ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP HỆ THỐNG NHÚNG
 Tổng quan hệ thống nhúng? Hệ Thống nhúng là gì? Sự khác biệt giữa hệ
thống nhúng và hệ thống máy tính?
TRẢ LỜI : Hệ thống nhúng (Embedded system) là một thuật ngữ để chỉ một hệ
thống có khả năng tự trị được nhúng vào trong một môi trường hay một hệ thống
mẹ. Đó là các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm phục vụ các bài toán
chuyên dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hoá điều khiển, quan trắc
và truyền tin. Đặc điểm của các hệ thống nhúng là hoạt động ổn định và có tính
năng tự động hoá cao. Hệ thống nhúng thường được thiết kế để thực hiện một
chức năng chuyên biệt nào đó.
Khác với hệ thống máy tính chúng ta thường thấy được sử dụng không phải cho một chức
năng mà là rất nhiều chức năng hay phục vụ chung cho 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, bàn phím…Chính điều này làm chúng ta dễ lúng túng nếu được
hỏi nên hiểu thế nào về PC, có phải là hệ nhúng hay không.
Hệ thống nhúng PC
Chuyên dụng Đa dụng
Ít tài nguyên Nhiều tài nguyên
Kích thước nhỏ gọn Kích thước lớn
Không gian hoạt động ở khắp nơi Không gian hoạt động hạn chế
Một người có nhiều hệ thống nhúng Một người có một PC
 Cho ít nhất là năm ví dụ về các hệ thống nhúng bạn đang sử dụng hàng ngày ?
TRẢ LỜI :
Một số ví dụ điển hình về hệ thống nhúng
- 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.

 Viết các chức năng và đặc điểm kỹ thuật chi tiết của điện thoại di động của
bạn ?
TRẢ LỜI : Tự viết
Hệ thống nhúng “lai”: Các thiết bị PDA, Smartphone, Netbook, … cũng có một số đặc
điểm tương tự với hệ thống nhúng như hệ điều hành hoặc vi xử lý điều khiển nhưng các
thiết bị này không thật sự là hệ thống nhúng, bởi vì chúng là các thiết bị đa dụng, kết nối
đến nhiều thiết bị ngoại vi và tương tác với thế giới thực không chặt chẽ.
 Kiến trúc của 1 hệ thống nhúng như thế nào ?
TRẢ LỜI :
Mỗi hệ thống nhúng đều có một kiến trúc thổng thể như sau:
Hình 3: Kiến trúc hệ tổng thể của một hệ thống nhúng
 Hardware:
Vi xử lý, bộ nhớ, tụ điện, điện trở, mạch tích hợp, bảng mạch in,
connector, …. Tất nhiên, đây là thành phần bắt buột phải có cho tất cả các
hệ thống nhúng.
 Phần mềm hệ thống:
 Không bắt buộc phải có.
 Device driver: UART, Ethernet, ADC…
 Hệ điều hành nhúng: eCos, ucLinux, VxWorks, Monta Vista
Linux, BIOS…
 Quản lý bộ nhớ, quản lý tiến trình, quản lý chia sẽ tài
nguyên
 Có thể tái sử dụng trên một hệ thống nhúng khác
 Phần mềm ứng dụng
 Không bắt buộc phải có.
 Quyết định hành vi (chức năng) của một hệ thống nhúng.
 Khó tái sử dụng trên một hệ thống nhúng khác.
 Nêu quá trình cần thiết để phát triển hệ thống nhúng từ lúc xây dựng đến khi bán cho
người sử dụng (time-to-market design)
TRẢ LỜI :

pháp và lợi ích do giải pháp đó mang lại.
 Phân tích : Nghiên cứu chi tiết các yêu cầu của hệ thống cần được xây
dựng, nhưng đầu tiên của giai đoạn ta phải đóng băng các yêu cầu lại.
