Embedded or Styled Embedded System. Part Four: Restrictions

Portada3.jpg
[ENG] Realized by @alfonsoalfonsi using CANVAS and images from bodkins18 Pixabay
[SPA] Realizado por @alfonsoalfonsi usando CANVAS e imagen de bodkins18 Pixabay

Separador AA.jpg

Hello Friends of Hive, it is a pleasure to be with you again delivering the Fourth Part of this series dedicated to Embedded Systems.

Hola Amigos de Hive un gusto estar nuevamente con ustedes entregando la Cuarta Parte de esta serie dedicada a los Sistemas Empotrados.


Here I will address the Restrictions of Embedded Systems important and unpostponable issues in the early stages of system requirements specification.

Aquí abordaré las Restricciones de los Sistemas Empotrados asuntos que son importantes e impostergables en etapas tempranas de la especificación de los requisitos del sistema.


This series takes three posts, the Part One: Concept and Context, the Part Two: Architectural Style - Hardware where important definitions about Hardware were established and threaded into Part Three: Software Architectures where Software Architecture was explained.

Esta serie lleva tres post, la Primera Parte: Concepto y Contexto, la Segunda Parte: Estilo Arquitectónico – Hardware donde se establecieron definiciones importantes acerca del Hardware e hilo conductor que le dio entrada a la Tercera Parte: Arquitecturas de Software donde se explicó la Arquitectura del Software.


In this fourth installment, I will point out important particulars used in the first phase of any methodology chosen as a framework for designing Embedded Systems. Focusing attention on the Constraints due to the Application.

En esta cuarta entrega señalaré importantes particulares utilizadas en la primera fase de cualquier metodología que se escoja como marco para diseñar Sistemas Empotrados. Enfocando la atención a las Restricciones debida a la Aplicación.

Separador 2.jpg

Introduccion 2.jpg

Separador 2.jpg

Embedded Systems (ES) are designed to meet specific needs, they must face strong resource constraints, as they are limited, their interaction with the outside world can be time or event-driven.

Los Sistemas Empotrados o Embebidos (SE) se diseñan para cubrir necesidades específicas, deben afrontar fuertes restricciones de recursos, ya que son limitados, su interacción con el mundo exterior puede ser guiados por el tiempo o eventos.


They often operate in a dedicated environment with operating conditions and scenarios that are often not good, and maybe outdoors, fixed, or can be moved.

A menudo operan en un ambiente dedicado con condiciones operacionales y escenarios que muchas veces no son buenas, pudiendo estar a la intemperie, fijos o se puede trasladar.


Examples are the devices that are placed on aquatic animal species for scientific purposes to obtain data on their migrations. Those found in the Arctic measure the incidence of the sun and its influence on melting ice. Or, those used by humans to monitor vital signs in a hospital center. In other words, a wide range of possibilities.

Ejemplos, los dispositivos que son colocados a las especies animales acuáticas con propósitos científicos para obtener datos de sus migraciones. Los que se encuentran en el Ártico para medir la incidencia del sol y su influencia en el deshielo. O, los que usan el ser humano para monitorear signos vitales en un centro hospitalario. Es decir, una amplia gama de posibilidades.


While it is true that there are characteristics that are, or should be, considered for the design of an ES from its inception, these are translated into functional requirements or those that define what the system does or describe the nature of the interactions between the components and their environment.

Si bien es cierto, que hay características que son, o deben ser, consideradas para el diseño de un SE desde su inicio, que se traducen en los requisitos funcionales o aquellos que definen lo que hace el sistema o describen la naturaleza de las interacciones entre los componentes y su ambiente.


While it is true that there are characteristics that are, or should be, considered for the design of an ES from its inception, these are translated into functional requirements or those that define what the system does or describe the nature of the interactions between the components and their environment.

No obstante, están los no funcionales que imponen restricciones sobre el producto que se está desarrollando. Es decir, se centran en cómo el hardware y software debe realizar algo en lugar de centrarse en lo que hace el hardware y el software.


The above helps to take into consideration such restrictions and attack them. But, guaranteeing the operation will depend on many factors, some of them will be achieved, others will be fulfilled halfway or not. This is where the developer must fine-tune his strategies, know very well the resources and facilities at hand for the construction of the system.

