NGHIÊN cứu GIẢI PHÁP điều KHIỂN NHÀ THÔNG MINH

Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

TRƯỜNGĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH
------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH

GVHD: TH.S.HOÀNG ANH ĐỨC
SVTH: LƯƠNG VĂN TUẤN
LỚP: ĐH KỸ THUẬT ĐIỆN –ĐIỆN TỬ K55
Đồng Hới, 12/2017.

SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 1


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Nhà thông minh (Tiếng Anh: home automation, smart home hoặc Intellihome) là kiểu
nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hoá hoàn toàn hoặc bán tự
động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều khiển.
Hệ thống điện tử này giao tiếp với chủ nhân thông qua bảng điện tử đặt trong nhà, phần

mềm điện thoại di động, máy tính bảng hoặc một giao diện web.
Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều
gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho phép
chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch.
Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngôn ngữ của nhau và có khả năng
tương tác với nhau.
Việc lắp đặt các sản phẩm thông minh đem lại cho ngôi nhà và chủ nhân của nó rất
nhiều lợi ích – tương tự như những lợi ích mà công nghệ và máy tính cá nhân đã đem lại
cho chúng ta 30 năm qua - bao gồm: sự tiện nghi, tiết kiệm thời gian, tiền bạc và năng
lượng.
Có nhiều thương hiệu cho nhà thông minh, tuy vậy chưa có chuẩn công nghiệp nào được
đặt ra cho nó và do vậy thị trường nhà phân minh rất phân mảnh. Các gói nhà thông
minh hiện nay sử dụng các giao thức riêng cho từng công ty và không tương thích với
nhau. Các công ty cung cấp nhà thông minh hạn chế việc cài đặt độc lập của cá nhân
bằng cách không cung cấp tài liệu chi tiết về sản phẩm. Từ thực tế đó, chúng tôi lựa
chọn đề tài “Hệ thống chiếu sáng nhà thông minh” để chủ động làm chủ công nghệ
đồng thời nâng cao được kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực này.
2. Đối tượng, phạm vi, phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu: “Hệ thống điện chiếu sáng nhà thông minh”.
2.2. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu điều khiển thông minh ứng dụng cho các công
trình dân dụng và công nghiệp.
3. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết thiết kế mô hình thực nghiệm và đánh giá kết quả đạt được.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Nhà thông minh bảo vệ an toàn cho con người và tài sản trong nhà. Bảo vệ ngôi nhà các
nguy cơ về điện và giúp gia tăng tuổi thọ cho thiết bị điện trong nhà.
Đề tài có tính mở nên việc áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng
nhue trong công nghiệp.
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 2


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

5. Cấu trúc đề tài
Chương 1. Tổng quan hệ thống chiếu sáng nhà thông minh và lựa chọn giải pháp điều
khiển.
Chương 2. Nghiên cứu hệ điều hành Linux và ứng dụng máy tính nhúng.
Chương 3. Thiết kế hệ thống điều khiển nhà thông minh.
Chương 4. Xây dựng mô hình thực tế và đánh giá kết quả đạt được

SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

NỘI DUNG
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH
1.1. Tổng quan nhà thông minh
1.1.1. Giới thiệu
1.1.1.1. Tổng quan

Nhà thông minh là ngôi nhà được trang bị các hệ thống tự động thông minh cùng với
cách bố trí hợp lý, các hệ thống này có khả năng tự điều phối các hoạt động trong ngôi nhà
theo thói quen sinh hoạt và nhu cầu cá nhân của gia chủ. Chúng ta cũng có thể hiểu ngôi
nhà thông minh là một hệ thống chỉnh thể mà trong đó, tất cả các thiết bị điện tử gia dụng
đều được liên kết với thiết bị điều khiển trung tâm và có thế phối hợp với nhau để cùng
thực hiện một chức năng. Các thiết bị này có thể tự đưa ra cách xử lý tình huống được lập
trình trước, hoặc là được điều khiển và giám sát từ xa.
Giải pháp nhà thông minh sẽ biến những món đồ điện tử bình thường trong ngôi nhà
trở nên thông minh và gần gũi với người dùng hơn, chúng được kiểm soát thông qua các
thiết bị truyền thông như điều khiển từ xa, điện thoại di động… ngôi nhà thông minh đơn
giản nhất có thể được hình dung bao gồm một mạng điều khiển liên kết một số lượng cố
định các thiết bị điện, điện tử gia dụng trong ngôi nhà và chúng được điều khiển thông qua
một chiếc điều khiển từ xa. Chỉ với kết nối đơn giản như trên cũng đủ để hài lòng một số
lượng lớn các cá nhân có nhu cầu nhà thông minh ở mức trung bình.
Chúng ta đều biết phần lớn căn hộ từ trung bình đến cao cấp đều sử dụng các loại điều
khiển từ xa để điều khiển máy lạnh, ti vi…còn lại phần lớn các thiết bị khác như hệ thống
đèn, bình nước nóng lạnh…phải điều khiển bằng tay. Những việc như vậy đôi lúc sẽ đem
lại sự bất tiện, khi mà chúng ta mong muốn có một sự tiện nghi và thoải mái hơn, vừa có
thể tận hưởng nằm trên giường coi ti vi vừa có thể kiểm soát được hệ thống các thiết bị
trong nhà chỉ với một chiếc smartphone hay máy tính bảng.
1.1.1.2. Các thành phần cơ bản trong hệ thống nhà thông minh
Như chúng ta đã biết một ngôi nhà hoàn chỉnh có rất nhiều thành phần, để có một ngôi
nhà thông minh hiện đại chúng ta phải đảm bảo các thành phần trong hệ thống.
1.1.1.2.1. Hệ thống quản lý chiếu sáng
Các thiết bị chiếu sáng như bóng đèn sợi đốt, đèn neon, đèn ngủ, trang trí…được
sử dụng rất nhiều. Vì vậy nếu phối hợp chiếu sáng không hợp lý sẽ dẫn tới bị “ô nhiễm”
ánh sáng. Ngoài ra, việc chiếu sáng như vậy còn gây lãng phí điện, giảm tuổi thọ thiết bị.
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Bên cạnh đó số lượng đèn dùng để chiếu sáng là khá lớn, gia chủ sẽ gặp những bất tiện
nhỏ trong việc bật tắt, điều chỉnh độ sáng cho phù hợp.
Hệ thống chiếu sáng sẽ được tích hợp chung với các hệ thống khác hoặc sẽ được
tách riêng ra để điều khiển độc lập. Các giải pháp đều nhằm tối ưu hóa hệ thống và giúp
gia chủ điều khiển dễ dàng hơn. Các giải pháp kết hợp sẽ được tính đến để tự động hóa tới
mức tối đa.
1.1.1.2.2. Hệ thống kiểm soát vào ra
Khi gia chủ đi vắng, việc kiểm soát các hệ thống vào ra trong ngôi nhà là rất quan
trọng, giúp đề phòng trộm v.v… Ngôi nhà thông minh cung cấp hệ thống kiểm soát vào ra
cho phép chủ nhà quản lý và cấp quyền “đăng nhập” cho các thành viên trong gia đình và
người thân.
Hệ thống cửa ra vào ở các phòng sẽ được lắp đặt các khóa vân tay hoặc khóa phím
v.v… nhằm nhận dạng người trong nhà hoặc khách để cấp quyền “đăng nhập”. Ngoài ra,
còn có thể dùng hệ thống nhận diện khuôn mặt hay giọng nói tùy vào phòng riêng của mỗi
người.
Mỗi khi có sự kiện mới, hệ thống kiểm soát ra vào này cũng sẽ kích hoạt các hệ
thống khác để lưu giữ các thay đổi do người dùng tạo ra.
1.1.1.2.3. Hệ thống quan sát, thông tin liên lạc
Một ngôi nhà bình thường sẽ có từ 4 đến 5 phòng kín, và do vậy sẽ có một vài vấn
đề khó khăn khi giao tiếp từ phòng này sang phòng khác. Một hệ thống thông tin liên lạc
nội bộ có thể giúp giải quyết vấn đề này.
Hệ thống liên lạc nội bộ đơn giản có thể là các điện thoại cố định hoặc điện thoại
mẹ bồng con. Ngoài chức năng liên lạc trong nhà, hệ thống này cần được kết nối với mạng