 Thiết kế : Chuyển đổi từ các yêu cầu thành mô hình logic…
 Xây dựng : Xây dựng theo mô hình mới lập ở bước trên
 Tích hợp và kiểm thử : Liên quan đến việc thử nghiệm và tích hợp tất cả
các module thành một hệ thống hoàn chỉnh, kiểm tra rà xoát lỗi phát sinh.
 Triển khai và bảo trì : Bao gồm các công việc như cài đặt hệ thống, hỗ trợ.
 Mô hình spiral (Mô hình xoắn ốc)
Quá trình phát triển hệ thống được chia thành nhiều giai đoạn. Dựa trên sự phản
hồi từ các giai đoạn, kết hợp trở lại vào quá trình để lên kế hoạch cho việc thực
hiện giai đoạn tiếp theo.Mô hình này rất hữu ích đối với các hệ thống được phát
hành thành nhiều phiên bản nâng cấp theo giai đoạn. Vào cuối phiên bản đầu tiên
khách hàng đánh giá và cung cấp các thông tin phản hồi. Dựa trên thông tin phản
hồi, quá trình phát triển phiên bản tiếp theo sẽ dần hoàn thiện hơn. Quá trình lặp
lại trong suốt vòng đời của hệ thống.
Có 6 giai đoạn trong mô hình xoắn ốc:
 Bàn bạc với khách hàng (Customer Communication): Tạo ra sự hiểu biết
hệ thống và hiểu ý tưởng của khách hàng và nhà phân tích.
 Lập kế hoạch (Planning): Lập lịch, ước tính thời gian, chi phí, nguồn lực
cho dự án.
 Phân tích rủi ro (Risk Analysis): Bao gồm xác định, đánh giá và giám sát
quản lý rủi ro, chẳng hạn như trượt tiến độ và chi phí gia tăng.
 Kỹ nghệ (Engineering): Bao gồm việc thu thập yêu cầu và thiết kế hệ
thống.
 Xây dựng và phát hành (Construction and release): Bao gồm thử nghiệm,
và triển khai cho khách hàng và hỗ trợ .
 Đánh giá của khách hàng (Customer Evaluation): Bao gồm việc đánh giá
và phản hồi thực hiện tiếp theo trong các phiên bản mới.
 Phân tích máy thu định vị toàn cầu. Vẽ sơ đồ khối và thảo luận các chức năng các

(DRAM-Dynamic RAM) chẳng hạn, mỗi tranzito và tụ điện tạo thành 1 ô nhớ, đại
diện cho 1 bit dữ liệu. Tụ điện có vai trò lưu giữ bit thông tin 0 hoặc 1. Tranzito có
vai trò như 1 chuyển mạch cho phép mạch điều khiển đọc trạng thái hay sự thay đổi
trạng thái của tụ điện. SRAM (Static RAM: RAM tĩnh) sử dụng công nghệ hoàn toàn
khác. Trong RAM tĩnh sử dụng mạch điện tử Flip-Flop (mạch lật trạng thái) để lưu
giữ mỗi bit nhớ. Mỗi mạch Flip-Flop dành cho mỗi ô nhớ sẽ mất từ 4-6 tranzito và
quan trọng hơn cả là chúng không cần làm tươi. Điều đó ảnh hưởng lớn tới tốc độ và
làm cho SRAM nhanh hơn nhiều so với DRAM. Tuy nhiên bởi vì nó gồm nhiều thứ
nên trên mỗi chip, mỗi ô nhớ trong SRAM chiếm nhiều không gian hơn ô nhớ của
DRAM. Cho nên mỗi chip nhớ SRAM có dung lượng nhỏ và đắt hơn nhiều so với
DRAM.
- Dạng đầy đủ cho SDRAM là RAM tĩnh - động >>>>>> SDRAM (Viết tắt từ
Synchronous Dynamic RAM) được gọi là DRAM đồng bộ. SDRAM gồm 3 phân
loại: SDR, DDR, DDR2 va DDR3, toàn bộ là RAM động
- BIOS trong máy tính bàn không phải là một bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) >>>
ĐÚNG, nó là ROM
 Giải thích chức năng của các khối sau trong bộ xử lý mục đích chung
(general purpose processor )
Thanh ghi lệnh :
Bộ đếm chương trình :
Hàng đơi lệnh :
Đơn vị điều khiển :
 So sánh đặc điểm của 2 kiến trúc lệnh CISC và RISC
 Thảo luận về kích thước của bộ nhớ cache trên hệ thống.