Lo anterior ayuda a tomar en consideración tales restricciones y atacarlas. Pero, garantizar el funcionamiento dependerá de muchos factores, unos se lograrán, otros se cumplirán a medias o no. Aquí es donde el desarrollador debe afinar sus estrategias, conocer muy bien los recursos y facilidades que tiene a la mano para la construcción del sistema.


The restrictions of ES are explained here from two angles:

Las restricciones de los SE se pueden abordar desde dos aristas:



  1. Restrictions due to the Application Environment.

  2. Restrictions due to the Application.

  1. Restricciones debido al Entorno de la Aplicación.

  2. Restricciones debido a la Aplicación.



The following are the Restrictions due to the Application Environment. Leaving for the next post the Restrictions due to the Application, where of course they are reflected at first.

A continuación se exponen las Restricciones debido al Entorno de la Aplicación. Dejando para el siguiente post las Restricciones debido a la Aplicación, donde por supuesto se reflejan las primeras.

Separador 2.jpg

EntornoAplicb.jpg

Separador 2.jpg

There are different design aspects in ES development, one marked by electronics and digital systems in their broadest expression and another one from the computational systems. Each one with procedures and methodologies that currently converge for this purpose.

En el desarrollo de SE hay vertientes de diseño encontradas, una marcada por la electrónica y los sistemas digitales en su más amplia expresión y otra desde los sistemas computacionales. Cada una con procedimientos y metodologías que actualmente convergen para este propósito.


But, the application environment demands synergy with its actors and developers, due to the range of possibilities presented.

Pero, el entorno de la aplicación demanda sinergia con sus actores y los desarrolladores, por el abanico de posibilidades que se presenta.


Having a proper overview of what the customer wants and what the developer gets to define marks the first phase that refers to the establishment of requirements, a subject that was briefly shared in Part Three of this series.

Tener una adecuada panorámica de lo que desea el cliente y lo que el desarrollador llegue a definir marca la primera fase que se refiere al establecimiento de los requerimientos, asunto que brevemente se compartió en la Tercera Parte de esta serie.


Many examples, among which we could mention the cameras and sensors that are placed on different animals to record data on their surroundings (aquatic, terrestrial) and environment, as well as their health and movement.

Muchos ejemplos, entre los cuales se podrían citar las cámaras y sensores que se colocan a diferentes animales para registrar datos de su entorno (acuáticos, terrestres) y ambientales, así como también la salud y movimiento de ellos.


Animales.jpg
Source photograph left side / Fuente fotografía lado izquierdo PxHere
Source photograph right side / Fuente fotografía lado derecho PxHere

Salinas de León (2021) reports the satellite tracking of a pregnant female Hammerhead Shark, named Cassiopeia, tagged last February with a satellite transmitter in the Galapagos Marine Reserve.

Salinas de León (2021) señala el seguimiento satelital de una hembra embarazada Tiburón Martillo, llamada Cassiopeia, marcada el pasado mes de febrero con un transmisor satelital en la Reserva Marina de Galápagos.


McIntosh (2018) reports that in a BBC documentary it was made with footage captured by cameras that were strapped to the animals.

McIntosh (2018) reporta que en un documental de la BBC fue realizado con imágenes captadas por cámaras que estaban atadas a los animales.


Seres.jpg
Source photograph left side / Fuente fotografía lado izquierdo PxHere
Source photograph right side / Fuente fotografía lado derecho PxHere

They are also found in the countless missions to space by the National Aeronautics and Space Administration (NASA: National Aeronautics and Space Administration) or Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX)

También se encuentran lo necesario en las innumerables misiones al espacio por parte de la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA: National Aeronautics and Space Administration) o de Space Exploration Technologies Corp. (SpaceX).


In the field of medicine, we find many instruments and devices that have made a difference in this field. Even surgical robots.

En el campo de la medicina nos encontramos con muchos instrumentos y dispositivos que han hecho la diferencia en este campo. Inclusive robots cirujanos.


The above are examples of the different environments and applications of ES. Of course, there are those used daily, such as cell phones, home appliances, among others.

Lo anterior son ejemplos de los diferentes ambientes y aplicaciones de los SE. Por supuesto están los utilizados cotidianamente como celulares, aparatos electrodomésticos, entre otros.


Then, it is clear that without a correct approach in an application it could result in products far from the requirements.

Entonces, queda claro que sin un correcto abordaje en una aplicación pudiera devenir productos alejados de los requerimientos.