điện thoại để tiện cho việc giao tiếp và công việc hơn, để làm việc này cần đến một bộ
chuyển kênh.
Hệ thống quan sát sẽ giúp việc kiểm soát an ninh, người vào/ra ngôi nhà…giúp cho
gia chủ nhận diện khách nhanh chóng thông qua camera.
1.1.1.2.4. Hệ thống giải trí đa phương tiện
Ngôi nhà là nơi sinh hoạt của một gia đình có thể gồm nhiều thế hệ và mỗi thế hệ
lại có nhu cầu giải trí khác nhau. Do đó, một hệ thống giải trí đa phương tiện sẽ cung cấp
cho các thành viên những hoạt động giải trí phù hợp…
1.1.1.2.5. Hệ thống quản lý cấp điện, nước, gas
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Đối với một ngôi nhà bình thường thì việc cung cấp và đo lường các chỉ số điện
nước đều phải thông qua các cơ quan nhà nước.
Ngôi nhà thông minh cung cấp giải pháp nhằm đo lường và báo lại các thông số
điện, nước thường xuyên, kết hợp với hệ thống quản lý chiếu sáng và hệ thống kiểm soát
vào ra, từ đó tự động bật/tắt các thiết bị trong nhà nhằm tiết kiệm năng lượng. Ngoài ra,
các cảm biến sẽ giúp hạn chế và cảnh báo các nguy cơ khác như rò rỉ gas, mực nước ở bể
chứa thấp, bể đường ống nước, cháy chập điện…
1.1.1.2.6. Hệ thống cảm biến và báo động, báo cháy
Hệ thống các cảm biến là thành phần quan trọng trong bất kì hệ thống nào của ngôi
nhà, các cảm biến có nhiệm vụ gửi các thông số đo được về cho bộ xử lý trung tâm để có
giải pháp phù hợp với từng gói dữ liệu và xử lý từng tình huống tương ứng.

Các cảm biến cơ bản như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến gas, cảm biến áp
suất, cảm biến hồng ngoại…
1.1.1.2.7. Hệ thống điều hòa không khí, kiểm soát môi trường
Thông thường thì một ngôi nhà cần có những không gian xanh, nó không chỉ giúp
các thành viên trong gia đình thư giãn mà còn giúp điều hòa không khí. Việc xây dựng và
duy trì màu xanh trong ngôi nhà là cần thiết, do đó hệ thống điều hòa không khí và kiểm
soát môi trường sẽ giúp ích rất nhiều trong việc chăm sóc cây như độ ẩm cần thiết, hay là
ánh sáng phù hợp…
1.1.1.2.8. Hệ thống các công tắc điều khiển trạng thái
Hệ thống các công tắc và bảng hiển thị sẽ cung cấp thông tin cũng như nhận lệnh
điều khiển từ gia chủ. Đảm bảo sự tương tác hai chiều giữa các thành viên và hệ thống tự
động. Hệ thống bao gồm: các điều khiển từ xa, các công tắc gắn tường, các bảng điều
khiển tương tác HMI, điện thoại thông minh…
1.1.1.2.9. Hệ thống mạng, xử lý trung tâm và sự kết hợp hoạt động
Ngôi nhà thông minh được đánh giá cao và khác hẳn những ngôi nhà bình thường
là do nó được trang bị một hệ thống mạng điều khiển và toàn bộ các thay đổi và điều
khiển tự động trong ngôi nhà được xử lý đồng nhất thông qua hệ thống mạng và xử lý
trung tâm. Nó có vai trò quan trọng, làm nhiệm vụ liên kết các hệ thống khác trong ngôi
nhà lại với nhau, điều phối của hệ thống chấp hành một cách nhịp nhàng theo các điều
kiện tác động được lập trình từ trước. Chúng ta gọi đó là các hoạt cảnh – hay là các điều
kiện môi trường trong ngôi nhà. Một vài sự kết hợp tiêu biểu:

SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Hệ thống chiếu sáng với Hệ thống xử lý trung tâm có thể được lập trình theo thói
quen của người sử dụng. Các thiết bị chiếu sáng sẽ hoạt động theo chu trình thời gian đặt
trước.
Hệ thống chiếu sáng kết hợp với Hệ thống cảm biến cung cấp khả năng tự động
điều khiển ánh sáng như: đèn tự động tắt khi không có người trong phòng, một số khu vực
tự sáng đèn khi qua 18h…
Hệ thống cảnh báo kết hợp với hệ thống chiếu sáng: khi có vấn đề xảy ra như cháy
nổ, phát hiện ăn trộm…các bóng đèn sẽ chớp sáng liên tục, đồng thời sẽ có tiếng còi báo
hiệu.
Hệ thống cảm biến kết hợp với hệ thống xử lý trung tâm báo cáo tình trạng lưu trữ
điện trong các UPS, báo cáo mực nước trong bồn chứa…nhằm đảm bảo nguồn cung cho
nhu cầu sinh hoạt hằng ngày.
Hệ thống giải trí đa phương tiện kết hợp với hệ thống chiếu sáng nhằm đem lại
những giây phút thư giãn cho thành viên trong gia đình.
1.1.2. Lịch sử phát triển nhà thông minh trên thế giới
Tiền đề cho hệ thống tự động nhà cửa/ nhà thông minh chính là thiết bị điều khiển
từ xa không dây. Được giới thiệu năm 1898 bởi Nikola Tesla, khi đó ông đã điều khiển
mô hình thu nhỏ của một chiếc thuyền bằng cách gửi đi sóng radio qua điều khiển từ
xa.
Thế kỷ 20 bắt đầu với sự phát triển bùng nổ của các thiết bị gia dụng, ví dụ như máy
hút bụi chạy bằng động cơ (1901) và máy hút bụi chạy bằng điện (1907). Hai thập kỷ
tiếp theo là một cuộc cách mạng thiết bị gia dụng, sự xuất hiện của tủ lạnh, máy sấy,
máy giặt,... Tuy nhiên, giá thành rất đắt đỏ và việc sở hữu những món hàng xa xỉ chỉ
xuất hiện ở những gia đình giàu có.
Những năm 1930, ý tưởng về tự động hóa nhà ở được khơi gợi lên, nhưng phải đến
năm 1966, hệ thống tự động hóa căn nhà đầu tiên mang tên EchoIV mới được phát triển
bởi Jim Sutherland. Hệ thống này giúp chủ nhà lên danh sách mua hàng, điều chỉnh nhiệt
độ các phòng, bật và tắt các thiết bị gia dụng. Nhưng đáng tiếc là hệ thống này chưa bao

giờ được bán ra thị trường.

SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Năm 1969, bếp máy tính Honeywell ra đời. Chức năng của sản phẩm này là tạo ra các
công thức món ăn, nhưng chiếc bếp này đã không đạt được thành công về thương mại do
giá thành quá đắt đỏ.
Bước ngoặt lớn đầu tiên đã xảy ra vào năm 1971 khi bộ vi xử lý ra đời, khiến cho
giá các thiết bị điện tử giảm mạnh. Điều này cũng đồng nghĩa với việc mọi người có khả
năng được tiếp cận với công nghệ dễ dàng hơn. Nhờ có bước phát triển thần kì ấy, khái
niệm "nhà thông minh" lần đầu tiên được đưa ra vào năm 1984 bởi Hội Liên Hiệp Xây
dựng Hoa Kỳ.
Trong suốt thập niên 90, công nghệ dành cho người cao tuổi đã là một chủ đề được tập
trung nghiên cứu, trong đó người ta cố gắng kết hợp giữa kỹ thuật hiện đại và khoa học về
tuổi già để tạo ra các công nghệ phục vụ cho người cao tuổi. Chính sự tập trung nghiên
cứu này cũng đóng góp vào việc phát triển các tiện nghi gia đình, thiết bị gia dụng, điện tử
điện lạnh. Trong khoảng thời gian này, nhu cầu kết nối các thiết bị gia dụng cũng bắt đầu
xuất hiện. Năm 1993, mạng lưới kết nối các thiết bị tại nhà không dây đầu tiên được xây
dựng bởi Fujieda, mang đến bước phát triển lớn cho hệ thống không dây ngày nay....
Đến cuối thể kỷ 20, thuật ngữ Domotics được sáng tạo và sử dụng để miêu tả việc
các sản phẩm đồ gia dụng được kết hợp với máy tính và robot, tạo thành một hệ thống và
phối hợp để quản lý các công việc trong gia đình. Năm 1998, Ngôi nhà Thiên niên kỷ

(Integer millennium house) được mở cửa trưng bày. Căn nhà mẫu này minh họa cho việc
một căn nhà có thể được tích hợp công nghệ như thế nào, với các hệ thống sưởi ấm, quản
lý đất trồng, các thiết bị an ninh, chiếu sáng và cửa đều được điều khiển tự động.
Mười năm sau, khi mạng Internet phát triển mạnh mẽ và trở nên phổ biến, người ta bắt
đầu đi vào nghiên cứu để tìm ra cách kết nối hệ thống điều khiển tự động hóa căn nhà với
mạng Internet. Hiroshi Kanma và các đồng sự đã đề xuất việc hệ thống được điều khiển
thông qua bluetooth vào năm 2003. Năm 2006, hệ thống mạng lưới phức hợp các sản
phẩm gia dụng được giới thiệu. Mạng lưới này sử dụng bluetooth hoặc mạng điện thoại để
gửi dữ liệu cho nhà cung cấp và truyền dẫn trở về căn nhà của người sử dụng. Bằng cách
thức này, người dùng có thể điểu khiển các thiết bị trong nhà kể cả khi ở bên ngoài.
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

H1.1. Mô tả hệ thống mạng lưới sử dụng mạng không dây
Khi các thiết bị công nghệ dần có giá thành rẻ hơn, chúng cũng được tích hợp nhiều
hơn vào căn nhà của chúng ta. Cùng với sự phổ biến ấy, ngày càng có nhiều công ty đầu
tư vào việc nghiên cứu nâng cấp và phát triển các công nghệ này để chúng hoạt động hiệu
quả hơn và có giá thành hấp dẫn hơn với người dùng.
Hiên nay, công nghệ tự động hóa nhà ở xuất hiện gần như khắp mọi nơi, chúng ta thậm
chí đôi khi còn chẳng nhận ra. Giờ đây, rất nhiều người trong chúng ta đã có thể điều
khiển ti vi, hệ thống sưởi, chuông báo động, đèn chiếu sáng, cửa ra vào từ điện thoại thông
minh và các bộ điều khiển. Với sự phát triển như vũ bão này, có thể nói rằng những bước
tiến này làm thay đổi công nghệ nhà thông minh, trong tương lai sẽ không còn bất kỳ giới

hạn nào ngoài chính trí tưởng tượng của con người.
1.1.3. Sự phát triển nhà thông minh ở trong nước
Tại Việt Nam, cùng với xu hướng tăng trưởng mạnh của thị trường, nhà thông
minh đang dần trở thành một lĩnh vực hấp dẫn mà không “đại gia" công nghệ nào muốn
bỏ qua, trong đó có các doanh nghiệp công nghệ Việt. Thị trường nhà thông minh ở Việt
Nam lại đang cạnh tranh khốc liệt với sự góp mặt của hàng loạt các thương hiệu ngoài
nước lẫn trong nước.
Tuy nhiên trở ngại rất lớn để người Việt có thể sở hữu ngôi nhà thông minh đến từ
nước ngoài đó chính là chi phí. Ước tính chi phí dành cho một ngôi nhà thông minh đến từ
nước ngoài có giá thấp nhất là 25000 USD ~ hơn 500 triệu đồng. Ngoài ra có một trở ngại
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

không nhỏ đó là các giải pháp này chưa thực sự phù hợp với hệ thống hạ tầng và xây dựng
tại Việt Nam.
Chính vì vậy, một số doanh nghiệp Việt hiện nay đang cố gắng xây dựng nên một
thương hiệu nhà thông minh "Made in Vietnam" xứng tầm cạnh tranh với các thương hiệu
đến từ nước ngoài, mang lại cho người Việt cơ hội trải nghiệm và sử dụng hệ thống nhà
thông minh hoàn hảo về chất lượng cũng như chi phí hợp lý nhất. Sau đây chúng ta hãy
điểm mặt qua 1 số thương hiệu nhà thông minh đình đám tại Việt Nam.
Nhà thông minh BKAV là sản phẩm của tập đoàn công nghệ BKAV. Ngay từ khi ra
mắt, Smarthome BKAV được tập trung vào phân khúc cao cấp trên thị trường, cạnh tranh
trực tiếp với các sản phẩm smarthome đến từ nước ngoài với chi phí tương đương. Điều

này cũng là thách thức không nhỏ với BKAV trong việc đưa nhà thông minh - smarthome
đến gần hơn với người dùng Việt Nam.
Đại điện Tập đoàn công nghệ Bkav, ông Vũ Thanh Thắng cho biết Bkav đã tham gia
vào việc phát triển các thiết bị và phần mềm về SmartHome từ năm 2004, đã nhận ra và
dự đoán xu hướng IoT từ hơn 10 năm trước và giải pháp nhà thông minh Bkav đến nay đã
hoàn chỉnh, sẵn sàng phục vụ mọi nhu cầu của người dân đối với một ngôi nhà thông
minh: điều hoà, đèn mành, an ninh, giải trí, trí tuệ nhân tạo… Với nhu cầu ngày càng cao,
ông Thắng cho rằng IoT sẽ sớm bùng nổ trong tương lai gần.
Khác với BKAV, nhà thông minh Lumi tập trung mạnh vào phân khúc nhà thông minh
trung và cao cấp trên thị trường Việt Nam. Ra mắt công tắc cảm ứng và giải pháp nhà
thông minh ra thị trường đầu năm 2012, sau 4 năm xây dựng và phát triển, Lumi đã vươn
lên trở thành nhà cung cấp sản phẩm công tắc điện cảm ứng, thiết bị điện thông minh và
giải pháp nhà thông minh có thị phần lớn nhất trong phân khúc trung và cao cấp tại Việt
Nam.
Ra đời dưới sự tìm tòi, nghiên cứu và sáng tạo không ngừng bởi 3 cựu thành viên
Robocon Bách Khoa 2008, Lumi tự hào là sản phẩm công nghệ cao made in Việt Nam.
Chiếc công tắc cảm ứngđiều khiển từ xa của Lumi đã dần xuất hiện trong những công
trình, những dự án bất động sản lớn trên cả nước như: Times City, Royal City,...
Mặc dù là một miếng bánh tiềm năng nhưng theo ông Nguyễn Đức Tài – Tổng giám
đốc Công ty Cổ phần Lumi Việt Nam cho biết: đây mới là giai đoạn “giáo dục” thị trường,
trong khoảng 3 – 5 năm tới, nhà thông minh mới thực sự phát triển mạnh mẽ ở nước ta.
Hạn chế lớn của thị trường nhà thông minh ở Việt Nam hiện nay là ít có nhà cung cấp giải
pháp đồng bộ, đa phần là đối tác ủy quyền của các hãng cung cấp giải pháp của nước
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 10