TRẢ LỜI : Kích thước của bộ nhớ cache càng nhiều thì càng tốt, mặc dù thế, giá của nó khá
đắt và không khả thi. Tần suất không tìm thấy dữ liệu trong bộ nhớ đệm có thể được giảm đi
bằng cách tăng kích thước của bộ nhớ này. Tuy nhiên, bộ nhớ đệm lớn sẽ tiêu thụ rất nhiều
điện năng, sinh nhiệt nhiều và giảm năng suất sản xuất chip. Vậy nên nghĩ đến việc sử dụng
nó để tối ưu như thế nào hoặc cải tiến kiến trúc và liên kết có vẻ tốt hơn . Ví dụ như chia sẻ
chung với nhau bộ đệm . Cấu trúc chia sẻ như vậy là tốt hơn , bởi vì việc sử dụng Cache riêng

b. Bộ nhớ lưu trữ 4K= 4x1024 = 4096 từ. Vì vậy có 4096 địa chỉ nhớ. Vì 4096 = 2
12
nên cần
có mã địa chỉ 12 bit để định rõ một trong 4096 địa chỉ, cần 12 đường địa chỉ.
c. Một byte = 8 bit nên bộ nhớ này có dung lượng 4096 bit.
Vậy có 32 đường địa chỉ => nó chứa 2^32 từ ( tính ra thì bằng 1 Gb). Có 8 đường data nên có
kích cỡ 1 từ là 8bit . Với 1 byte = 8bit nên dung lượng bộ nhớ là 2^32 x 8 = ……bit?
 Chức năng của Watch Dog Timer?
TRẢ LỜI : Là một bộ đếm có chức năng reset lại vi điều khiển khi xảy ra sự kiện tràn
(overflow). Giả sử nó là bộ đếm 8 bit thì khi đếm từ 255 lên 256 (tức là tràn về 0) thì sẽ tự
động reset lại vi điều khiển. Xung nhịp clock đưa vào đếm thường được lấy từ clock cung cấp
cho CPU, sau đó cho qua một bộ chia tần trước khi đưa vào watchdog.
Mục đích của nó là tránh trường hợp Vi điều khiển bị treo khi phải hoạt động liên tục trong 1
khoảng time dài.
Ví dụ 2 trường hợp : Giả sử chương trình kiểm tra một chân input, nếu nó lên mức cao thì con
Pic sẽ tiếp tục kiểm tra một chân input thứ hai có lên mức cao hay không, nếu chân input thứ
hai không lên mức cao, con Pic sẽ ngồi đó chờ và nó sẽ chỉ thoát ra khỏi chỗ ngồi của nó nếu
chân input thứ hai lên mức cao.
Bây giờ hãy xem một trường hợp khác, giả sử như bạn viết một chương trình, bạn compiled
nó thành công, và ngay cả bạn đã cho chạy mô phỏng từng bước, từng bước một trên máy
tính, bằng MPLAB chẳng hạn, có vẽ như mọi chuyện đều tốt, bạn đem nạp vào con Pic. Sau
một thời gian chạy thử, con Pic thình lình bị kẹt vào nơi nào đó trong chương trình mà không
thể thoát ra được trạng thái hiện tại.
 Phân biệt giữa truyền dữ liệu nối tiếp và song song
TRẢ LỜI :
Hình 1 . Sơ đồ truyền dữ liệu nối tiếp so với sơ đồ truyền song song
Trong truyền dữ liệu song song thường cần nhiều đường dây dẫn chỉ để truyền dữ liệu .
