Cùng với sự phát triển không ngừng của công nghệ, các thiết bị nhúng được sử dụng ở khắp mọi nơi trên thế giới trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau với số lượng ngày càng gia tăng nhanh chóng. Trong đó, nhiều thiết bị được lắp đặt sử dụng tại những nơi mà con người hay đội ngũ kỹ thuật khó có thể tiếp cận được, nhiều thiết bị sau khi đưa đến tay người dùng và trong quá trình sử dụng thì phát hiện được các lỗi hay cần nâng cấp bổ sung, tối ưu các tính năng. Với xu thế vạn vật kết nối Internet trong cuộc CMCN 4.0, các thiết bị nhúng được thiết kế hỗ trợ kết nối vào Internet mở ra hàng loạt các cơ hội và thách thức mới cho người tiêu dùng, các công ty và cả chính phủ. Điều này cũng đặt ra các bài toán mới cho những nhà nghiên cứu và phát triển:
- Yêu cầu thay đổi và bổ sung tính năng của các thiết bị nhúng có kết nối Internet nhiều hơn so với những yêu cầu của các thiết bị truyền thống.
- Thị trường mới và thay đổi nhanh chóng, thiết bị dựa trên những công nghệ mới nên các mối đe dọa bảo mật và vi phạm quyền riêng tư là một trong những yếu tố lớn cần quan tâm để bảo vệ, chống lại các cuộc tấn công qua môi trường Internet.
- Thời gian thiết kế và cung cấp thiết bị ra thị trường là rất ngắn. Phần cứng của thiết bị cần được thiết kế dự phòng để đáp ứng được yêu cầu thị trường trong một khoảng thời gian dài hơn. Phần mềm có thể được triển khai theo từng giai đoạn.
Để giải quyết được những bài toán trên thì vấn đề cập nhật chương trình từ xa đang được quan tâm phát triển như một tính năng quan trọng cho các thiết bị có kết nối vào Internet. Tính năng này cho phép nhà phát triển có thể thay thế chương trình hiện tại đang chạy trên vi điều khiển của một hệ thống nhúng bằng một chương trình mới với những thay đổi, bổ sung các tính năng của thiết bị, hay cập nhật những thiếu sót về bảo mật chỉ trong thời gian ngắn mà không cần thao tác trực tiếp lên thiết bị.
Cập nhật chương trình từ xa cho các thiết bị nhúng có kết nối Internet là tính năng mang lại nhiều lợi ích thiết thực và được quan tâm nhiều hiện nay. Tuy nhiên, để thực hiện phát triển và tích hợp được tính năng này vào sản phẩm, người phát triển cần nắm nhiều kiến thức và các quy trình thực hiện.
Có rất nhiều hãng thiết kế vi điều khiển dựa trên những kiến trúc vi xử lý, số lượng ngoại vi, kích cỡ và tổ chức bộ nhớ khác nhau. Đồng thời, tuỳ vào ứng dụng thực tế mà thiết bị nhúng có thiết kế ngoại vi kết nối Internet và phương thức truyền nhận dữ liệu khác nhau. Để người phát triển có thể tiếp cận và tích hợp được tính năng cập nhật chương trình từ xa vào thiết bị nhúng một cách đơn giản và hiệu quả, TAPIT cung cấp chuỗi bài viết chia sẻ các nền tảng cơ sở khoa học kỹ thuật về các yếu tố liên quan đến tính năng trên và thực hành với dòng vi điều khiển STM32 lõi ARM Cortex – M. Xem tổng hợp các bài viết tại đây (đang cập nhật).
[HỌC ONLINE TẠI TAPIT: LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN STM32, VI XỬ LÝ ARM CORTEX – M]
Lý do chọn dòng vi điều khiển lõi ARM Cortex – M: Theo thống kê năm 2019, trong lĩnh vực hệ thống nhúng, số lượng thiết bị IoTs sử dụng lõi ARM chiếm 90% thị phần và số lượng vi điều khiển trên thế giới được thiết kế trên kiến trúc lõi ARM chiếm 25% thị phần [*], trong đó dòng Cortex-M chiếm tỉ lệ cao nhất. Vì vậy, cập nhật chương trình từ xa được thử nghiệm trên mô hình thiết bị là một bảng mạch vi điều khiển 32 bit của hãng STMicroelectronics sử dụng CPU lõi ARM Cortex – M và bộ nhớ chương trình Flash, mô hình này có khả năng kết nối vào Internet thông qua module truyền nhận dữ liệu không dây 4G.
Chúc các bạn thành công!
Thuong Nguyen
Tài liệu tham khảo:
[*] ARM, Roadshow Slides Q1 2020