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

ngoài. Trong khi đó, các doanh nghiệp công nghệ Việt Nam hiện nay thiên về cung cấp
một số giải pháp như giải pháp về an ninh, an toàn, điều khiển thiết bị điện thông qua
smartphone… và thường thì mỗi doanh nghiệp chỉ có một thế mạnh riêng.
Ngoài 2 ông lớn Lumi và BKAV, Acis cũng là 1 thương hiệu nhà thông minh Việt
Nam được biết đến như một đơn vị startup công nghệ thành công. Ra đời với sự nghiên
cứu tìm tòi của các cựu sinh viên Bách Khoa TP HCM, Acis tự hào là sản phẩm nhà thông
minh thương hiệu Việt, có trụ sở tại TP HCM.
Acis là đơn vị nghiên cứu và phát triển rất thành công giải pháp nhà thông minh Easy
control, giải pháp smarthome không dây độc quyền. Ông Nguyễn Thanh Đồng, giám đốc
điều hành công ty CP công nghệ Acis Việt Nam, qua một cuộc phỏng vấn trên báo “Thanh
niên” cho biết ông đã theo đuổi ý tưởng phát triển một giải pháp nhà thông minh
Smarthome từ khi chưa tốt nghiệp đại học.
Cho đến thời điểm này, theo nhận xét của ông Thanh Đồng, ACIS chiếm khoảng 70 –
80% thị phần nhà thông minh ở khu vực phía Nam. Giám đốc Điều hành của ACIS cho
biết hiện tại công ty có 30 nhân viên, doanh thu 10 tỉ đồng/năm và đã thực hiện gần 400
công trình từ năm 2014. Cho đến năm 2016 thì thương hiệu nhà thông minh Acis đã đi
khắp các tỉnh thành Việt Nam từ Nam ra Bắc với rất nhiều công trình từ lớn đến nhỏ.
Công nghệ nhà thông minh smarthome vốn là lĩnh vực tưởng như Việt Nam khó bắt
kịp về mặt công nghệ đối với Mỹ, Nhật Bản hay Israel. Tuy nhiên, ACIS lại là một trong
những thương hiệu hiếm hoi chứng tỏ tầm vóc của mình. Đặc biệt, “cuộc cách mạng” của
ACIS là sự song hành giữa chất lượng và giá cả. Với chỉ khoảng 20 – 30 triệu đồng cho
một dự án nhà riêng và tầm 100 triệu cho biệt thự, ACIS rõ ràng có lợi thế giá cả cạnh
tranh hơn nhiều so với những công trình tiêu tốn ít nhất 150 triệu tới ngưỡng 500 – 700
triệu của các công nghệ nước ngoài. Tất nhiên, việc bảo hành 5 năm là cách ACIS chứng
tỏ sự đảm bảo về sự bền bỉ.
Ngoài những cái tên kể trên, thị trường nhà thông minh tại Việt Nam còn có sự góp
mặt của các sản phẩm thiết bị điện thông minh vàgiải pháp nhà thông minh giá rẻ đến từ

Trung Quốc. Tuy nhiên, chất lượng những sản phẩm này chưa được đánh giá cao trên thị
trường. Những cái tên phải kể đến như Kawa, Broadlink, Bluetech, ..
Các hệ thống điểu khiển ứng dụng cho nhà thông minh
1.2.1. X10 – Công nghệ điều khiển thiết bị kỹ thuật số
1.2.

SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

H1.2. X10 – Công nghệ điều khiển thiết bị kỹ thuật số
X10 là công nghệ điều khiển thiết bị điện kỹ thuật số. Khi mới ra mắt, X10 dựa vào giao
thức truyền tín hiệu trong đường điện. Các module X10 giao tiếp với nhau qua mạng điện
trong nhà. Nhà thông minh X10 được điều khiển hoàn toàn bằng mã lệnh truyền trên cáp
cấp nguồn điện đến từng thiết bị, theo nguyên tắc đặt mã là một chữ cái từ A đến Z và chữ
số từ 1 đến 16. Người dùng có thể thiết lập 256 mã lệnh dựa vào lượng ký tự và chữ số.
Mỗi mã mã lệnh có thể gán cho một hoặc nhiều thiết bị với các lệnh điều khiển khác nhau
(như bật, tắt…)Dần dần, công nghệ X10 đã được cải tiến để sử dụng sóng radio nhiều hơn
và cho phép điều khiển ngôi nhà thông qua Internet. X10 tham gia vào mọi hệ thống điều
khiển trong tòa nhà: như Hệ thống điều hòa không khí, Hệ thống điều khiển ánh sáng, Hệ
thống điều khiển cổng vào/ra, Hệ thống điều khiển đảm bảo an toàn.
Hệ thống thiết bị của X10 bao gồm 1 bộ điều khiển từ xa nối với máy tính và 1 bộ nhận
sóng radio để truyền và nhận tín hiệu X10 từ tất cả các module. Các module lại có 1
module điều khiển đèn dây tóc (để chỉnh độ sáng), 1 module ngầm điều khiển 2 đèn neon;

1 module điều khiển các thiết bị khác như bình nước nóng, điều hoà, máy giặt… . Hệ
thống còn có các bộ cảm ứng chuyển động để bật đèn ở những chỗ thích hợp như cầu

SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

thang, nhà kho và module chuông chỉ hoạt động khi cảm biến chuyển động phát hiện có
người.
Ưu điểm lớn nhất của hệ thống nhà thông minh X10 chính là mức giá thành không quá đắt
đỏ: Bạn có thể có một hệ thống tự động hoá hoàn chỉnh cho nhà mình với chi phí chỉ trên
dưới 1000 USD. Tuy nhiên, tính bảo mật và an ninh của công nghệ này không cao, chủ
yếu phù hợp với yêu cầu điều khiển các thiết bị gia dụng.
1.2.2. Z-Wave – Công nghệ sóng vô tuyến

H1.3. Z-Wave – Công nghệ sóng vô tuyến
Z-Wave sử dụng các mạch điều khiển có gắn chip truyền, nhận tín hiệu với khả năng
truyền thông tin trên tần số 900 megaHertz. Về cơ bản, Z-Wave kết hợp các module sử
dụng sóng vô tuyến để tạo ra một mạng lưới tổ ong và một chiếc điều khiển từ xa. Mỗi
một module chính là một trạm thu phát tín hiệu, chúng lặp lại tín hiệu nhận được và
phát đi tiếp để các module khác tiếp nhận và mở rộng hệ thống.
Các module Z-Wave bao gồm các module đèn, module thiết bị dùng điện lớn và các
công tắc gắn trên tường. Tất cả đều là module 2 chiều, không chỉ nhận mà còn phát tín
hiệu để khẳng định tình trạng hoạt động. Z-Wave hỗ trợ tới 64 thiết bị trong mạng.

