Hệ thống nhúng đầu tiên là Apollo Guidance Computer (Máy tính Dẫn đường Apollo) được phát triển bởi Charles Stark Draper tại phòng thí nghiệm của trường đại học MIT. Hệ thống nhúng được sản xuất hàng loạt đầu tiên là máy hướng dẫn cho tên lửa quân sự vào năm 1961. Nó là máy hướng dẫn Autonetics D-17, được xây dựng sử dụng những bóng bán dẫn và một đĩa cứng để duy trì bộ nhớ. Khi Minuteman II được đưa vào sản xuất năm 1996, D-17 đã được thay thế với một máy tính mới sử dụng mạch tích hợp. Tính năng thiết kế chủ yếu của máy tính Minuteman là nó đưa ra thuật toán có thể lập trình lại sau đó để làm cho tên lửa chính xác hơn, và máy tính có thể kiểm tra tên lửa, giảm trọng lượng của cáp điện và đầu nối điện. Từ những ứng dụng đầu tiên vào những năm 1960, các hệ thống nhúng đã giảm giá và phát triển mạnh mẽ về khả năng xử lý. Bộ vi xử lý đầu tiên hướng đến người tiêu dùng là Intel 4004, được phát minh phục vụ máy tính điện tử và những hệ thống nhỏ khác. Tuy nhiên nó vẫn cần các chip nhớ ngoài và những hỗ trợ khác. Vào những năm cuối 1970, những bộ xử lý 8 bit đã được sản xuất, nhưng nhìn chung chúng vẫn cần đến những chip nhớ bên ngoài. Vào giữa thập niên 80, kỹ thuật mạch tích hợp đã đạt trình độ cao dẫn đến nhiều thành phần có thể đưa vào một chip xử lý. Các bộ vi xử lý được gọi là các vi điều khiển và được chấp nhận rộng rãi. Với giá cả thấp, các vi điều khiển đã trở nên rất hấp dẫn để xây dựng các hệ thống chuyên dụng. Đã có một sự bùng nổ về số lượng các hệ thống nhúng trong tất cả các lĩnh vực thị trường và số các nhà đầu tư sản xuất theo hướng này. Ví dụ, rất nhiều chip xử lý đặc biệt xuất hiện với nhiều giao diện lập trình hơn là kiểu song song truyền thống để kết nối các vi xử lý. Vào cuối những năm 80, các hệ thống nhúng đã trở nên phổ biến trong hầu hết các thiết bị điện tử và khuynh hướng này vẫn còn tiếp tục cho đến nay.
Trang 1Lời cảm ơn
Trước khi được bắt đầu đề tài của mình xin cho em đươ ̣c bày tỏ lòngcảm ơn tới các thầy , đã hết lòng, hết sức giảng da ̣y cho sinh viên trường đa ̣i
ho ̣c kinh tế quốc dân chúng em trong suốt thời gian qua và đă ̣c biê ̣t qua đâyxin cho em đươ ̣c bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến Thầy Lương Mạnh Bálà người đã trực tiếp giảng dâ ̣y và hướng dẫn chúng em thực hiê ̣n đề tài này,thầy đã đem hết những kiến thức quý báu của mình để truyền đa ̣t cho chúng
em trong suốt thời gian cô lên lớp, mỗi giờ lên lớp của thầy đã đem la ̣ichúng em những buổi ho ̣c quý báu không thể quên cho mỗi sinh viên chúng
em Cuối cùng em xin được chân thành cảm ơn thầy mô ̣t lần nữa
Trang 2có thể kiểm tra tên lửa, giảm trọng lượng của cáp điện và đầu nối điện.
