UML 在嵌入式系統設計中的應用

摘要：介紹了ＵＭＬ及將ＵＭＬ應用于嵌入式系統設計中的作用和意義；分析了在嵌入式系統設計中應用ＵＭＬ的基本步驟和難點(diǎn)；結合車(chē)載ＧＰＳ終端系統的設計，描述了一個(gè)ＵＭＬ的具體應用過(guò)程。

嵌入式系統設計是一個(gè)軟、硬件結合的協(xié)同設計（Ｈａｒｄｗａｒｅ／Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｃｏ－ｄｅｓｉｇｎ），需要不同技術(shù)背景的人共同開(kāi)發(fā)。這就帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題，如何使這些具有不同技術(shù)背景和專(zhuān)長(cháng)的人聯(lián)合開(kāi)發(fā)、協(xié)同設計。在軟、硬件設計領(lǐng)域中，統一建模語(yǔ)言ＵＭＬ（Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ）采用一種簡(jiǎn)單而直觀(guān)的圖形化方式描述系統設計中的各個(gè)問(wèn)題和細節。不同技術(shù)背景的設計師只需懂得簡(jiǎn)單的ＵＭＬ符號就可以輕易地與對方交流、共同設計。正是因為這些特點(diǎn)，在嵌入式系統設計中使用ＵＭＬ建模并書(shū)寫(xiě)文檔通�？梢云鸬绞掳牍Ρ兜男Ч�。

本文將重點(diǎn)討論如何在嵌入式系統設計中使用ＵＭＬ技術(shù)，并用車(chē)載ＧＰＳ終端項目作為實(shí)例來(lái)具體演示采用ＵＭＬ的嵌入式系統設計過(guò)程。

１ 統一建模語(yǔ)言ＵＭＬ及其特點(diǎn)

１．１ 統一建模語(yǔ)言ＵＭＬ

統一建模語(yǔ)言ＵＭＬ是可視化建模語(yǔ)言中的一種。它將模型中的信息用標準圖形元素直觀(guān)地顯示，使用戶(hù)、開(kāi)發(fā)人員、測試人員、管理人員和其他涉及項目的人員可以更好地交流。最常用的可視建模語(yǔ)言有Ｂｏｏｃｈ法、對象建模技術(shù)（ＯＭＴ）和統一建模語(yǔ)言ＵＭＬ。其中ＵＭＬ是ＡＮＳＩ和ＯＭＧ組織所采用的標準，被世界上絕大多數公司所接受。

ＵＭＬ是Ｇｒａｄｙ Ｂｏｏｃｈ、Ｊａｍｅｓ Ｒｕｍｂａｕｇｈ和Ｉｖａｒ Ｊａｃｏｂｓｏｎ等許多科學(xué)家的集體智慧結晶�？梢詫θ魏戊o態(tài)結構和動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行系統的建模，適用于系統開(kāi)發(fā)的不同階段。采用ＵＭＬ進(jìn)行設計具有以下優(yōu)勢：

·不同背景的開(kāi)發(fā)人員和設計師可以互相交流；

·可視化描述比較直觀(guān)；

·簡(jiǎn)單易學(xué)、易用；

·是行業(yè)標準，被絕大多數業(yè)內人士認同；

·有利于保存系統設計的精髓以供下次開(kāi)發(fā)使用（而不僅僅是一堆電路圖和代碼）；

·有利于項目的回溯、測試。

１．２ ＵＭＬ框圖

作為一種可視化建模語(yǔ)言，ＵＭＬ中的所有語(yǔ)素是一個(gè)個(gè)框圖。設計人員就是用這一個(gè)個(gè)框圖描述整個(gè)系統的設計。ＵＭＬ模型的框圖主要有以下幾種：

·Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｕｓｅ Ｃａｓｅ框圖和Ｕｓｅ Ｃａｓｅ框圖，前者主要描述整個(gè)機構的功能，后者主要從用戶(hù)的角度描述系統的功能。所以后者通常用于與系統客戶(hù)交流，提取用戶(hù)的需求。

·Ｃｌａｓｓ框圖，這一種是靜態(tài)圖，描述系統中的類(lèi)。在此框圖中可以體現類(lèi)的主要內容和功能、類(lèi)之間的結構和相互關(guān)系。

·Ｓｔａｔｅ Ｃｈａｒｔ框圖提供了建模對象的各種狀態(tài)及它們之間的轉換關(guān)系。它提供建模系統的動(dòng)態(tài)功能。這些框圖廣泛用于建立實(shí)際的系統，將會(huì )生成系統的全部代碼。

·Ａｃｔｉｖｉｔｙ框圖與Ｓｔａｔｅ Ｃｈａｒｔ框圖同樣描述系統的動(dòng)態(tài)功能，但它著(zhù)重于顯示系統的功能流，顯示Ｕｓｅ Ｃａｓｅ框圖中某個(gè)案例（Ｃａｓｅ）的事件流。它定義了工作流從何時(shí)開(kāi)始、哪里開(kāi)始、按什么順序發(fā)生、最終在哪結束。

·Ｓｅｑｕｅｎｃｅ框圖顯示了Ｕｓｅ Ｃａｓｅ框圖中各對象的具體功能流程。Ｓｅｑｕｅｎｃｅ框圖演示了業(yè)務(wù)過(guò)程的細節。值得注意的是，這個(gè)框圖只顯示對象，不顯示類(lèi)。即Ｓｅｑｕｅｎｃｅ框圖是針對某個(gè)特定情況、特定對象進(jìn)行的描述。

·Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ框圖與Ｓｅｑｕｅｎｃｅ框圖同樣描述對象間的相互關(guān)系。但它并不像Ｓｅｑｕｅｎｃｅ框圖那樣以時(shí)間順序描述，而是著(zhù)重顯示對象與角色之間的交互。其目的是讓質(zhì)量保證工程師和系統建筑師分析對象之間處理過(guò)程的分布情況。如果分布不合理，系統建筑師可能考慮重新分配處理工作。

·Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ框圖顯示模型的物理視圖，也顯示系統中軟、硬件組件及其相互關(guān)系。

·Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ框圖則顯示了系統的物理布局和各組件的位置及配置方法。

這些框圖為系統的分析、設計、建模提供了多種圖形表達形式，可應用于開(kāi)發(fā)的不同階段。它們的有機結合可以構建一個(gè)完整而一致的系統。下面針對于車(chē)載ＧＰＳ終端這個(gè)具體項目說(shuō)明ＵＭＬ在嵌入式系統設計中的具體應用。

２ ＵＭＬ在車(chē)載ＧＰＳ終端設計中的應用

２．１ 車(chē)載ＧＰＳ終端系統簡(jiǎn)介

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