Nhờ đó, bạn có thể tắt đèn, chỉnh tối, đặt thời gian hoạt động và điều khiển bất cứ thiết
bị nào từ bất cứ đâu trong nhà.
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Ban đầu, hệ thống smarthome Z-Wave mới chỉ dừng lại ở việc điều khiển đèn điện
trong nhà và các thiết bị nhỏ khác. Tuy nhiên, các nhà sản xuất phần mềm như
HomeSeer Technologies, đã phát triển một phần mềm sử dụng con chip của Z-Wave.
Với phần mềm này, người sử dụng có thể kiểm soát mọi thiết bị có gắn Z-Wave của họ
từ máy tính cá nhân thông qua kết nối Internet.
So với các thiết bị X10 tương đương, các thiết bị Z-Wave có giá đắt hơn nhiều. Một bộ
sản phẩm khởi đầu của HomeSeer gồm phần mềm, bộ điều khiển vi tính, 1 điều khiển
từ xa và 1 module đèn có giá 199 USD. Trong khi đó, 1 bộ sản phẩm tương tự của
Sylvania, nhưng thiếu phần mềm và bộ điều khiển vi tính, có giá bán 129 USD. Tuy
nhiên, nhờ cơ chế hoạt động giống một mạng nội bộ, hệ thống Z-Wave đã có độ tin
cậy hơn so với những hệ thống kiểm soát tự động khác.
1.2.3. ZigBee – Công nghệ giao thức không dây đơn băng tân

H1.4. ZigBee – Công nghệ giao thức không dây đơn băng tân
Với ZigBee người dùng không phải đầu tư nhiều
Công nghệ ZigBee là tập hợp các giao thức giao tiếp mạng không dây khoảng cách ngắn
có tốc độ truyền dữ liệu thấp. Hầu hết các thiết bị Zigbee sử dụng chuẩn không dây IEEE
802.15.4 (một chuẩn giá rẻ, băng thông nhỏ dành cho truyền tin) và hoạt động trên 3 dãy

tần số là 868MHz, 915 MHz và 2.4GHz.Tuy nhiên, cũng vì vậy mà tốc độ đường truyền
của ZigBee khá thấp (khoảng 256 Kb/giây), chủ yếu là truyền và nhận các lệnh đơn giản
trong phạm vi hoạt động vài trăm mét.

SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Nhà thông minh sử dụng công nghệ ZigBee có hệ thống kiểm soát hệ thống đèn, thiết bị
phát hiện khói lửa, bộ cảm biến nhiệt, điều khiển video và âm thanh, hệ thống bình phun
nước cứu hoả và một vài ứng dụng an ninh khác.
Với công nghệ mã hoá 128 bit và chú trọng nhiều tính năng bảo mật, mạng ZigBee ít có
nguy cơ bị xâm nhập hay bị nhiễu. Không những thế, ZigBee đòi hỏi năng lượng thấp hơn
Bluetooth nên sử dụng một nguồn năng lượng điện vô cùng nhỏ để hoạt động và đảm bảo
độ bền rất cao.
Do chi phí đầu tư ban đầu không cao nên Zigbee đã giải quyết khá tốt vấn đề giá thành sản
phẩm, tiêu thụ điện năng thấp mà có tính bảo mật tương đối ổn định. Trong tương lai,
công nghệ này sẽ tiếp tục mở rộng sang nhiều lĩnh vực khác như tự động hóa công nghiệp
và hỗ trợ các hoạt động theo dõi bệnh nhân ở bệnh viện.
1.2.4. Insteon – Công nghệ giao thức không dây sử dụng 2 băng tần mạng

H1.5. Các thiết bị cho nhà thông minh Insteon
Nếu như, ZigBee là công nghệ giao thức đơn băng tần thì Insteon sử dụng 2 băng tần
mạng, tập trung vào các ứng dụng băng thông rộng. Được phát triển từ công nghệ nhà

thông minh X10, Insteon còn có khả năng hoạt động chung với thiết bị dùng công nghệ
X10.Insteon sử dụng công nghệ xử lý tín hiệu số hiện đại để mã hóa và truyền bản tin giữa
2 thiết bị với tốc độ cao. Đây cũng được coi là mạng lưới kết hợp giữa hệ thống thu phát
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

điều khiển không dây và hệ thống dây dẫn điện hiện tại trong nhà. Do vậy, Insteon không
dễ bị gây nhiễu như các hệ thống một băng tần khác .
Hệ thống nhà thông minh Insteon có đầy đủ các ứng dụng như: Theo dõi và điều khiển từ
xa hệ thống ánh sáng, Các bộ cảm biến kết hợp với giao diện cảnh báo an ninh, Các bộ
cảm biến đo các thông số (mực nước, độ ẩm, nhiệt độ), Điều khiển ra vào tòa nhà (hệ
thống khóa), Điều khiển và quản lý hệ thống lò sưởi và máy lạnh, Điều khiển hệ thống âm
thanh và hình ảnh, Tiết kiệm năng lượng…
Insteon không cần sử dụng đến máy tính nối mạng nên hết sức tiện lợi. Kết nối giữa hai
thiết bị Insteon đơn giản bằng cách nhấn nut On trên thiết bị thứ nhất khoảng 10 giây, sau
đó lại nhấn nút On trên thiết bị thứ hai 10 giây.
Mạng Insteon có tính bảo mật cao: tất cả các tín hiệu truyền dẫn đều được mã hoá, khiến
các thiết bị hoạt động ổn định và độc lập. Đặc biệt, các sản phẩm Insteon có giá cao hơn
X10 một chút. Giá cho một thiết bị Insteon dự kiến không quá 30 USD.
Để đáp ứng khả năng điều khiển, tích hợp toàn bộ hệ thống chiếu sáng và thiết bị gia dụng
nhà thông minh công nghệ Insteon chắc chắn sẽ là một sự lựa chọn hàng đầu cho những
người tiêu dùng thông minh.

SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU HỆ ĐIỀU HÀNH LINUX VÀ ỨNG DỤNG MÁY
TÍNH NHÚNG
2.1. Nghiên cứu hệ điều hành linux
2.1.1. Lịch sử phát triển củaLinux
Linux bắt nguồn từ một hệ điều hành lớn hơn có tên là Unix. Unix là một trong những
hệ điều hành được sử dụng rộng rãi nhất thế giới do tính ổn định và khả năng hỗ trợ của
nó. Ban đầu hệ điều hành Unix đã được phát triển như một hệ điều hành đa nhiệm cho
các máy mini và các máy lớn (mainframe) trong những năm 70. Cho tới nay nó đã được
phát triển trở thành một hệ điều hành phổ dụng trên toàn thế giới, mặc dù với giao diện
chưa thân thiện và chưa được chuẩn hóa hoàntoàn.
Linux là phiên bản Unix được cung cấp miễn phí, ban đầu được phát triển bởi Linus
Torvald năm 1991 khi còn là một sinh viên của trường đại học Helssinki Phần Lan. Hiện
nay, Linus làm việc tại tập đoàn Transmeta và tiếp tục phát triển nhân hệ điều hành Linux
(Linux kernel).
Khi Linus tung ra phiên bản miễn phí đầu tiên của Linux trên Internet, vô tình đã tạo ra
một làn sóng phát triển phần mềm lớn nhất từ trước đến nay trên phạm vi toàn cầu. Hiện
nay, Linux được phát triển và bảo trì bởi một nhóm hàng nghìn lập trình viên cộng tác
chặt chẽ với nhau qua Internet. Nhiều công ty đã xuất hiện, cung cấp Linux dưới dạng gói
phần mềm dễ cài đặt, hoặc cung cấp các máy tính đã cài đặt sẵn Linux.
Tháng 11 năm 1991, Linus đưa ra bản chính thức đầu tiên của Linux, phiên bản

0.02. Ở phiên bản này, Linus đã có thể chạy bash và gcc (trình dịch C GNU) nhưng
mới chỉ dừng lại ở đó. Hệ thống chưa có các hỗ trợ người dùng và tài liệu hướng dẫn.
Các số hiệu phiên bản không ngừng gia tăng cùng với việc bổ sung thêm các tính năng
mới.
Sau ba năm nhân Linux ra đời, đến ngày 14-3-1994, hệ điều hành Linux phiên bản 1.0
được phổ biến, đây là phiên bản tương đối ổn định. Thành công lớn nhất của Linux 1.0 là
nó đã hỗ trợ giao thức mạng TCP/IP chuẩn Unix, sánh với giao thức socket BSD – tương
thích cho lập trình mạng. Trình điều khiển thiết bị đã được bổ sung để chạy IP trên một
mạng Ethernet hoặc trên tuyến đơn hoặc qua modem. Hệ thống file trong Linux 1.0 đã
vượt xa hệ thống file của Minix thông thường, ngoài ra đã hỗ trợ điều khiển SCSI truy
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 17