Trang 3Từ những ứng dụng đầu tiên vào những năm 1960, các hệ thống nhúng đãgiảm giá và phát triển mạnh mẽ về khả năng xử lý Bộ vi xử lý đầu tiênhướng đến người tiêu dùng là Intel 4004, được phát minh phục vụ máy tínhđiện tử và những hệ thống nhỏ khác Tuy nhiên nó vẫn cần các chip nhớngoài và những hỗ trợ khác Vào những năm cuối 1970, những bộ xử lý 8 bit
đã được sản xuất, nhưng nhìn chung chúng vẫn cần đến những chip nhớ bênngoài
Vào giữa thập niên 80, kỹ thuật mạch tích hợp đã đạt trình độ cao dẫn đếnnhiều thành phần có thể đưa vào một chip xử lý Các bộ vi xử lý được gọi làcác vi điều khiển và được chấp nhận rộng rãi Với giá cả thấp, các vi điềukhiển đã trở nên rất hấp dẫn để xây dựng các hệ thống chuyên dụng Đã cómột sự bùng nổ về số lượng các hệ thống nhúng trong tất cả các lĩnh vực thịtrường và số các nhà đầu tư sản xuất theo hướng này Ví dụ, rất nhiều chip
xử lý đặc biệt xuất hiện với nhiều giao diện lập trình hơn là kiểu song songtruyền thống để kết nối các vi xử lý Vào cuối những năm 80, các hệ thốngnhúng đã trở nên phổ biến trong hầu hết các thiết bị điện tử và khuynhhướng này vẫn còn tiếp tục cho đến nay
2 Phần mềm nhúng là gì?
Phần mềm nhúng là một chương trình được viết, biên dịch trên máy tính
và nạp vào một hệ thống khác (gọi tắt là KIT) bao gồm một hoặc nhiều bộ vi
xử lý đã được cài sẵn một hệ điều hành, bộ nhớ ghi chép được, các cổnggiao tiếp với các phần cứng khác…
Là phần mềm tạo nên phần hồn, phần trí tuệ của các sản phẩm nhúng.Phần mềm nhúng ngày càng có tỉ lệ cao trong giá trị của các sản phẩmnhúng Hiện nay phần lớn các phần mềm nhúng nằm trong các sản phẩmtruyền thông và các sản phẩm điện tử gia dụng (consumer electronics) tiếpđến là trong các sản phẩm ô tô, phương tiện vận chuyển, máy móc thiết bị y
tế, các thiết bị năng lượng các thiết bị cảnh báo bảo vệ và các sản phẩm đo
và điều khiển Để có thể tồn tại và phát triển, các sản phẩm công nghiệp vàtiêu dùng cần phải thường xuyên đổi mới và ngày càng có nhiều chức năngtiện dụng và thông minh hơn Các chức năng này phần lớn do các chươngtrình nhúng tạo nên Phần mềm nhúng là một lĩnh vực công nghệ then chốtcho sự phát triển kinh tế của nhiều quốc gia trên thế giới như Nhật Bản, HànQuốc, Phần Lan và Trung Quốc Tại Mỹ có nhiều chương trình hỗ trợ củanhà nước để phát triển các hệ thống và phần mềm nhúng Hàn Quốc cónhững dự án lớn nhằm phát triển công nghệ phần mềm nhúng như các thiết
bị gia dụng nối mạng Internet, hệ thống phần mềm nhúng cho phát triển
Trang 4thành phố thông minh, dự án phát triển ngành công nghiệp phần mềmnhúng, trung tâm hỗ trợ các ngành công nghiệp hậu PC v.v Hàn Quốccũng chấp nhận Embedded linux như một hệ điều hành chủ chốt trong việcphát triển các sản phẩm nhúng của mình Thụy Điển coi phát triển các hệnhúng có tầm quan trọng chiến lược cho sự phát triển của đất nước PhầnLan có những chính sách quốc gia tích cực cho nghiên cứu phát triển các hệnhúng đặc biệt là các phần mềm nhúng Những quốc gia này còn thành lậpnhiều viện nghiên cứu và trung tâm phát triển các hệ nhúng.
