Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của công nghệ kỹ thuật số và tự động hóa, vi điều khiển đã và đang trở thành một nền tảng không thể thiếu trong hầu hết các hệ thống cơ điện tử và robot hiện đại, từ thiết bị dân dụng đến hệ thống công nghiệp và thiết bị kết nối vạn vật (IoT) trong Công nghiệp 4.0. Nghiên cứu về vi điều khiển sẽ trang bị cho người kỹ sư kiến thức và kỹ năng cần thiết để thiết kế, lập trình, triển khai và phát triển các ứng dụng tiên tiến trong thực tế. Muốn vậy cần đi sâu nghiên cứu về cấu trúc, hoạt động và cách lập trình các bộ vi điều khiển phổ biến như AVR, PIC, STM32, ESP32,... thông qua lý thuyết và thực hành trên các bảng mạch thực hoặc với phần mềm mô phỏng.
Giáo trình Vi điều khiển được xây dựng trên cơ sở các các môn học về kỹ thuật lập trình C/C++, kỹ thuật điện - điện tử và điện tử công suất, trình bày cho người học làm quen với các bài toán về thiết kế và lập trình hệ thống sử dụng vi điều khiển. Giáo trình này gồm 7 chương, với nội dung chi tiết của các chương như sau:
Chương 1 - Tổng quan hệ vi xử lý và vi điều khiển: giới thiệu khái niệm, cấu trúc cơ bản của hệ vi xử lý và vi điều khiển; trình bày về định dạng dữ liệu và biểu diễn thông tin, trong đó có các hệ đếm và phép toán logic bit, là nền tảng toán học để lập trình vi điều khiển.

Chương 2 - Vi điều khiển AVR: trình bày cấu trúc phần cứng và phần mềm của dòng vi điều khiển phổ biến ATmega328P, giải thích nguyên lý hoạt động và cách lập trình thông qua một số phần mềm hỗ trợ.
Chương 3 - Mạch vi điều khiển và phần mềm ứng dụng: giới thiệu một số mạch vi điều khiển phổ biến và tập trung vào bảng mạch Arduino Uno R3 cùng với các thiết bị mở rộng; trình bày về phần mềm lập trình Arduino IDE và một số phần mềm mô phỏng hoạt động của mạch vi điều khiển phù hợp với người mới tiếp cận.
Chương 4 - Tín hiệu ra và tín hiệu vào: cung cấp kiến thức và kỹ năng xử lý tín hiệu số và tín hiệu tương tự để điều khiển thiết bị ngoại vi cũng như thu thập thông tin từ đó.
Chương 5 - Ngắt, bộ định thời và bộ đếm: trình bày khái niệm và cách sử dụng ngắt ngoài, bộ định thời/bộ đếm của ATmega328P và Arduino, giúp xây dựng hệ thống có khả năng phản ứng nhanh với các sự kiện.

Chương 6 - Truyền thông với mạch vi điều khiển: giới thiệu về truyền thông nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ; trình bày cụ thể về các chuẩn giao tiếp UART, I2C, SPI trên ATmega328P, kèm theo thư viện hỗ trợ lập trình để mạch vi điều khiển trao đổi thông tin với các thiết bị ngoại vi.
Chương 7 - Triển khai ứng dụng mạch vi điều khiển: hướng dẫn triển khai các ứng dụng thực tế bao gồm điều khiển LED đơn, điều khiển LED 7 thanh, điều khiển LED ma trận, điều khiển nhiều nút nhấn, điều khiển màn hình LCD, điều khiển động cơ servo, điều khiển động cơ một chiều, đo tốc độ quay sử dụng encoder và điều khiển động cơ bước, giúp người học kết nối lý thuyết với thực hành hiệu quả.
Trong mỗi chương của giáo trình đều trình bày các ví dụ lập trình đơn giản, rõ ràng, có tính thực hành cao, phù hợp cho cả người học mới tiếp cận vi điều khiển lần đầu. Các chương trình điều khiển được viết bằng ngôn ngữ lập trình Arduino C/C++, dễ hiểu, dễ học và dễ mở rộng.
Thông qua giáo trình này, người học có thể hiểu được kiến thức về cấu trúc phần cứng, nguyên lý hoạt động và phương pháp lập trình điều khiển các hệ thống nhúng cơ bản; có kỹ năng lập trình vi điều khiển, kết nối và điều khiển các thiết bị ngoại vi, thiết kế ứng dụng điều khiển tự động; có tư duy hệ thống và khả năng giải quyết vấn đề liên quan đến vi điều khiển trong thực tiễn.