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

nhập đĩa tốc độ cao. Điều khiển bộ nhớ ảo đã được mở rộng để hỗ trợ điều khiển trang
cho các file swap và ánh xạ bộ nhớ của file đặc quyền (chỉ có một ánh xạ bộ nhớ chỉ đọc
được thi hành trong Linux1.0)
Vào tháng 3-1995, nhân 1.2 được phổ biến. Điều đáng kể của Linux 1.2 so với Linux
1.0 ở chỗ nó hỗ trợ một phạm vi rộng và phong phú phần cứng, bao gồm cả kiến trúc
tuyến phần cứng PCI mới. Nhân Linux 1.2 là nhân kết thúc dòng nhân Linux chỉ hỗ trợ
PC.
Một điều cần lưu ý về cách đánh chỉ số các dòng nhân Linux. Hệ thống chỉ số được
chia thành một số mức, chẳng hạn hai mức như 2.4 hoặc ba mức 2.2.5. Trong cách đánh
chỉ số như vậy, quy ước rằng với các chỉ số từ mức thứ hai trở đi, nếu là số chẵn thì dòng

nhân đó đã khá ổn định và tương đối hoàn thiện, còn nếu là số lẻ thì dòng nhân đó vẫn
đang được phát triểntiếp.
Tháng 6-1996, nhân Linux 2.0 được phổ biến. Có hai đặc trưng nổi bật của Linux 2.0
là hỗ trợ kiến trúc phức hợp, bao gồm cả cổng Alpha 64-bit đầy đủ, và hỗ trợ kiến trúc đa
bộ xử lý. Phân phối nhân Linux 2.0 cũng chỉ thi hành được trên bộ xử lý Motorola 68000
và kiến trúc SPARC của SUN. Các thi hành của Linux dựa trên vi nhân GNU Mach cũng
chạy trên PC vàPowerMac.
Tới năm 2000, nhân Linux 2.4 được phổ biến. Một trong đặc điểm được quan tâm của
nhân này là nó hỗ trợ mã ký tự Unicode 32 bit, rất thuận lợi cho việc xây dựng các giải
pháp toàn diện và triệt để đối với vấn đề ngôn ngữ tự nhiên trên phạm vi toàn thế giới.
Với phiên bản Linux 2.2.6, bạn có thể làm việc trên môi trường đồ hoạ với các ứng
dụng cao cấp như: các tiện ích đồ hoạ và nhiều tiện ích khác.
Linux khó có thể thành công được như hiện nay nếu không có các công cụ GNU của
Tổ chức phần mềm miễn phí (Free Software Foundation). Trình dịch gcc của GNU đã
giúp cho việc viết mã của Linux dễ dàng hơn rất nhiều. Thậm chí tổ chức này đã yêu cầu
các bản Linux với các tiện ích kèm theo phải gọi là GNU/Linux.
Hệ điều hành Berkley Unix (BSD) cũng đóng một vai trò quan trọng đối với Linux
trong việc làm cho hệ điều hành này trở nên phổ biến như hiện nay. Hầu hết các tiện ích
đi kèm với Linux được chuyển sang từ BSD, đặc biệt là các công cụ về mạng và các tiện
ích.
Hiện nay, Linux là một hệ điều hành Unix đầy đủ và độc lập. Nó có thể chạy X
Window, TCP/IP, Emacs, Web, thư điện tử và các phần mềm khác. Hầu hết các phần
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

mềm miễn phí và thương mại đều được chuyển lên Linux. Rất nhiều các nhà phát triển
phần mềm đã bắt đầu chuyển sang viết trên Linux. Người ta đã thực hiện các phép đo
benchmarks trên các hệ Linux và thấy rằng chúng thực hiện nhanh hơn khi thực hiện trên
các trạm làm việc Sun Microsystems và Compaq, thậm chí nhiều khi còn nhanh hơn cả
trên Windows 98 và Windows NT. Thật khó có thể hình dung được hệ điều hành Unix “tí
hon” này phát triển nhanh như thế nào.
2.1.2. Ưu nhược điểm củaLinux
2.1.2.1. Những ưu điểm củaLinux
Nếu bạn đã có máy tính trong tay, đầu tiên bạn phải có một hệ điều hành cài đặt trên
đó bạn mới có thể sử dụng được các chương trình ứng dụng. Hệ điều hành là chương
trình điều hành mọi hoạt động trong máy tính của bạn, mọi chương trình ứng dụng khác
đều chạy trên nền của hệ điều hành này.
Sau đây là những lý do cho bạn lựa chọn hệ điều hành Linux cài đặt trên máy tính của
mình:
Linux là hệ điều hành mã nguồn mở, với nhiều tính năng giống các hệ điều hành
khác và được cung cấp miễn phí cho người sửdụng.
Linux đầy đủ: Tất cả những gì có ở IBM, SCO, Sun, … đều có ở Linux, như: C
compiler, perl interpeter, shell, TCP/IP, Proxy, firewall, tài liệu hướngdẫn,…
Linux rất mềm dẻo trong cấu hình, thông qua các tiện ích, dễ dàng sửa đổi ngay
cả nhân. Linux là hệ điều hành linh động, tin cậy, an toàn và được tiếp tục phát triển vởi
hàng ngàn lập trình viên trên toàn thế giới.
Linux được trợ giúp. Tài liệu giới thiệu Linux ngày càng nhiều, không thua kém
bất cứ một hệ điều hành nào khác. Linux được nhiều tổ chức và công ty lớn trên thế giới
sử dụng: IBM, HP, Cisco, Google, Amazon.com, …
Ngoài ra khi sử dụng hệ điều hành Linux các bạn còn có được các tính năng sau:
Tính ổn định: Linux có tính ổn định cao, đây là một trong những ưu điểm của
Linuxsovớicáchệđiềuhànhkhác.Tínhổnđịnhởđâycónghĩalànóítbịlỗikhisữ dụng so với hầu
hết các hệ điều hành khác. Người sử dụng Linux sẽ không phải lo lắng đến chuyện máy

tính của mình bị hiện tượng “treo cứng” khi đang sử dụng nữa. Thông thường lý do để
bạn bắt buộc phải khởi động lại hệ thống là do mất điện, nâng cấp phần cứng hoặc phần
mềm. Ngay cả server Linux phục vụ những mạng lớn (hàng trăm máy trạm) cũng hoạt
động rất ổnđịnh.
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Tính bảo mật: Khi làm việc trên Linux người dùng có thể yên tâm hơn về tính
bảo mật của hệ điều hành. Linux là hệ điều hành đa nhiệm, đa người dùng, điều này có
nghĩa là nhiều người sử dụng có thể vào phiên làm việc của mình trên cùng một máy vào
tại cùng một thời điểm. Linux cung cấp các mức bảo mật khác nhau cho người sử dụng.
Mỗi người sử dụng chỉ làm việc trên một không gian tài nguyên dành riêng, chỉ có người
quản trị hệ thống mới có quyền thay đổi trongmáy.
Tính hoàn chỉnh: Bản thân Linux đã được kèm theo các trình tiện ích cần thiết.
Tất cả các trình tiện ích mà bạn mong đợi đều có sẵn ở một dạng tương đương rất giống.
Trên Linux, các trình biên dịch như C, C++, … các hạt nhân hay TCP/IP đều được
chuẩnhoá.
Tính tương thích: Linux tương thích hầu như hoàn toàn với một số chuẩn UNIX
như IEEE POSIX.1, UNIX System V và BSD UNIX. Trên Linux bạn cũng có thể tìm thấy
các trình giả lập của DOS và Windows cho phép bạn có thể chạy các ứng dụng quen
thuộc trên DOS và Windows. Linux cũng hỗ trợ hầu hết các phần cứng máyPC.
Hệ điều hành 32 bit đầy đủ: Ngay từ đầu Linux đã là hệ điều hành 32 bit đầy đủ.
Điều đó có nghĩa là bạn không còn phải lo về các giới hạn bộ nhớ, các trình điều khiển