Trong thế giới thực của chúng ta bất kỳ một thiết bị hay hệ thốngđiện/điện tử có khả năng xử lý thông tin và điều khiển đều có thể tiềm ẩntrong đó một thiết bị hay hệ nhúng, ví dụ như các thiết bị truyền thông, thiết
bị đo lường điều khiển, các thiết bị phục vụ sinh hoạt hàng ngày như lò visóng, máy giặt, camera…Rất dễ dàng để có thể kể ra hàng loạt các thiết bịhay hệ thống như vậy đang tồn tại quanh ta, chúng là hệ nhúng Vậy hệnhúng thực chất là gì và nên hiểu thế nào về hệ nhúng? Hiện nay cũng chưa
có một định nghĩa nào thực sự thoả đáng để được chuẩn hoá và thừa nhậnrộng rãi cho hệ nhúng mà vẫn chỉ là những khái niệm diễn tả về chúng thôngqua những đặc thù chung Tuy nhiên ở đây chúng ta có thể hiểu hệ nhúng làmột phần hệ thống xử lý thông tin nhúng trong các hệ thống lớn, phức hợp
và độc lập ví dụ như trong ôtô, các thiết bị đo lường, điều khiển, truyềnthông và thiết bị thông minh nói chung Chúng là những tổ hợp của phầncứng và phần mềm để thực hiện một hoặc một nhóm chức năng chuyên biệt,
cụ thể (Trái ngược với máy tính PC mà chúng ta thường thấy được sử dụngkhông phải cho một chức năng mà là rất nhiều chức năng hay phục vụ chungcho nhiều mục đích) PC thực chất lại là một hệ thống lớn, tổ hợp của nhiều
hệ thống nhúng ví dụ như card màn hình, âm thanh, modem, ổ cứng, bànphím…Chính điều này làm chúng ta dễ lúng túng nếu được hỏi nên hiểu thếnào về PC, có phải là hệ nhúng hay không
Hệ thống nhúng thường được thiết kế để thực hiện một chức năng chuyênbiệt nào đó Khác với các máy tính đa chức năng, chẳng hạn như máy tính cánhân, một hệ thống nhúng chỉ thực hiện một hoặc một vài chức năng nhấtđịnh, thường đi kèm với những yêu cầu cụ thể và bao gồm một số thiết bịmáy móc và phần cứng chuyên dụng mà ta không tìm thấy trong một máytính đa năng nói chung Vì hệ thống chỉ được xây dựng cho một số nhiệm vụnhất định nên các nhà thiết kế có thể tối ưu hóa nó nhằm giảm thiểu kíchthước và chi phí sản xuất Các hệ thống nhúng thường được sản xuất hàngloạt với số lượng lớn Hệ thống nhúng rất đa dạng, phong phú về chủng loại
Đó có thể là những thiết bị cầm tay nhỏ gọn như đồng hồ kĩ thuật số và máy
Trang 5chơi nhạc MP3, hoặc những sản phẩm lớn như đèn giao thông, bộ kiểm soáttrong nhà máy hoặc hệ thống kiểm soát các máy năng lượng hạt nhân Xét
về độ phức tạp, hệ thống nhúng có thể rất đơn giản với một vi điều khiểnhoặc rất phức tạp với nhiều đơn vị, các thiết bị ngoại vi và mạng lưới đượcnằm gọn trong một lớp vỏ máy lớn.Các thiết bị PDA hoặc máy tính cầm taycũng có một số đặc điểm tương tự với hệ thống nhúng như các hệ điều hànhhoặc vi xử lý điều khiển chúng nhưng các thiết bị này không phải là hệthống nhúng thật sự bởi chúng là các thiết bị đa năng, cho phép sử dụngnhiều ứng dụng và kết nối đến nhiều thiết bị ngoại vi
Khả năng độc lập và thông minh hoá: Điều này được chỉ rõ hơn thông qua
một số các thuộc tính yêu cầu, cụ thể như:
� Hiệu quả về thời gian thực hiện
� Kích thước và khối lượng
� Giá thành
Phân hoạch tác vụ và chức năng hoá: Các bộ vi xử lý trong các hệ nhúng
thường được sử dụng để đảm nhiệm và thực hiện một hoặc một nhóm chứcnăng rất độc lập và cũng đặc thù cho từng phần chức năng của hệ thống lớn
mà nó được nhúng vào Ví dụ như một vi xử lý thực hiện một phần điều
Trang 6khiển cho một chức năng thu thập, xử lý và hiển thị của ôtô hay hệ thốngđiều khiển quá trính Khả năng này làm tăng thêm sự chuyên biệt hoá vềchức năng của một hệ thống lớn và dễ dàng hơn cho quá trính xây dựng,
