—DANH MỤC NỘI DUNG—
1. <stdio.h> – Chuẩn nhập/xuất dữ liệu (Standard I/O)
2. <stdlib.h> – Quản lý bộ nhớ và tiện ích hệ thống
3. <string.h> – Xử lý chuỗi và bộ nhớ
4. <stdint.h> – Định nghĩa kiểu dữ liệu nguyên cố định
5. <math.h> – Thư viện toán học
6. <time.h> – Quản lý thời gian
7. <assert.h> – Kiểm tra điều kiện runtime

Trong phát triển hệ thống nhúng (Embedded Systems), lập trình viên không chỉ cần nắm chắc C/C++ mà còn phải biết sử dụng các thư viện chuẩn (Standard Libraries) để viết code nhanh, gọn và tối ưu. Nhiều dự án firmware hiện nay phụ thuộc vào khả năng tận dụng thư viện, đặc biệt khi thời gian ra mắt sản phẩm bị rút ngắn.

Theo 2024 Embedded Market Study, hơn 70% lập trình viên nhúng cho biết họ thường xuyên sử dụng thư viện chuẩn C/C++ trong dự án để giảm rủi ro và tăng khả năng tái sử dụng code. Dưới đây là những thư viện quan trọng nhất.

1. <stdio.h> – Chuẩn nhập/xuất dữ liệu (Standard I/O)

-   Cung cấp các hàm đọc/ghi dữ liệu, như printf(), scanf(), fopen(), fread().

-   Trong nhúng, thường dùng để gửi debug log qua UART hoặc đọc dữ liệu từ file hệ thống (trên thiết bị chạy Embedded Linux).

Tip: Trên vi điều khiển nhỏ (bare-metal), bạn có thể cấu hình lại printf() để xuất dữ liệu qua cổng serial mà không cần printf chuẩn từ hệ điều hành.

2. <stdlib.h> – Quản lý bộ nhớ và tiện ích hệ thống

-   Chứa các hàm quản lý bộ nhớ động (malloc(), free()), chuyển đổi kiểu dữ liệu (atoi(), itoa()) và xử lý thuật toán (qsort(), bsearch()).

-   Cực kỳ quan trọng khi làm việc với hệ thống có dữ liệu động như buffer network, cấu trúc hàng đợi.

Chú ý: Trong nhúng, việc dùng malloc() không kiểm soát có thể gây rò rỉ bộ nhớ, vì vậy phải hạn chế cấp phát động hoặc dùng custom allocator.

3. <string.h> – Xử lý chuỗi và bộ nhớ

-    Cung cấp các hàm xử lý chuỗi: strlen(), strcpy(), strcmp().

-   Các hàm thao tác bộ nhớ: memset(), memcpy(), memcmp().

-   Trong hệ thống nhúng, sao chép vùng nhớ an toàn và tối ưu là yêu cầu bắt buộc, nhất là với dữ liệu cảm biến, khung truyền UART/SPI.

4. <stdint.h> – Định nghĩa kiểu dữ liệu nguyên cố định

-   Cho phép định nghĩa các kiểu dữ liệu với độ rộng bit rõ ràng:
   uint8_t (8-bit unsigned), int32_t (32-bit signed)…

-   Đây là thư viện bắt buộc trong nhúng để tránh lỗi tràn số và đảm bảo code portability (chạy được trên nhiều vi điều khiển khác nhau).

5. <math.h> – Thư viện toán học

-   Cung cấp các hàm tính toán: sin(), cos(), sqrt(), pow().

-   Trong nhúng, thư viện này thường dùng cho các bộ lọc tín hiệu (DSP), xử lý góc độ của sensor IMU, hoặc tính toán năng lượng.

Lưu ý: Các hàm toán học thường tiêu tốn CPU trên MCU không có FPU (Floating Point Unit). Hãy tối ưu bằng lookup table nếu cần.

6. <time.h> – Quản lý thời gian

-   Các hàm thao tác thời gian: time(), clock(), difftime().

-   Trên RTOS hoặc Embedded Linux, thư viện này giúp đồng bộ thời gian hệ thống, timestamp log, hoặc delay có kiểm soát.

7. <assert.h> – Kiểm tra điều kiện runtime

-   Cho phép kiểm tra điều kiện ở runtime bằng macro assert().

-   Hữu ích để bắt lỗi logic trong quá trình phát triển firmware, tránh bug khó phát hiện khi triển khai thực tế.

Bảng tóm tắt các thư viện chuẩn C quan trọng trong nhúng

Thư viện	Chức năng chính	Ứng dụng nhúng
<stdio.h>	Nhập/xuất dữ liệu	Debug log qua UART, đọc/ghi file hệ thống
<stdlib.h>	Quản lý bộ nhớ, thuật toán	Buffer động, sắp xếp dữ liệu
<string.h>	Xử lý chuỗi & bộ nhớ	Sao chép vùng nhớ, xử lý data sensor
<stdint.h>	Định nghĩa kiểu dữ liệu nguyên cố định	Viết code portable, tránh lỗi tràn số
<math.h>	Các hàm toán học	DSP, xử lý tín hiệu
<time.h>	Quản lý thời gian	Timestamp, đồng bộ RTC
<assert.h>	Kiểm tra điều kiện runtime	Debug firmware

Thư viện chuẩn C++ trong nhúng – Cần biết gì?

Ngoài thư viện C, khi làm dự án lớn hơn với C++, bạn sẽ cần:

-   <vector>, <map>, <queue> – Các container giúp quản lý dữ liệu động.

-   <algorithm> – Chứa nhiều hàm sắp xếp, tìm kiếm tiện lợi.

-   <functional> – Quản lý callback, đặc biệt trong lập trình event-driven.

Tuy nhiên, khi dùng C++ trong nhúng, phải cân nhắc dung lượng code và heap allocation, tránh làm firmware nặng nề.

Kết luận

Biết và sử dụng thành thạo các thư viện chuẩn trong C/C++ giúp lập trình viên nhúng:

-   Tăng tốc phát triển, không phải viết lại các hàm cơ bản.

-   Giảm rủi ro bug vì code được kiểm chứng lâu dài.

-   Viết code portable – dễ dàng chuyển sang MCU khác.

Đây là nền tảng bắt buộc trước khi bạn bước sang các thư viện nâng cao, RTOS hay SDK chuyên biệt.