EMM hay các bộ nhớ mở rộng, … khi sử dụng Linux. Hiện nay đã có những phiên bản
Linux 64 bits chạy trên máy Alpha Digital hay UltraSparc.
Dễ cấu hình: Bạn không còn phải bận tâm về các giới hạn 640K và tiến hành tối
ưu hoá bộ nhớ mỗi lần cài đặt một trình điều khiển mới. Linux cho bạn hầu như toàn
quyền điều khiển về cách làm việc của hệthống.
Khả năng làm việc trên nhiều loại máy: Cấu hình phần cứng tối thiểu mà Linux
cần chỉ là chip 80386, 2MB bộ nhớ, 10-20 MB không gian đĩa để bắt đầu. Khi bạn càng
bổ sung phần cứng thì Linux chạy càng nhanh. Linux có khả năng chạy trên nhiều dòng
máy khác nhau như Apple Macintosh, Sun, Dec Alpha và PowerPC.
2.1.2.2. Nhược điểm củaLinux
Người dùng phải thànhthạo:
Trình tự cài đặt tự động, giao diện thân thiện với người dùng chỉ giảm nhẹ phần nào sự
phức tạm trong quá trình cài đặt phần mềm, tinh chỉnh màn hình, card âm thanh, card
mạng, . . . Đôi khi những công việc này bắt buộc bạn phải thao tác từ những dòng lệnh
cực kỳ "bí hiểm", nhàm chán và rất dễ nhầm lẫn (Trong khi HĐH Windows thì chỉ cần
theo thông báo rồi Next. . .next . . . I gree . . . next ,. . . . Finish là xong). Để cài đặt thành
công, đôi khi bạn phải bỏ ra rất nhiều thời gian để tham khảo và nghiêng cứu tài liệu. Vấn
đề chính là nằm ở chỗ chúng ta dùng máy vi tính, hầu hết ta đều dùng hệ điều hành
Windows, vì vậy, ta mang trong mình nặng tư tưởng của windows.
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp:

-

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Phần cứng ít được hỗtrợ.

Tuy đã cố gắng rất nhiều, nhưng bộ Linux của họ vẫn chưa có đủ trình điều khiển cho
tất cả các thiết bị phần cứng có trên thị trường.
Phần mềm ứng dụng chưa tinhxảo
Các phần mềm ứng dụng trên Linux rất sẵn và không mất tiền, nhưng đa số không tiện
dụng, không phong phú. Nhiều phần mềm ứng dụng thiếu các chức năng thông dụng,
đặc trưng mà người dùng đã quen với MicrosofrOffice.
Thiếu chuẩnhóa.
Do Linux toàn miễn phí nên bất cứ ai thích đều có thể tự mình đóng gói, phân phối
theo các của mình. Có hàng chục nhà phân phối khácnhau trên thị truờng, người dùng
trước khi cài đặt thường phải tự mình so sánh để tìm ra sản phẩm thích hợp.
Vì linux thuộc dự án phần mềm mã nguồn mỡ nên bất cứ ai cũng có thể tự mìng đóng
góp, chính sửa và thậm chí là phân phối lại.
-

Chính sách hỗ trợ khách hàng thiếu nhất quán và tốnkém.

Mặc dù không phải trả bản quyền, nhưng người dùng vẫn phải trả phi cho mỗi thắc
mắc cần được giải đáp từ nhà phân phối, cho dù đó chỉ là gọi qua điện thoại.
2.1.3. Kiến trúc của hệ điều hànhLinux

2.1.3.1.

Bộ não trung tâm (Kernel)

Là trung tâm điều khiển của hệ điều hành Linux, chứa các mã nguồn điều khiển hoạt
động của toàn bộ hệ thống. Bộ não trung tâm được phát triển không ngừng, thường có 2
phiên bản mới nhất, một bản dạng phát triển mới nhất và một bản ổn định mới nhất.

Kernel được thiết kế theo dạng modul, do vậy kích thước thật sự của Kernel rất nhỏ.
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 21


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Chúng chỉ tải những bộ phận cần thiết lên bộ nhớ, các bộ phận khác sẽ được tải nếu có
yêu cầu sử dụng. Nhờ vậy so với các hệ điều hành khác Linux không sử dụng lãng phí bộ
nhớ nhờ không tải mọi thứ lên mà không cần quan tâm nó có sử dụng không.
Kernel được xem là trái tim của hệ điều hành Linux, ban đầu nhân được phát triển cho
các CPU Intel 80386. Điểm mạnh của loại CPU này là khả năng quản lý bộ nhớ. Kernel
của Linux có thể truy xuất tới toàn bộ tính năng phần cứng của máy. Yêu cầu của các
chương trình cần rất nhiều bộ nhớ, trong khi hệ thống có ít bộ nhớ, hệ điều hành sử dụng
không gian đĩa hoán đổi (swap space) để lưu trữ các dữ liệu xử lý của chương trình. Swap
space cho phép ghi các trang của bộ nhớ xuất các vị trí dành sẵn trong đĩa và xem nó như
phần mở rộng của vùng nhớ chính. Bên cạnh sử dụng swap space, Linux còn hỗ trợ các
đặc tính sau:
Bảo vệ vùng nhớ giữa các tiến trình, điều này không cho phép một tiến trình làm tắt
toàn bộ hệthống.
- Chỉ tải các chương trình khi có yêucầu.
2.1.3.2. Shell
-

Shell cung cấp tập lệnh cho người dùng thao tác với kernel để thực hiện công việc.
Shell đọc các lệnh từ người dùng và xử lý. Ngoài ra shell còn cung cấp một số đặc tính

khác như: chuyển hướng xuất nhập, ngôn ngữ lệnh để tạo các tập tin lệnh tương tự tập tin
bat trongDOS.
Có nhiều loại shell được dùng trong Linux. Điểm quan trọng để phân biệt các shell với
nhau là bộ lệnh của mỗi shell. Ví dụ, C shell thì sử dụng các lệnh tương tự ngôn ngữ C,
Bourne Shell thì dùng ngôn ngữ lệnh khác.
Shell sử dụng chính trong Linux là GNU Bourne Again Shell (bash). Shell này là shell
phát triển từ Bourne Shell, là shell sử dụng chính trong các hệ thống Unix, với nhiều tính
năng mới như: điều khiển các tiến trình, các lệnh history, tên tập tin dài, ….
2.1.3.3.

Các tiệních

Các tiện ích được người dùng thường xuyên sử dụng. Nó dùng cho nhiều thứ như thao
tác tập tin, đĩa, nén, sao lưu tập tin, … Tiện ích trong Linux có thể là các lệnh thao tác
hay các chương trình giao diện đồ họa. Hầu hết các tiện ích dùng trong Linux là sản
phẩm của chương trình GNU. Linux có sẵn rất nhiều tiện ích như trình biên dịch, trình gỡ
lỗi, soạn văn bản,… Tiện ích có thể được sử dụng bởi người dùng hoặc hệ thống. Một số
tiện ích được xem là chuẩn trong hệ thống Linux như passwd, ls, pa, vi …
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 22


Đồ án tốt nghiệp:

2.1.3.4.