vận hành và bảo trì Khả năng thời gian thực: Các hệ thống đều gắn liền với
việc đảm nhiệm một chức năng chính và phải được thực hiện đúng theo mộtkhung thời gian qui định Thông thường một chức năng của hệ thống phảiđược thực hiện và hoàn thành theo một yêu cầu thời gian định trước để đảmbảo thông tin cập nhật kịp thời cho phần xử lý của các chức năng khác và cóthể ảnh hưởng trực tiếp tới sự hoạt động đúng và chính xác của toàn hệthống Tuỳ thuộc vào từng bài toán và yêu cầu của hệ thống mà yêu cầu vềkhả năng thời gian thực cũng rất khác nhau Tuy nhiên, trong thực tế khôngphải hệ nhúng nào cũng đều có thể thoả mãn tất cả những yêu cầu nêu trên,
vì chúng là kết quả của sự thoả hiệp của nhiều yêu cầu và điều kiện nhằm ưutiên cho chức năng cụ thể mà chúng được thiết kế Chính điều này lại
2.Ứng dụng phần mềm nhúng
Chúng ta có thể kể ra được rất nhiều các ứng dụng của phần mềm nhúng đang được sử dụng hiện nay, và xu thể sẽ còn tiếp tục tăng nhanh Một số các lĩnh vực và sản phẩm thị trường rộng lớn của các hệ nhúng có thể được nhóm như sau:
• Các thiết bị điều khiển
• Ôtô, tàu điện
• Truyền thông
• Thiết bị y tế
• Hệ thống đo lường thẩm định
• Toà nhà thông minh
• Thiết bị trong các dây truyền sản xuất
• Rôbốt
Các hệ thống tự động đã được chế tạo trên nhiều công nghệ khác nhaunhư các thiết bị máy móc tự động bằng các cam chốt cơ khí, các hệ thống tựđộng hoạt động bằng nguyên lý khí nén, thủy lực, rơle cơ điện, mạch điện tử
số các thiết bị, hệ thống này có chức năng xử lý và mức độ tự động thấp
so với các hệ thống tự động hiện đại được xây dựng trên nền tảng của các hệthống nhúng
Trong khi các hệ thống tin học sử dụng máy tính để hỗ trợ và tự động hóaquá trình quản lý, thì các hệ thống điều khiển tự động dùng máy tính để điềukhiển và tự động hóa quá trình công nghệ Chính vì vậy các thành tựu của
Trang 7công nghệ phần cứng và công nghệ phần mềm của máy tính điện tử được ápdụng và phát triển một cách có chọn lọc và hiệu quả cho các hệ thống điềukhiển tự động Và sự phát triển như vũ bão của công nghệ thông tin kéo theo
sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa
Ta có thể thấy quá trình các hệ nhúng thâm nhập vào từng phần tử, thiết bịthuộc lĩnh vực tự động hóa như đầu đo, cơ cấu chấp hành, thiết bị giao diệnvới người vận hành thậm chí vào các rơle, contactor, nút bấm mà trước kiahoàn toàn làm bằng cơ khí
Trước khi đầu đo gồm phần tử biến đổi từ tham số đo sang tín hiệu điện,mạch khuyếch đại, mạch lọc và mạch biến đổi sang chuẩn 4-20mA để truyềntín hiệu đo về trung tâm xử lý Hiện nay đầu đo đã tích hợp cả chip vi xử lý,biến đổi ADC, bộ truyền dữ liệu số với phần mềm đo đạc, lọc số, tính toán
và truyền kết quả trên mạng số về thẳng máy tính trung tâm Như vậy đầu đo
đã được số hóa và ngày càng thông minh do các chức năng xử lý từ máy tínhtrung tâm trước kia nay đã được chuyển xuống xử lý tại chỗ bằng chươngtrình nhúng trong đầu đo
Tương tự như vậy cơ cấu chấp hành như môtơ đã được chế tạo gắn kết hữu
cơ với cả bộ servo với các thuật toán điều chỉnh PID tại chỗ và khả năng nốimạng số tới máy tính chủ
Các tủ rơle điều khiển chiếm diện tích lớn trong các phòng điều khiển nayđược co gọn trong các PLC(programble Logic Controller)
Các bàn điều khiển với hàng loạt các đồng hồ chỉ báo, các phím, núm điềukhiển, các bộ tự ghi trên giấy cồng kềnh nay được thay thế bằng một vài PC
