Embedded or Styled Embedded System. Part Four: Restrictions – 2. Application Restrictions.
Hello, Friends of Hive, it's a pleasure to be with you again to continue the series dedicated to Embedded Systems.
Hola Amigos de Hive un gusto estar nuevamente con ustedes haciendo continuidad a la serie dedicada a los Sistemas Empotrados con Estilo.
In the post Part Four: Constraints I presented the generalities and the two provisions regarding Constraints in Embedded Systems (ES), taking advantage of developing the first one, Restrictions due to the Application Environment.
En el post Parte Cuatro: Restricciones presenté las generalidades y las dos disposiciones respecto a las Restricciones en los Sistemas Empotrados (SE), aprovechando desarrollar la primera, Restricciones debido al Entorno de la Aplicación.
Therefore, this post is dedicated to the second section oriented to the Restrictions due to the Application, where we address what concerns the components that constitute the hardware and embedded software to realize the ES's that could be hosted in a larger system.
Por tanto, en este post se dedica a la segunda sección orientada a las Restricciones debido a la Aplicación, donde se aborda lo concerniente a los componentes que constituyen el hardware y software empotrado para hacer realidad el o los SE que pudieran alojarse en un sistema mayor.
This series Embedded Systems With Style has four posts published in StemSocial and its links are provided at the end of this post in the section Series of Publications Embedded Systems With Style by @alfonsoalfonsi.
Esta serie Sistemas Empotrados con Estilo lleva cuatro post publicados en StemSocial y sus enlaces lo suministro al final de este post en la sección Serie de Publicaciones Sistemas Empotrados o Embebidos Con Estilo por @alfonsoalfonsi.
One of the most effective alternatives in the design of ES is to start by addressing the specifications of their functionalities by answering the questions what do you want to do?, leaving for later the how will it be done?.
Una de las alternativas más eficaces en el diseño de los SE es iniciar por abordar las especificaciones de sus funcionalidades respondiendo a las preguntas, en un primer momento ¿qué se quiere hacer?, dejando para después, el ¿cómo se hará?.
Both impose restrictions on the product to be developed because the functional model must be conceptualized to shape the required modules, permeating its characteristics to the different components of the architecture, which are ultimately those that perform the tasks and give execution to such functionalities.
Ambas llegan a imponer restricciones sobre el producto que se desarrolla, porque se debe ir conceptualizando el modelo funcional para dar forma a los módulos requeridos, permeando sus características a los diferentes componentes de la arquitectura, que son al fin los que realizan las tareas y dan ejecución a dichas funcionalidades.
The Restrictions due to the Application is subject to the components that will form the ES and is coupled to the Architecture vision for the design. Of course, the experience and knowledge of the designer takes an important place.
Las Restricciones debido a la Aplicación está sujeta a los componentes que formarán al SE y está acoplado a la visión de la Arquitectura para el diseño. Por supuesto, que la experiencia y conocimiento del diseñador toma un lugar importante.
It should be kept in mind that there is the possibility of:
En este punto, existe la posibilidad de:
Imposition of ES platforms.
Choosing among several ES platforms.
Develop ES platforms according to the specification of the problem posed.
Imposición de plataformas de SE.
Escoger plataformas de SE entres varias.
Desarrollar plataformas de SE según especificación del problema planteado.
Whichever path is decided upon, the ES developer will have to establish the hardware components where the functionality will be executed, as well as how the platform will be used to execute the assigned tasks.
Sea el camino que se decida el desarrollador de SE tendrá que establecer los componentes Hardware donde la funcionalidad será ejecutada, así como también, la forma en que la plataforma será usada para ejecutar las tareas asignadas.
The first thing to consider is the behavior of the system taking into account the Application Environment Constraints regardless of the platform where the application will be implemented.
Lo primero a considerar es el comportamiento del sistema atendiendo los módulos y sus propiedades para tomar en cuenta las Restricciones debida al Ambiente de la Aplicación independientemente de la plataforma donde se materializará la aplicación.