Trong đó mỗi bit dùng một đường truyền riêng, và truyền đồng thời. bao gồm các đường
truyền khác như :
– Clock signal: thông báo cho bên nhận biết khi nào có dữ liệu

truyền thông đồng bộ (không cần nhiều đường truyền). Tuy nhiên, để quá trình
truyền thành công thì việc tuân thủ các tiêu chuẩn truyền là hết sức quan trọng.
Cổng song song: Dữ liệu được truyền qua cổng này theo cách song song, cụ thể dữ liệu được
truyền 8 bit đồng thời hay còn gọi byte nối tiếp bit song song. Ghép nối qua cổng nối tiếp là
một kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất bởi số lượng và chủng loại các thiết bị ngoại vi ghép
nối qua cổng này đứng hàng đầu trong các khả năng ghép nối với máy tính. Qua cổng này ta
có thể ghép nối modem, chuột, bộ biến đổi A/D, D/A, các thiết bị đo lường thậm chí cả máy
in.
Ghép nối qua cổng nối tiếp : là dữ liệu được truyền qua cổng kiểu nối tiếp nghĩa là tại một
thời điểm chỉ có một bit được truyền dọc theo một đường dẫn. Đăc điểm này cho phép tạo ra
sự khác biệt so với các cách ghép nối nối khác chẳng hạn cách truyền thông theo kiểu song
song trong đó nhiều bit được gửi đồng thời. Ưu điểm chính của kỹ thuật này là sử dụng một
đường truyền và một đường nhận cho nên việc điều khiển trở nên đơn giản
 Phân biệt giữa GPIB với các tiêu chuẩn truyền dữ liệu song song khác
TRẢ LỜI : GPIB, Tính năng nổi bật, nguồn gốc phổ biến và tương lai. GPIB vẫn còn là
một tiêu chuẩn công nghiệp chiếm ưu thế trong việc điều khiển thiết bị và sẽ lại tiếp tục
đáp ứng hầu hết các yêu cầu về đo lường và điều khiển tự động của các kỹ sư trong nhiều
năm tới.
Theo thời gian, bạn có thể tự hỏi mình sẽ giao tiếp với các thiết bị đo lường và thử
nghiệm trong tương lai như thế nào. Bạn sẽ có thể tiếp tục kết nối với thiết bị của
bạn thông qua cổng GPIB (General Purpose Interface Bus)? Liệu có một loại Bus
khác thay thế GPIB hay không?Các thiết bị mới sẽ sử dụng chuẩn giao tiếp gì? Đây
là những câu hỏi quan trọng không chỉ cho riêng bạn mà còn giành cho tất cả các kỹ
sư vànhà khoa học ngày nay. Trải qua nhiều năm chứng kiến các sự thay đổi về công nghệ
của các loại bus để kiểm soát thiết bị - ở các khía cạnh như tốc độ hoạt động, độ trễ, kết
nối, dây cáp và giá thành thì giới kỹ sư và nhà khoa học ngày này phải thừa nhận
rằng GPIB vẫn là một chuẩn giao tiếp để kiểm soát các thiết bị thông qua máy tính có
nhiều tính năng nổi bật và sẽ tiếp tục được sử dụng trong các hệ thống thử nghiệm và đo
lường cho nhiều năm tới.
Những tính năng nổi bật của GPIB

 Nêu những ưu điểm của phương pháp phân lớp trong biểu diễn kiến trúc
hệ thống nhúng ?

Hình trên chỉ ra rằng tất cả các hệ thống nhúng đều có chung một thành phần giống nhau ở tầng
cao nhất, đó là chúng đều có ít nhất một lớp (phần cứng) hoặc nhiều lớp (phầncứng , phần mềm
và ứng dụng) trong đó chứa tất cả các components. Phần cứng bao gồm tất cả những thành phần
vật lý có trên mạch nhúng, phần mềm và các ứng dụng bao gồm tất cả những thành phần logic có
trong hệ thống nhúng.