Hệ thống cáp truyền tín hiệu analog 4-20mA, ± 10V từ các đầu đo, cơ cấuchấp hành về trung tâm điều khiển nhằng nhịt trước đây đã được thay thếbằng vài cáp đồng trục hoặc cáp quang truyền dữ liệu số
Trang 8Ta có thể nói các hệ nhúng đã “thay thế và chiếm phần ngày càng nhiều”trong các phần tử, hệ thống thuộc lĩnh vực công nghệ cao
Nếu xét riêng trong lĩnh vực tự động, Hình 1 cho ta thấy chức năng xử lý ởcác hệ thống tự động trong 70 năm qua phát triển như thế nào Vào nhữngnăm 30 các hệ thống tự động bằng cam chốt cơ khí thường hoạt động đơn lẻvới một chức năng xử lý Các hệ thống tự động dùng rơle điện từ xuất hiệnvào những năm 40 có mức xử lý khoảng 10 chức năng Các hệ thống tựđộng dùng bán dẫn hoạt động theo nguyên lý tương tự (Analog) của thập kỷ
60 có mức xử lý khoảng 30 chức năng Vào những năm 70 các thiết bị điềukhiển khả trình PLC ra đời với mức độ xử lý lên hàng trăm và vào nhữngnăm 80 với sự tham gia của các máy tính điện tử main frame mini đã hìnhthành các hệ thống điều khiển phân cấp với số chức năng xử lý lên tới hàngchục vạn (105) Sang thập kỷ 90 với sự phát triển của công nghệ phần cứngcũng như phần mềm, các hệ thống điều khiển phân tán ra đời(DCS) cho mức
xử lý lên tới hàng trục triệu (107) Và sang thế kỷ 21, những hệ thống tựđộng có tính tự tổ chức, có tư duy hợp tác sẽ có mức xử lý lên tới hàngtỷ(109) Tuy nhiên để đạt được độ thông minh như những sinh vật sống còncần nhiều thời gian hơn và các hệ thống tự động còn cần tích hợp trong nónhiều công nghệ cao khác như công nghệ cảm biến, công nghệ vật liệu mới,công nghệ quang và laser v.v Đây cũng là xu thế phát triển của các hệthống tự động là ngày càng sử dụng nhiều công nghệ mới hơn trong cấu trúc
và hoạt động của mình
Trang 9Trong điều khiển quá trình công nghệ, việc áp dụng các hệ nhúng đã tạo rakhả năng tự động hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất Kiến trúc hệ thống điềukhiển trước kia tập trung về xử lý tại một máy tính thì nay các đầu đo, cơcấu chấp hành, giao diện với người vận hành đều được thông minh hóa cónhiều chức năng xử lý tại chỗ và khả năng nối mạng nhanh tạo thành hệthống mạng máy điều khiển hoạt động theo chế độ thời gian thực Ngoài cácchức năng điều khiển và giám sát dây chuyền sản xuất hệ thống còn có nhiều
cơ sở dữ liệu, khả năng tự xác định và khắc phục hỏng hóc, khả năng thống
kê, báo cáo và kết hợp hệ thống mạng máy tính quản lý, lập kế hoạch, thiết
kế và kinh doanh tạo thành hệ thống tự động hóa sản xuất toàn cục
Trong lĩnh vực rôbôt, với sự áp dụng các thành tựu của các hệ nhúng, rôbôt
đã có thị giác và xúc giác Việc áp dụng trí khôn nhân tạo vào rôbôt đã đưarôbôt từ ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp sang các lĩnh vực dịch vụ và y
tế Kết hợp với các thành tựu của cơ điện tử, rôbôt ngày càng uyển chuyển
và thông minh hơn Trong tương lai rôbôt không chỉ thay thế hoạt động cơbắp của con người mà còn có thể thay thể các công việc đòi hỏi họat động trínão của con người Lúc này hệ thống điều khiển của rôbôt không chỉ là các
vi xử lý mạnh mà còn có sự hỗ trợ của các máy tính mạng nơron nhân tạo,
xử lý song song nhúng trong rôbôt Các nghiên cứu phát triển này hiện naycòn ở giai đoạn ban đầu
III.Tính chất phần mềm nhúng
* Phụ thuộc vào hệ điều hành cài sẵn trên KIT
* Phụ thuộc vào các tính năng đặt trưng của từng sản phẩm phần cứng có trong KIT
* Phụ thuộc vào đặt tính của hệ thống
1 Ngôn ngữ phát triển