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Chương trình ứngdụng

Khác với các tiện ích, các ứng dụng như chương trình word, hệ quản trị cơ sở dữ
liệu,… là các chương trình có độ phức tạp lớn và được các nhà sản xuất viết ra như:
Văn phòng (openoffice)
Giải trí (movie player, xmms, totem player kaffeine,…)
Xử lý ảnh(GIMP)
Dịch vụ mạng (Telnet, SSH, FTP, Postfix, Apache, Bind,CUPS,
OpenLDAP, Iptable, Squid, Mozilla-Firefox, SAMBA,NFS)
Cơ sở dữ liệu (MySQL, PostgreSQL)
Lập trình (Emacs, C/C++, QT Trolltech, Fortran, Java, R, octave, Lapack, Blas,
Python, Perl, AWK, TCL/TK, PHP,…)
Quản trị hệ thống(Webmin, VNC, …),…
2.1.4. Các đặc tính cơ bản củaLinux
Linux hỗ trợ các tính năng cơ bản thường thấy trong các hệ điều hành Unix
và nhiều tính năng khác mà không hệ điều hành nào có được. Linux cung cấp môi trường
phát triển một cách đầy đủ bao gồm các thư viện chuẩn, các công cụ lập trình, trình biên
dịch, debug,… như bạn mong đợi ở các hệ điều hành Unix khác. Hệ thống Linux trội hơn
các hệ thống khác trên nhiều mặt mà người dùng quan tâm như sự phát triển tốc độ, dễ sử
dụng và đặc biệt là sự phát triển và hỗ trợ mạng. Một số đặc điểm của Linux chúng ta cần
quan tâm:
2.1.4.1.

Tốc độxử lý

Hệ điều hành Linux được biết đến như một hệ điều hành có tốc độ xử lý cao,
bởi vì nó thao tác rất hiệu quả đến tài nguyên như: bộ nhớ,đĩa,…
2.1.4.2.

Bộ nhớRAM

Khi hệ thống sử dụng quá nhiều chương trình lớn dẫn đến không đủ bộ nhớ
chính (RAM) để hoạt động. Trong trường hợp đó, Linux dung bộ nhớ từ đĩa vào partition
swap. Hệ thống sẽ đưa các chương trình hoặc dữ liệu nào chưa có yêu cầu truy xuất
xuống vùng swap này, khi có nhu cầu thì hệ thống chuyển lên lại bộ nhớ chính.
2.1.4.3.

Thư viện ứng dụng

Hệ thống Linux có rất nhiều thư viện dùng chung cho nhiều ứng dụng. Điều
này sẽ giúp hệ thống tiết kiệm được tài nguyên cũng như thời gian xửlý.
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 23


Đồ án tốt nghiệp:

2.1.4.4.

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Chương trình xử lý vănbản

Chương trình xử lý văn bản là một trong những chương trình rất cần thiết đối với
người sử dụng. Linux cung cấp nhiều chương trình cho phép người dùng thao tác với văn
bản như vi, emacs, nroff.
2.1.4.5. Giao diện cửasổ
Giao diện cửa sổ dùng hệ thống X Window, có giao diện như hệ điều hành Windows.

Với hệ thống này người dùng rất thuận tiện khi làm việc trên hệ thống. X Window System
hay còn gọi tắt là X được phát triển tại viện Massachusetts Instituteof
Technology. Nó được phát triển để tạo ra môi trường làm việc không phụ thuộc phần
cứng. X chạy dưới dạng client – server. Hệ thống X Window hoạt động qua hai bộ phận:
-

Phần server còn gọi là Xserver.
Phần client được gọi là X Window manager hay desktop environment.

X Server sử dụng trong hầu hết các bản phân phối của Linux là Xfree86. Client sử
dụng thường là KDE (K Desktop Environment) và GNOME (GNU Network Object
Model Environment).
Dịch vụ Samba sử dụng tài nguyên đĩa, máy in với Windows. Tên Samba xuất phát từ
giao thức Server Message Block (SMB) mà Window sử dụng để chia sẻ tập tin và máy in.
Samba là chương trình sử dụng giao thức SMB chạy trên Linux. Sử dụng Samba bạn có
thể chia sẻ tập tin và máy in với các máy Windows
2.1.4.6.

Các tiện ích sao lưu dữliệu

Linux cung cấp các tiện ích như tar, cpio và dd để sao lưu và backup dữ liệu. Red Hat
Linux còn cung cấp tiện ích Backup and Restore System Unix (BRU) cho phép tự động
backup dữ liệu theolịch.
2.1.4.7.

Ngôn ngữ lậptrình

Linux cung cấp một môi trường lập trình Unix đầy đủ bao gồm các thư viện chuẩn, các
công cụ lập trình, trình biên dịch, chương trình debug mà bạn có thể tìm thấy trong các hệ
điều hành Unix khác. Ngôn ngữ chủ yếu sử dụng trong các hệ điều hành Unix là C và

C++. Linux dùng trình biên dịch cho C và C++ là gcc, chương trình biên dịch này rất
mạnh, hỗ trợ nhiều tính năng. Ngoài C, Linux cũng cung cấp các trình biên dịch, thông
dịch cho các ngôn ngữ khác như Pascal, Fortan, Java,…
2.2. Ứng dụng máy tính nhúng rasberry pi
2.2.1. Giới thiệu về Raspberry Pi
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 24


Đồ án tốt nghiệp:

Ngành Kỹ Thuật Điện – Điện Tử

Raspberry Pi là một seri các máy tính chỉ có một board mạch kích thước chỉ bẳng một
thẻ tín dụng, được phát triển tại Anh bởi Raspberry Pi Foundation với mục đích thúc đẩy
việc giảng dạy về khoa học máy tính cơ bản trong các trường học và các nước đang phát
triển.
Raspberry Pi gốc và Raspberry Pi gốc 2 được sản xuất theo nhiều cấu hình khác nhau
thông qua các thỏa thuận cấp phép sản xuất với Newark element14 (Premier Farnell), RS
Components và Egoman. Các công ty này bán Raspberry Pi trực tuyến. Egoman sản xuất
một phiên bản phân phối duy nhất tại Đài Loan, có thể được phân biệt với Pis khác bởi
màu đỏ của chúng và thiếudấu FCC/CE. Phần cứng là như nhau đối với tất cả các nhà sản
xuất.
Raspberry Pi ban đầu được dựa trên hệ thống trên một vi mạch(SoC)BCM2835
của Broadcom, bao gồm một vi xử lý ARM1176JZF-S 700 MHz, VideoCore IV GPU, và
ban đầu được xuất xưởng với 256 MB RAM, sau đó được nâng cấp (model B và B +) lên
đến 512 MB. Board này cũng có socket Secure Digital (SD) (model A và B) hoặc
MicroSD (model A + và B +) dùng làm thiết bị khởi động và bộ lưu trữ liên tục.

Trong năm 2014, Raspberry Pi Foundation đã phát hành Compute Module, đóng gói một
BCM2835 với 512 MB RAM và một flash chip eMMC vào một module để sử dụng như
một phần của hệ thống nhúng.
Foundation này cung cấp Debian và Arch Linux ARM để người dùng download về. Các
công cụ có sẵn cho Python như là ngôn ngữ lập trình chính, hỗ trợ cho BBC BASIC
(thông qua RISC OS image hoặc Brandy Basic clone cho Linux), C, C++, Java, Perl và
Ruby.
Tính đến ngày 08 Tháng Sáu năm 2015, khoảng 5-6.000.000 board Raspberry Pi đã được
bán. Trong khi đã trở thành máy tính cá nhân bán chạy nhanh nhất của Anh, nó cũng đã
được vận chuyển số lượng đơn vị lớn thứ hai phía sau Amstrad PCW, "Personal
Computer Word-processor", bán được tám triệu chiếc.
Vào đầu tháng 2 năm 2015, thế hệ tiếp theo của Raspberry Pi, Raspberry Pi 2, đã được
phát hành. Board máy tính mới này đầu tiên chỉ có một cấu hình (model B) và trang bị
SoC Broadcom BCM2836, với một nhân ARM Cortex-A7 CPU lõi tứ và một VideoCore
IV dual-core GPU; 1 GB bộ nhớ RAM với thông số kỹ thuật còn lại tương tự như của các
thế hệ model B+ trước đó. Raspberry Pi 2 vẫn giữ nguyên giá US$35 so với model B, với
model A+ giá US$20 vẫn còn được bán.
SVTH: Nguyễn Mạnh Hùng
Lớp: ĐH Kỹ thuật Điện – Điện tử k55

Trang 25