Separador 2.jpg

What are these restrictions?

¿Cuales son esas restricciones?

Separador 2.jpg

We will now point them out:

Entonces pasamos a señalarlas:


  • Size and Weight. The dimensions of an ES depend not only on itself but also on the space available for its location. In addition, the vast majority of them can be transported.
  • Tamaño y Peso. Las dimensiones de un SE no dependen sólo de sí mismo sino también del espacio disponible para su ubicación. Además, en su gran mayoría se pueden transportar.

  • Operational Environment. The operating scenarios of ES are often not good, being able to be outdoors, therefore what is going to be available for the device must be taken into consideration. This is called Robustness.
  • .
  • Ambiente Operacional. Los escenarios de operación de los SE muchas veces no son buenos, pudiendo estar a la intemperie, por tanto lo que se vaya a disponer para el dispositivo deben ser tomadas en consideración. A esto lo llaman Robustez.

  • Signal behavior. The acquisition and generation of data and signals come from the devices interacting with the environment. In addition, there are also the internal operating or status data that give the conditions of the device, including for adjustment or calibration.
  • Comportamiento de las señales. La adquisición y generación de datos y señales provienen de los dispositivos que interaccionan con el entorno. Además, también están los datos internos de operación o estado que dan las condiciones del dispositivo, inclusive para su ajuste o calibración.

  • Energetics. ES-based products have a power supply system for their operation. These are managed with the facilities and resources that focus on the overall architecture. In addition, many of them need batteries for their performance, which implies a greater autonomy of operation time.
  • Energéticas. Los productos basados en SE disponen de un sistema de alimentación de energía para su operación. Estos son manejados con las facilidades y recursos que se enfocan en la arquitectura general. Además, muchos necesitan baterías para su desenvolvimiento, lo que implica una mayor autonomía del tiempo de operación.

  • Temporary. The ES must respond to the changes that happen in the environment, which leads to considering the real-time, a matter of great interest and has its guidelines. With the management of the resources and facilities offered by the components, this can be done. In addition, to promote energy management from the real-time.
  • Temporales. Los SE deben responder a los cambios que suceden en el entorno, lo que lleva a considerar el tiempo real, asunto de gran interés y posee sus lineamientos. Con el manejo de los recursos y facilidades ofrecidas por los componentes esto se puede llevar a cabo. Además, propiciar el manejo de energía desde el tiempo real.

  • Data Security. The SEs operate in a dedicated environment and it is important that the conditions of the data or information obtained have the respective security. That is, it consists of having confidential and authenticated data security functionalities.
  • Seguridad de Datos. Los SE operan en un ambiente dedicado y es importante que las condiciones de los datos o información obtenida tengan la seguridad respectiva. Es decir, consiste en disponer de funcionalidades de seguridad de datos confidencial y autentificada.

  • Separador 2.jpg

    By way of closing: Restrictions due to the Application Environment.

    A manera de cierre: Restricciones debido al Entorno de la Aplicación.

    Separador 2.jpg

    One of the most effective alternatives in the design of ES is to start by addressing the specifications of its functionalities, answering the questions what do you want to do? and leave the how will it be done? for later.

    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 ¿qué se quiere hacer? y dejar el ¿cómo se hará? Para después.


    From there, it will evolve into a functional model, which may also include details of how the functionality is to be executed.

    A partir de allí, se irá evolucionando para transformarse en un modelo funcional, que además pueda incluir detalles de ¿cómo se ha de ejecutar dicha funcionalidad?


    For this purpose, the developer(s) will have to define both the hardware where the functionalities will be executed and the way in which the platform will be used to execute such functionalities.

    Para este fin, el o los desarrolladores tendrán que definir tanto el hardware donde se ejecutarán las funcionalidades, como la forma en que dicha plataforma será usada para ejecutar dichas funcionalidades.


    The next post I will dedicate to the Restrictions due to the Application.

    El próximo post lo dedicaré a las Restricciones debido a la Aplicación.

    Separador 2.jpg

    See you soon HIVE friends, I hope you liked this post.

    Nos vemos pronto amigos HIVE, espero que les haya gustado este post.


    Thank you for your time and comments.

    Gracias por su tiempo y comentarios.

