Áp dụng quy trình hiện đại khi làm phần mềm cho hệ thống nhúng

Đi qua đi lại một vài đơn vị làm phần mềm nhúng, IoT Việt Nam, mình thấy không hài lòng lắm về cách làm việc hơi cũ. Mình thấy nhiều bạn làm điện tử có thể lập trình được, những vẫn còn một khoảng trống dài về phương pháp làm việc giữa những người này và những người thuần về phần mềm. Thế nên mình viết bài này, hi vọng kéo những người làm phần mềm nhúng tiến lên vài bước cho gần với chuẩn.

Lưu ý: Những cách làm sau đây, ban đầu sẽ gây thiệt thòi vì vẽ ra quá nhiều chuyện để làm, nhưng về lâu dài thì có lợi cho việc tiếp tục phát triển sản phẩm.

1. Chia nhỏ phần mềm thành những gói gần như độc lập

Lấy ví dụ về một hoạt động kiểm nghiệm ý tưởng thiết kế phần mềm tại AgriConnect.


CoBang, phần mềm quét mã QR cho Linux

Năm 2020 quả là một năm với nhiều biến động lớn, quy mô rung chuyển toàn cầu, tiêu điểm là dịch cúm CoVid-19 khiến nhiều cường quốc mất mặt và một nước "ít quan trọng" như Việt Nam trở thành điểm sáng. Hòa chung xu thế đó mình cũng tung ra một phần mềm "Made in Viet Nam" nhưng hướng đến người dùng quốc tế. Chém thế thôi chứ nó thật ra xuất phát từ nhu cầu cá nhân.

CoBang

CoBang là phần mềm quét mã QR dành cho desktop Linux. Mã QR đang ngày càng phổ biến, nó là phương tiện để trao đổi thông tin khó viết và khó nhớ. Một trong những hoàn cảnh mình bị buộc phải đụng đến mã QR là khi mình cần kết nối vào một mạng wifi nhưng không biết password. Thông tin wifi đó thì có lưu trong điện thoại nhưng điện thoại không cho xem password (một quan điểm kì cục của những người thiết kế HĐH điện thoại ban đầu). May thay hồi đó mình dùng điện thoại Xiaomi và nó nó chức năng chia sẻ thông tin wifi qua mã QR. Trong khi những phần mềm quét mã QR có ra rả trên Android thì trên Linux lại rất hiếm. Lí do của sự hiếm này là khi nói đến "quét mã QR", người ta chỉ hình dung đến việc cầm điện thoại lên soi thôi. Hồi đó trên laptop mình dùng QtQR nhưng khá cùi và có bug. Điều đó làm nảy sinh nhu cầu bức thiết là phải tạo một phần mềm mới. Dù nhu cầu là có nhưng vì có nhiều công việc gấp hơn nên mình đành trì hoãn đến năm nay mới bắt tay vào làm, nhân dịp muốn tìm một luồng gió mới thay cho công việc làm web hàng ngày.

Do cũng khá am hiểu những lớp công nghệ bên dưới desktop Linux nên mình dễ dàng hình dung được việc cần dùng những thư viện, công nghệ gì bên dưới và liên kết chúng ra sao. Thành tố quan trọng nhất là GStreamer, một thư viện/framework xuất sắc của thế giới Linux. Nó giúp hiện thực hóa ý tưởng của mình về cách luồng media vận hành ra sao: Sau khi lấy nguồn video liên tục từ webcam thì dòng video sẽ được chia làm 2 nhánh, một nhánh cho hiển thị lên cửa sổ giao diện, nhánh kia thì cho tách ra từng frame, lấy ảnh, và cho vào thư viện ZBar để soi tìm mã QR. Về giao diện đồ họa thì mình đi ngược với hot trend "cross-platform" để gắn bó với GTK, một thư viện native trên Linux.


Lại tản mạn về vai trò của Linux

Nghe đồn giới IoT muốn ứng dụng Bluetooth LE nhưng gặp khó.