Mô hình tham chiếu trên là cách biểu diễn phân lớp của kiến trúc các hệ thống nhúng từ đó các
cấu trúc module có thể được suy ra. Nếu bỏ qua những sự khác nhau giữa các thiết bị trong bảng
trên, có thể nói rằng kiến trúc của mọi hệ thống được biểu diễn thông qua việc thể hiện và nhóm
các thành phần được gọi là các lớp. Ta cũng chú ý là lớp không chỉ là khái niệm đặc thù của
riêng hệ thống nhúng mà còn là của nhiều hệ thống khác. Đây là công cụ hữu ích để mô hình hóa
sự kết hợp giữa hàng trăm, có thể hàng ngàn thành phần trong thiết kế hệ thống nhúng. Những
nguyên nhân chính khiến chúng trở lên hữu ích là:
Thể hiện đuợc các thành phần quan trọng và các hành vi của chúng: phương pháp phân lớp cho
phép nguời đọc có thể nhận diện được nhiều thành phần khác nhau và mối quan hệ giữa
chúng. Phương pháp biểu diễn cấu trúc theo các module cấu trúc chính để phân lớp kiến trúc của
toàn bộ dự án nhúng: bởi vì trong hệ thống có rất nhiều module và các module này hoạt động
độc lập với nhau, đồng thời chúng có những mối liên kết mức độ cao, do vậy phân lớp những
loại module này làm tăng khả năng thể hiện cấu trúc hệ thống và không làm phức tạp khó hiểu
cho nguời đọc.
 Định nghĩa các từ viết tắt sau trong các mạch logic kỹ thuật số:
• ASIC : là các mạch tích hợp ứng dụng riêng (hay đặc thù ) . ASIC là mạch tích hợp
ứng dụng cụ thể, sự khác biệt chính giữa là ASIC và fpga là chip ASIC được sử dụng
cho các ứng dụng cụ thể hoặc chức năng cụ thể, còn fpga có thể được lập trình theo
yêu cầu, tức là chức năng của nó có thể được thay đổi.
• PROM là viết tắt của programmable Read-only memory trong tiếng Anh, hay "chíp
bộ nhớ chỉ đọc lập trình được". PROM là vi mạch lập trình đầu tiên và đơn giản nhất
trong nhóm các vi mạch bán dẫn lập trình được (programmable logic device, hay

o Hệ thống mạch liên kết lập trình được
o Khối vào/ra (IO Pads)
o Phần tử thiết kế sẵn khác như DSP slice, RAM, ROM, nhân vi xử lý
 Những điểm giống và khác nhau giữa vi điều khiển (Microcontroller) và bộ xử lý tín
hiệu số (Digital Signal Processor)
Trả lời :
Chip DSP :
Digital signal processor (DSP) - Bộ xử lý tín hiệu số là bộ vi xử lý có thể lập trình cho
một mục đích chuyên dụng nào đó, nó được thiết kế để điều khiển theo thời gian thực
luồng truyền liên tục của một khối lượng lớn dữ liệu số nhằm cải tiến chất lượng hay
sửa đổi, bổ sung theo những yêu cầu riêng. DSP được dùng rộng rãi để xử lý dòng dữ
liệu liên tục của âm thanh, video và đồ họa. DSP vẫn được biết tới như một loại vi
điều khiển đặc biệt với khả năng xử lý nhanh để phục vụ các bài toán yêu cầu khối
lượng và tốc độ xử lý tính toán lớn. Với ưu điểm nổi bật về độ rộng băng thông của
bus và thanh ghi tích luỹ, cho phép ALU xử lý song song với tốc độ đọc và xử lý lệnh
nhanh hơn các loại vi điều khiển thông thường. Chip DSP cho phép thực hiện nhiều
lệnh trong một nhịp nhờ vào kiến trúc bộ nhớ Havard (duy trì sự tách biệt hoàn toàn về
mặt vật lý của bộ nhớ dành cho dữ liệu và lệnh), nhờ vậy việc lấy lệnh và thực thi mã
chương trình không làm ảnh hưởng đến các tác vụ xử lý dữ liệu.
