhiệm vai trò là hệ thống điều khiển để xử lý nhúng được kết nối gián tiếp hoặc trực tiếp thông qua website.

>> Xem thêm: IoT là gì? Ứng dụng của IoT vào sản xuất, IoT trong nhà máy thông minhh

Còn với hệ thống nhúng sẽ làm nhiệm vụ phân tán chẳng hạn như hệ thống sưởi ấm hoặc hệ thống chiếu sáng trong một chung cư, tòa nhà thương mại sẽ không bao giờ xuất hiện ở trên internet do nó được bảo mật thông tin. Điều này cho thấy, IoT sẽ là một hệ thống nhúng giúp bảo vệ, bảo mật thống để điều khiển các bộ vi xử lý hoạt động hiệu quả hơn.

Chưa dừng lại ở đó, IoT còn là một kiến trúc, công nghệ nhúng được xem xét các thành phần trong nhà máy thông minh hoặc nhà kho thông minh nhằm giao tiếp cùng với nhau trong hoạt động sản xuất của nhà máy. Vì thế, IoT không phải là một công nghệ mà thay vào đó nó là một tổng hợp của nhiều yếu tố cấu thành với hệ thống nhúng để thực hiện chức năng tạo ra một mạng lưới thống nhất trên internet.Trên đây, chúng tôi vừa trình bày tới các bạn hệ thống nhúng và công nghệ IoT và điểm khác biệt. Hy vọng bài viết trên đã cung cấp tới mọi người thông tin hữu ích.

Cấu trúc thành phần của ngôn ngữ lập trình

Việc nắm vững cấu trúc và các thành phần của ngôn ngữ lập trình đóng vai trò quan trọng đối với bất kỳ ai học lập trình. Điều này giúp lập trình viên hiểu rõ và sử dụng ngôn ngữ lập trình một cách chính xác, hiệu quả, đồng thời hạn chế lỗi trong quá trình viết mã.

1. Bảng ký tự

Bảng ký tự của một ngôn ngữ lập trình bao gồm các ký hiệu và ký tự được sử dụng để viết mã chương trình. Cụ thể:

• Ký tự chữ và số: bao gồm bảng chữ cái và số tự nhiên.

• Toán tử và từ khóa: dùng để thực hiện các phép toán và biểu thị lệnh cụ thể trong chương trình.

• Ký tự đặc biệt: như dấu ngoặc, dấu câu, khoảng trắng, xuống dòng,...

Mỗi ngôn ngữ lập trình được thiết kế với bảng ký tự riêng, phù hợp với cú pháp của ngôn ngữ đó.

2. Cú pháp

Cú pháp là tập hợp các quy tắc để cấu trúc và sắp xếp các thành phần trong chương trình. Cú pháp bao gồm:

• Cách đặt tên biến, hàm và cấu trúc điều khiển.

• Quy định về sử dụng toán tử, dấu câu và ký tự đặc biệt.

Việc tuân thủ cú pháp giúp lập trình viên viết mã nguồn chính xác và máy tính có thể hiểu được các lệnh. Mỗi ngôn ngữ lập trình có cú pháp riêng biệt, và việc làm chủ cú pháp giúp tối ưu hóa thời gian phát triển và hạn chế các lỗi thường gặp.

3. Ngữ nghĩa

Ngữ nghĩa là ý nghĩa và mục đích của các câu lệnh, biểu thức, và cấu trúc mã trong chương trình. Ngữ nghĩa quy định:

• Hành vi của các lệnh và khối lệnh trong chương trình.

• Cách chương trình sẽ thực thi khi gặp các điều kiện cụ thể.

Việc hiểu rõ ngữ nghĩa giúp lập trình viên phát triển phần mềm hiệu quả và đảm bảo tính ổn định, dễ bảo trì của ứng dụng.

Các loại ngôn ngữ lập trình

1. Phân loại theo mức độ trừu tượng

Ngôn ngữ máy (Machine Language): Là ngôn ngữ lập trình cấp thấp nhất, tương tác trực tiếp với phần cứng thông qua mã nhị phân (0 và 1). Đây là ngôn ngữ duy nhất mà máy tính có thể hiểu và thực thi trực tiếp.

Hợp ngữ (Assembly Language): Hợp ngữ là ngôn ngữ lập trình bậc thấp, sử dụng các từ viết tắt và ký hiệu như MOV (di chuyển dữ liệu), ADD (cộng), SUB (trừ),... Mặc dù không phức tạp như ngôn ngữ máy, hợp ngữ vẫn đòi hỏi lập trình viên hiểu rõ về phần cứng để viết chương trình.

Ngôn ngữ lập trình bậc cao: Các ngôn ngữ như Python, Java, và C++ được thiết kế để gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên, giúp lập trình viên tập trung vào giải quyết vấn đề thay vì chi tiết kỹ thuật của máy tính. Những ngôn ngữ này có nhiều thư viện và tính năng hỗ trợ giúp việc lập trình trở nên thuận tiện hơn.

2. Phân loại theo phương pháp xây dựng

Ngôn ngữ lập trình tuyến tính: Chương trình được thực thi tuần tự từ đầu đến cuối, lệnh nào viết trước sẽ được thực thi trước.

Ngôn ngữ lập trình hướng cấu trúc:  Chương trình được tổ chức thành các khối cấu trúc như: Điều kiện (if-else), Vòng lặp (for, while), Hàm (function) Ví dụ: Pascal và C.

Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng: Trong đó dữ liệu và mã lệnh được đóng gói thành các đối tượng (objects), bao gồm

• Thuộc tính (attributes): các đặc điểm của đối tượng.

• Phương thức (methods): các chức năng mà đối tượng có thể thực hiện. Các ngôn ngữ tiêu biểu bao gồm C++, Java và C#.

Có bao nhiêu ngôn ngữ lập trình?

Hiện nay, có hàng trăm ngôn ngữ lập trình khác nhau phục vụ cho nhiều mục đích và lĩnh vực khác nhau như: phát triển web, phần mềm, trí tuệ nhân tạo (AI), điều khiển tự động, và phân tích dữ liệu.

Mỗi ngôn ngữ lập trình đều có đặc trưng và lợi thế riêng. Việc lựa chọn ngôn ngữ phù hợp sẽ phụ thuộc vào mục tiêu và loại dự án mà lập trình viên hướng đến.

Xem thêm:

• Ứng dụng công nghệ Blockchain trong bảo mật hệ thống IoT
• Ứng dụng của IoT trong hệ thống quản lý nước