    Separador AA.jpg

    Stylish Embedded Systems Series of Publications by @alfonsoalfonsi

    Serie de Publicaciones Sistemas Empotrados o Embebidos Con Estilo por @alfonsoalfonsi

    Separador 2.jpg

    Alfonsi, A. [@alfonsoalfonsi] (2021, May 29). [Eng-Spa] Embedded Systems with Style. Part One: Concept and Context. The HiVE Blog. [POST]. https://hive.blog/hive-196387/@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]. https:// https://hive.blog/hive-196387/@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]. https://hive.blog/hive-196387/@alfonsoalfonsi/eng-spa-embedded-system-with-style-part-three-embedded-software-architectures


    References

    Referencias

    Separador 2.jpg

    De Micco, L., Vargas, F. and Fierens, P. (2020). Literature Review on Embedded Systems. IEEE Latin America Transactions. 18(2), 188-205. https://doi.org/10.1109/TLA.2020.9085271

    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.

    McIntosh, S. (2018). Animales camarógrafos filman los secretos de la naturaleza. BBC News. https://www.bbc.com/mundo/noticias-42924391

    Salinas de León, P. (2021, julio 21). De las Galápagos a Panamá (y vuelta): Seguimiento satelital revela la migración de ida y vuelta de una hembra embarazada de tiburón martillo a zonas de nacimiento en la costa. Fundación Charles Darwin. https://www.darwinfoundation.org/es/articulos-blog/706-de-las-galapagos-a-panama-y-vuelta-el-seguimiento-por-satelite-revela-la-migracion-de-ida-y-vuelta-de-una-hembra-de-tiburon-martillo-prenada-a-las-zonas-de-parto-de-la-costa


    Figures and Images

    Figuras e Imágenes

    Separador 2.jpg

    The Introduction image was made by @alfonsoalfonsi using CANVAS and image from PxHere

    La imagen de Introducción fue realizado por @alfonsoalfonsi usando CANVAS e imagen de PxHere


    The caption image Constraints due to the Application Environment were made by @alfonsoalfonsi using CANVAS and image by Albrecht Fietz Pixabay.

    La imagen del subtítulo Restricciones debido al Entorno de la Aplicación fue realizado por @alfonsoalfonsi usando CANVAS e imagen de Albrecht Fietz Pixabay


    The separator used is my own and is made using CANVAS and an image from PxHere

    El separador son de mi propiedad y está realizado con CANVAS e imagen de PxHere
    .

    Baner ENG SPN.jpg

    The banner and the photographs on it are my property. Made with Power Point, Paint and the Linerock Investment LTD ToonMe App.

    El banner y las fotografías son de mi propiedad. Realizado con Power Point, Paint y Linerock Investment LTD Aplicación ToonMe.

    Sort:  

    Bien hecho, dando continua a la linea temática de tus publicaciones con alto nivel técnico, destacando aspectos de interés en el uso y desarrollo de los sistemas empotrados.

    Éxitos y bendiciones.

    That is always the constraints in designing systems and process. Natural restrictions limits systems and process we design to become perfect, but it works fine. Good write up. !discovery 20

    Thank you @juecoree for your comment. I agree with you. However, the taxonomy in the systems literature often focuses on product limitations as design. This is a transdisciplinary issue, to arrive at a good elicitation of design requirements. Thank you.

    Excelente publicación, felicitaciones por la forma tan sencilla de analizar un tema tan complejo.
    Gracias por compartir esta información.
    Saludos.

    Congratulations @alfonsoalfonsi! You have completed the following achievement on the Hive blockchain and have been rewarded with new badge(s) :

    You received more than 4000 upvotes.
    Your next target is to reach 4250 upvotes.

    You can view your badges on your board and compare yourself to others in the Ranking
    If you no longer want to receive notifications, reply to this comment with the word STOP


    This post was shared and voted inside the discord by the curators team of discovery-it
    Join our community! hive-193212
    Discovery-it is also a Witness, vote for us here
    Delegate to us for passive income. Check our 80% fee-back Program

    Thank you @discovery-it for supporting this post.
    I am at your invitation.

    Thanks for your contribution to the STEMsocial community. Feel free to join us on discord to get to know the rest of us!

    Please consider supporting our funding proposal, approving our witness (@stem.witness) or delegating to the @stemsocial account (for some ROI).

    Please consider using the STEMsocial app app and including @stemsocial as a beneficiary to get a stronger support. 
     

    Thank you steemstem for supporting this writing.