As a second aspect, the effects of the system behavior are evaluated when specifying the functionalities, considering the platforms or components that constitute the initial structure.
Como segundo aspecto se evalúan los efectos del comportamiento del sistema cuando se especifican las funcionalidades, considerando las plataformas o componentes que constituyen la estructura inicial.
To carry them out, it must be based on the processing, storage, communication, inputs, and outputs according to the system and the development process. These are explained below.
Para llevarlas a cabo se debe fundamentar lo referente al procesamiento, almacenamiento, comunicación, entradas y salidas según el sistema y, el proceso de desarrollo. Los cuales explico a continuación.
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Processing
Procesamiento
The functionalities of the application must respond logically in a correct way, observing the times set by the time and energy restrictions if required, framed within the efficiency, reliability, and availability.
Las funcionalidades de la aplicación deben responder lógicamente de forma correcta, observando los tiempos pautados por las restricciones temporales y energéticas si así lo requiere, enmarcadas dentro de la eficiencia, la confiabilidad y disponibilidad.
It should be noted that the system is fault-tolerant, i.e., once a failure has occurred, it should go to a safe point of operation and after recovered, it should return to work properly, the above framed within the maintainability of the system.
Se debe observar que el sistema es tolerante a fallas, es decir, una vez ocurrida una falla debe ir a un punto seguro de funcionamiento y después de recuperada vuelva a funcionar correctamente, lo anterior enmarcado dentro de la mantenibilidad del sistema.
In addition, visualize that it can be portable, not only to later versions but also that it can be used with some changes to meet the requirements of another system.
Además, visualizar que pueda ser portable, no solo a versiones posteriores, sino también que pueda ser utilizado con algunos cambios para cumplir los requisitos de otro sistema.
Saving
Almacenamiento
Memory stores programs and data. This is often one of the limiting factors in data storage and the size of software applications.
La memoria almacena los programas y datos. Este suele ser uno de los factores limitantes en el almacenamiento de los datos y en el tamaño de las aplicaciones software.
They must respond to the difficulty of memory management as they lack protection mechanisms.
Deben responder a la dificultad de gestión de memoria ya que carecen de mecanismos de protección.
They can have different types of memory and specific controllers. In addition to having internal on-chip memory, they also have external memory.
Puede tener diferentes tipos de memoria y controladores específicos. Además de disponer de memoria interna on-chip también tiene memoria externa.
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Communication
Comunicación
Different communication mechanisms may exist in the same system (WiFi, ZigBee, Bluetooth, etc).
Es posible que existan diferentes mecanismos de comunicación en un mismo sistema (WiFi, ZigBee, Bluetooth, etc).
It must implement the necessary protocols, contain the interfaces, modulation systems, antenna, connectors, etc.
Debe implementar los protocolos necesarios, contener las interfaces, sistemas de modulación, antena, conectores etc.
Inputs and outputs according to the system
Entradas y salidas según el sistema
The functionalities of the application must respond correctly, according to the magnitudes and types established in the system.
Las funcionalidades de la aplicación deben responder de forma correcta, según las magnitudes y tipos establecidas en el sistema.
The modularity makes them be treated according to the type, which leads to a better understanding of the data and its storage.
La modularidad hace que sean tratadas según el tipo, lo que conlleva a una mejor comprensión de los datos y su almacenamiento.
Sampling periods, whether periodic or not, must be observed to minimize runs and data loss in data acquisition.
Se deben observar los periodos de muestreo, sean periódicos o no, para minimizar ejecuciones y pérdidas de datos en la adquisición de estos.
Source/Fuente PxHere
Proceso de desarrollo
Proceso de desarrollo
Standards are reviewed and adopted depending on the product required.
Se revisan y adoptan estándares dependiendo del producto que se requiere.
This integrates a set of methodological schemes aided by computational tools that facilitate the route to fulfill the requirements.
Aquí se integran un conjunto de esquemas metodológicos ayudados de herramientas computacionales que facilitan la ruta para el cumplimiento los requerimientos.
In addition, it has as a product the necessary documentation for the functional models and simulations that are part of the ES design process.