DSP khác hẳn với bộ vi xử lý đóng vai trò CPU trong máy tính để bàn. Công việc của
CPU đòi hỏi nó phải là người tổng chỉ huy; điều hành hoạt động của nhiều loại phần
cứng khác nhau như ổ đĩa cứng, giao tiếp đồ họa và mạng để chúng phối hợp nhịp
nhàng nhằm thực hiện công việc một cách hiệu quả. Hệ quả là những CPU hiện đại
phải chứa sẵn hàng trăm lệnh để có thể hỗ trợ tất cả các chức năng trên. Điều này đòi
hỏi nó phải có bộ giải mã lệnh phức tạp để thực hiện một số lệnh rất lớn, cũng như
nhiều module luận lý bên trong để có thể thực hiện khối lượng lệnh rất lớn. Vì thế,
thông thường bộ vi xử lý của máy tính để bàn có đến hàng chục triệu transistor. Ngược
lại, DSP được thiết kế như một chuyên gia. Nhiệm vụ duy nhất của nó là thực hiện một
số thay đổi trong chuỗi tín hiệu số với tốc độ nhanh. Mạch của DSP chủ yếu là phần
cứng chuyên thao tác trên bit và thực hiện các phép tính số học tốc độ cao để có thể

Menmory bus ám chỉ sự kết nối giữa bộ nhớ và CPU, còn Expansion bus thì nối bo mạch
cắm thêm (modem, card âm thanh, vga…)vào CPU và bộ nhớ. Local bus là đường dẫn cao
tốc nối tiếp một bộ phận với CPU
Một số dạng của Bus hay gặp như Universal Serial Bus (USB) là bus nối tiếp cho thiết bị
ngoại vị tốc độ thấp, hiện tại đã lên thế hệ USB 3.1 với bằng thông 10Gb/s, nhanh gấp đôi
chuẩn 3.0 và 20 làn chuẩn 2.0 cũ . FireWire (IEEE 1394) là Bus nối tiếp tốc độ cao có
băng thông tối đa là 400 Mbps dùng cho máy ảnh và video kỹ thuật số, phiên bản mới
1394b, có tốc độ cực đại là 3200 Mbps.
PCIExpress dùng để cắp 1 số thiết bị đồ họa hoặc thiết bị cần truy xuất tốc độ cao.
SATA và eSATA….
Mọi bus đều có 2 phần: Data bus(bus dữ liệu) đảm trách việc chuyển dữ liệu, và Address
bus(bus địa chỉ) dùng để truyền thông tin chỉ rõ dữ liệu sẽ phải đi nơi nào trong bộ nhớ.
Tốc độ truyền một phần được quyết định bởi độ rộng của bus, tức là số bit có thể gửi đi
đồng thời. thông thường, các đường dữ liệu đều là loại 16 bit hoặc 32 bit. Yếu tố quan
trọng khác quyết định tốc độ truyền là tốc độ đồng hồ của bus, được đo bằng đơn vị MHz
 Mô tả các ưu điểm và các vấn đề trong giao tiếp không dây
TRẢ LỜI : Mạng không dây không dùng cáp cho các kết nối, thay vào đó, chúng sử dụng
sóng Radio, cũng tương tự như điện thoại không dây. Ưu thế của mạng không dây là khả
năng di động và sự tự do, người dùng không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối.
Những ưu điểm của mạng không dây gồm có:
• Khả năng di động và sự tự do, cho phép kết nối từ bất kỳ đâu;
• Không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối;
• Dễ lắp đặt và triển khai;
• Không cần mua cáp;
• Tiết kiệm thời gian lắp đặt cáp;
• Dễ dàng mở rộng;
• Chia sẻ các kết nối tốc độ cao, băng thông rộng hoặc nếu với các kết nối Internet,
cho phép tất cả mọi người đều có thể lướt Web đồng thời;
• Chia sẻ các định dạng file, thiết lập các không gian lưu trữ chung;
• Tiết kiệm thời gian và tiền bạc bằng cách chia sẻ với nhau các thiết bị như máy in,