Một trong những ngôn ngữ lập trình có lẽ phổ cập rộng rãi nhất hiệnnay là ngôn ngữ C So với bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào khác đang tồn tại Cthực sự phù hợp và trở thành một ngôn ngữ phát triển của hệ nhúng Điềunày không phải là cố hữu và sẽ tồn tại mãi, nhưng tại thời điểm này thì C có
lẽ là một ngôn ngữ gần gũi nhất để trở thành một chuẩn ngôn ngữ trong thếgiới hệ nhúng Trong phần này chúng ta sẽ cùng tìm hiểu tại sao C lại trởthành một ngôn ngữ phổ biến đến vậy và tại sao chúng ta lựa chọn nó nhưmột ngôn ngữ minh họa cho việc lập trình hệ nhúng
Sự thành công về phát triển phần mềm thường là nhờ vào sự lựa chọnngôn ngữ phù hợp nhất cho một dự án đặt ra Cần phải tìm một ngôn ngữ để
có thể đáp ứng được yêu cầu lập trình cho các bộ xử lý từ 8‐bit đến 64‐bit,
Trang 10trong các hệ thống chỉ có hữu hạn về 64 bộ nhớ vài Kbyte hoặc Mbyte Chotới nay, điều này chỉ có C là thực sự có thể thỏa mãn và phù hợp nhất.
Rõ ràng C có một số ưu điểm nổi bật tiêu biểu như khá nhỏ và dễ dàng cho
việc học, các chương trình biên dịch thường khá sẵn cho hầu hết các bộ xử
lý đang sử dụng hiện nay, và có rất nhiều người đã biết và làm chủ được ngôn ngữ này rồi, hay nói cách khác cũng đã được phổ cập từ lâu Hơn nữa
C có lợi thế là không phụ thuộc vào bộ xử lý thực thi mã nguồn Người lập
trình chỉ phải tập trung chủ yếu vào việc xây dựng thuật toán,
ứng dụng và thể hiện bằng ngôn ngữ thân thiện thay vì phải tìm hiểu sâu vềkiến thức phần cứng, cũng như rất nhiều các ưu điểm nổi bật khác của ngônngữ bậc cao nói chung
Có lẽ một thế mạnh lớn nhất của C là một ngôn ngữ bậc cao mức
thấp nhất Tức là với ngôn ngữ C chúng ta vẫn có thể điều khiển và truy
nhập trực tiếp phần cứng khá thuận tiện mà không hề phải hy sinh hay đánhđổi bất kỳ một thế mạnh nào của ngôn ngữ bậc
cao Thực chất đây cũng là một trong những tiêu chí xây dựng của nhữngngười sang lập ra ngôn ngữ C muốn hướng tới Thực tế điều này đã được đềcập đến khi hai nhà sáng lập ra ngôn ngữ C, Kernighan và Ritchie đã đưa
vào trong phần giới thiệu của cuốn sách của họ “The C Programming
Language” như sau:
“C is a relatively “low level” language This characterization is not pejorative; it simply means
that C deals with the same sort of objects that most computers do These may
be combined and
moved about with the arithmetic and logical operators implemented by real machines…”
Tất nhiên là C không phải là ngôn ngữ duy nhất cho các nhà lập trình nhúng
Ít nhất hiện nay người ta cũng có thể biết tới ngoài ngôn ngữ C là Assembly,C++, và Ada Trong những buổi đầu phát triển hệ nhúng thì ngôn ngữAssembly chủ yếu được sử dụng cho các vi xử lý đích Với ngôn ngữ này
cho phép người lập trình điều khiển và kiểm soát hoàn toàn vi xử lý cũng như phần cứng hệ thống trong việc thực thi chương
trình Tuy nhiên ngôn ngữ Assembly có nhiều nhược điểm mà cũng chính là
lý do tại sao hiện nay nó ít được phổ cập và sử dụng Đó là, việc học và sử
dụng ngôn ngữ Assembly rất khó khăn và đặc biệt khó khăn trong việc phát triển các chương trình ứng dụng lớn phức tạp Hiên nay nó chỉ được
sử dụng chủ yếu như điểm nối giữa ngôn ngữ bậc cao và bậc thấp và được
sử dụng khi có yêu cầu đặc biệt về hiệu suất thực hiện và tối ưu về tốc độ mà
không thể đạt được bằng ngôn ngữ khác Ngôn ngữ Assembly chỉ thực sự
Trang 11phù hợp cho những người có kinh nghiệm và hiểu biết tốt về cấu trúc phần cứng đích cũng như nguyên lý thực hiện của bộ lệnh và chíp xử lý.