Además, tiene como producto la documentación necesarias para los modelos y simulaciones funcionales que forman parte del proceso de diseño de SE.
By way of closing: Restrictions due to the Application.
A manera de cierre: Restricciones debido a la Aplicación.
The Restrictions due to the Application take a set of conditions considering the behavior of the system taking into account the modules and their properties, first, without taking into account the platform and, second, taking it into account.
Las Restricciones debido a la Aplicación toman un conjunto de condiciones considerando el comportamiento del sistema atendiendo los módulos y sus propiedades, primero, sin tomar en cuenta la plataforma y, segundo, tomándola en cuenta.
These restrictions are associated with its operation and describe the services to be offered by the system and how the system interacts with its environment, observing its state.
Estas restricciones son asociadas a su funcionamiento y describen los servicios que ha de ofrecer el sistema y cómo interacciona el sistema con su entorno, observando su estado.
Then it is important not to underestimate at the Constraints because they are the source defining the requirements, i.e. they must take into account the limitations of your design, such as performance, power consumption, size, etc. This leads to an early appreciation of the ES, which indicates the actual scope and what it will take to implement it.
Entonces es importante no subestimar las Restricciones porque son fuente de la definición de los requisitos, es decir, deben tener en cuenta las limitaciones de su diseño, como el rendimiento, el consumo de energía, tamaño, etc. Lo que conduce a una apreciación temprana del SE, que indica el alcance real y lo que se necesitará para implementarlo.
Up to this point I have given you a formal walkthrough to understand Embedded Systems. For the following deliveries, we will start with examples that will go from less to more complexity framed in methodologies for the development of this type of system.
Hasta aquí les di un paseo formal para entender los Sistemas Empotrados o Embebidos. Para las siguientes entregas iniciaremos con ejemplos que irán de menor a mayor complejidad enmarcada en metodologías para el desarrollo de este tipo de sistemas.
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Nos vemos pronto, espero que les haya gustado este post.
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Consultas Importantes
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Marwedel, P. (2018). Embedded System Design. Embedded Systems Foundations of Cyber-Physical Systems, and the Internet of Things (3rd ed.), Springer International Publishing AG. https://doi.org/10.1007/978-3-319-56045-8
Moore, A. (2013). FPGAs for Dummies. John Wiley & Sons, Inc.
Roehm, H., Oehlerking, J., Woehrle, M. y Althoff, M. (2019). Model Conformance for Cyber-physical Systems: A Survey. ACM Transactions on Cyber-Physical Systems, 3(3), Article 30, 26p. https://doi.org/10.1145/3306157
Taylor, J. T. & Taylor, W. T. (2021). Patterns in the Machine: A Software Engineering Guide to Embedded Development. Apress.
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Alfonsi, A. [@alfonsoalfonsi] (2021, May 29). [Eng-Spa] Embedded Systems with Style. Part One: Concept and Context. The HiVE Blog. [POST]. @alfonsoalfonsi/eng-spa-sistema-empotrado-o-embebido-con-estilo-primera-parte-concepto-y-contexto-embedded-system-with-style-part-one-concept
Alfonsi, A. [@alfonsoalfonsi] (2021, June 4). [Eng-Spa] Embedded Systems with Style. Part Two: Arquitectonic Style-Hardware. The HiVE Blog. [POST]. @alfonsoalfonsi/eng-spa-embedded-system-with-style-part-two-architectural-style-hardware-sistema-empotrado-o-embebido-con-estilo-segunda-parte
Alfonsi, A. [@alfonsoalfonsi] (2021, June 21). [Eng-Spa] Embedded Systems with Style. Part Three: Embedded Software Architectures. The HiVE Blog. [POST]. @alfonsoalfonsi/eng-spa-embedded-system-with-style-part-three-embedded-software-architectures
Alfonsi, A. [@alfonsoalfonsi] (2021, July 13). [Eng-Spa] Embedded Systems with Style. Part Four: Restrictions. The HiVE Blog. [POST].@alfonsoalfonsi/embedded-or-styled-embedded-system-part-four-restrictions
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