Quay đi quay lại thì mình thấy thư viện về Bluetooth có độ hoàn thiện nhất là BlueZ. Khó ở đây là thư viện này được tạo ra với mục đích dành cho viết ứng dụng Linux, vì nó dùng event loop của GLib ở trỏng. GLib là một trong những thành phần lõi của bộ GTK, bộ toolkit dành cho lập trình giao diện đồ họa của Linux. Đã thế nó còn dùng D-Bus nữa chứ. D-Bus là một đường giao tiếp chung, cho phép các ứng dụng desktop giao tiếp với nhau. Sau đây là ví dụ về ứng dụng của D-Bus: Vào thời mà Yahoo Messenger còn phổ biến, dân Linux thường chat Yahoo bằng một phần mềm "nhiều trong một" tên là Pidgin (ngoài Yahoo ra, còn có thể chat cùng lúc với Google Hangout, Facebook Messenger). Phần mềm này có khả năng thú vị là nhận biết khi nào máy bạn đang có mạng, rớt mạng để hiện chỉ thị tương ứng (trạng thái màu xám, các avatar bạn bè bị phủ màu xám). Khi có mạng trở lại thì phần mềm này sẽ tự đổi trạng thái, tự đăng nhập vào các dịch vụ chat và cập nhật danh sách bạn bè. Để nhận biết tình trạng mạng, nó không chơi trò cơ bắp là liên tục kết nối đại vào server nào đấy. Thay vì vậy nó trao đổi với một phần mềm khác tên là NetworkManager. Khi rớt mạng hoặc có mạng, NetworkManager sẽ thông báo trên đường D-Bus và các phần mềm khác "đăng ký" vào D-Bus sẽ nhận được tin.

Đối với những người cần dùng thiết bị USB-3G (như cục D-Com 3G của Viettel chẳng hạn), trên Linux cũng có một phần mềm tên là ModemManager, chạy ngầm để khai thác thiết bị này, ví dụ như chọn sóng của nhà mạng nào, nhập username, password để quay số vào nhà mạng đó, bật sang chế độ data, gửi tin nhắn SMS v.v. ModemManager cũng cho phép giao tiếp qua D-Bus. Chẳng hạn khi cắm thiết bị vào thì danh mục của Network Manager sẽ xuất hiện mục để kết nối mạng 3G, hoặc bạn có thể viết ứng dụng riêng để gửi tin nhắn SMS, lấy các danh bạ lưu trong SIM, tất cả bằng việc giao tiếp với ModemManager qua D-Bus.

...

A need of an asyncio Python library for MiFlora sensor

The Mi Flora sensor is a small Bluetooth Low Energy device that monitors soil moisture, air temperature and water conductivity. It is useful for agriculture, and due to its low price, it can be easily reach by small farms. On the other hand, it worths for us to invest more software support for it.

My idea is to make a Python asyncio-based library to help access it.

Objective:


Nâng cấp Debian cho BeagleBone Black

BeagleBone Black khi bán ra thường được cài sẵn Debian 7 (Wheezy). Đây là phiên bản quá cũ (phát hành 2013) nên các phần mềm đi theo nó thường không đáp ứng đủ nhu cầu. Ví dụ tại AgriConnect, tôi viết phần mềm để chạy trên BeagleBone, dùng ngôn ngữ Python, cần những feature của Python 3.5 trở lên. Thế nhưng trong repository của Debian 7 chỉ có Python 3.2. Việc cài Python từ source code thì hơi bất tiện vì quá trình biên dịch khá nặng trong khi sức mạnh CPU của BeagleBone thì có hạn. Bởi vậy, tốt hơn thì nên nâng cấp Debian để sử dụng phần mềm, thư viện mới hơn từ repo của nó. Ví dụ, Debian 8 (Jessie) thì có Python 3.4, Debian 9 (Stretch) thì có Python 3.5.

Để nâng cấp Debian thì tôi thường lấy image từ https://rcn-ee.com/rootfs/. Để ghi image ra thẻ nhớ thì tôi không dùng dd, mà dùng bmaptool để cho tốc độc cao hơn và biết quá trình ghi tới đâu.

Khi nâng cấp Debian thì có một điều cần lưu ý là nên nâng cấp từng bước, từ 7 lên 8, 8 lên 9, chứ không nên nhảy cóc từ 7 lên 9. Lí do là bị vướng bootloader và tính năng bật tắt cape của BeagleBone.

Hiện nay, trên https://rcn-ee.com/rootfs/ không còn image Debian 8 nữa. Tôi đã kịp giữ lại một bản sao ở đây: http://quan.hoabinh.vn/Downloads/BeagleBone/Debian-2016-04/.