C++ là một ngôn ngữ kế thừa từ C để nhằm vào các lớp ứng dụng và tư duy lập trình hướng đối tượng và cũng bắt đầu chiếm được số lượng lớn
quan tâm trong việc ứng dụng cho phát triển hệ nhúng Tất cả các đặc điểm
cốt lõi của C vẫn được kế thừa hoàn toàn trong ngôn ngữ C++ và ngoài ra
còn hỗ trợ khả năng mới về trừu tượng hóa dữ liệu và phù hợp với tư duy
lập trình hiện đại; hướng đối tượng Tuy nhiên điều này bị đánh đổi bởi
hiệu suất và thời gian thực thi do đó chỉ phù hợp với các dự án phát triển
chương trình lớn và không chịu sức ép lớn về thời gian thực thi Ada cũng
là một ngôn ngữ hướng đối tượng mặc dù nó không được phổ cập rộng rãinhư C++ Ada được xây dựng bởi cơ quan quốc phòng Mỹ để phục vụ pháttriển cácphần mềm quân sự chuyên dụng đặc biệt Mặc dù cũng đã đượcchuẩn hóa quốc tế (Ada83 và Ada95) nhưng nó vẫn không được phổ cậprộng rãi ngoài việc ứng dụng chủ yếu trong các lĩnh vực quân sự và hàngkhông vũ trụ Và nó cũng dần dần bị mất ưu thế và sự phổ cập trong thờigian gần đây, đây cũng là một điều đáng tiếc vì bản thân Ada cũng là mộtngôn ngữ có nhiều đặc điểm phù hợp cho việc phát triển phần mềm
hệ nhúng thay vì phải sử dụng C++
2 Hệ thời gian thực ?
Trong các bài toán điều khiển và ứng dụng chúng ta rất hay gặp thuật ngữ
“thời gian thực” Thời gian thực có phải là thời gian phản ánh về độ trung thực của thời gian hay không? Thời gian thực có phải là hiển thị chính xác
và đồng bộ theo đúng như nhịp đồng hồ đếm thời gian hay không? Không phải hoàn toàn như vậy! Thực chất, theo cách hiểu nếu nói trong các hệ thống kỹ thuật đặc biệt các hệ thống yêu cầu khắt khe về sự ràng buộc thời gian, thời gian thực được hiểu là yêu cầu của hệ thống phải đảm bảo thoả
mãn về tính tiền định trong hoạt động của hệ thống Tính tiền định nói lên
hành vi của hệ thống thực hiện đúng trong một khung thời gian cho trước hoàn toàn xác định Khung thời gian này được quyết định bởi đặc điểm hoặc yêu cầu của hệ thống, có thể là vài giây và cũng có thể là vài nano giây hoặc nhỏ hơn nữa Ở đây chúng ta phân biệt yếu tố thời gian gắn liền với khái niệm về thời gian thực Không phải hệ thống thực hiện rất nhanh là sẽ đảm bảo được tính thời gian thực vì nhanh hay chậm hoàn toàn là phép so sánh có tính tương đối vì mili giây có thể là nhanh với hệ thống điều khiển
nhiệt nhưng lại là chậm đối với các đối tượng điều khiển điện như dòng,áp… Hơn thế nữa nếu chỉ nhanh không thì chưa đủ mà phải đảm bảo duy trì
