基于uml的嵌入式系统的设计

基于uml的嵌入式系统的设计

近年来，数字家电、汽车电子、音乐音乐器、数字集成的需求日益增长。嵌入式软件（embedd软件）系统变得越来越复杂，相关接口也越来越多。这种软硬件结合的项目（硬件co设计）需要来自不同技术背景的人员进行合作。这些技术背景和专业知识的人员应该如何合作，以解决这个问题。uml可以解决这个问题。统一建模语言UML(UnifiedModelingLanguage）采用一种简单而直观的图形化方式描述系统设计中的各个问题和细节。不同技术背景的设计师只需懂得UML符号就可以与对方交流、共同设计。本文将重点讨论如何在嵌入式系统设计中使用UML技术，并结合实例“微波炉小灯”演示采用UML的嵌入式系统设计过程。1u型建模1.1uml的基本概念1.1.1UML事物UML中事物是实体抽象化的最终结果，是模型中的基本成员，UML中包含结构事物、行为事物、分组事物和注释事物。1.1.2模型中的使用图是事物集合的分类，UML中包含多种图：1)类图(ClassDiagram);2)对象图(ObjectDiagram);3)包图(PackageDiagram);4)组件图(CompomentDiagram，也称构件图)；5)部署图(DeploymentDiagram);6)用例图(UsecaseDiagram);7)时序图(SequenceDiagram);8)协作图(CollaborationDiagram);9)状态图(StatechartDiagram);10)活动图(ActivityDiagram)。由于篇幅原因，本文将结合一个需求非常简单的“微波炉小灯”的实例，给出几个重要的图。本文介绍的图采用业界使用最广泛的UML建模工具RationalRose。RationalRose为团队开发和规范的开发过程管理提供了良好的支持。1.2系统静态模型的建立从应用的角度上来讲，面向对象的系统设计一般需要完成如下工作：1)描述需求；2)根据需求建立系统的静态模型；3)建立系统的动态模型：即描述系统的行为。1.2.1微波门单一，关上门“微波炉小灯”的实例需求很简单，即微波炉里有个小灯，微波炉门打开时，它就亮起来，一旦关上门，就熄掉了。本文将根据此需求说明，采用UML设计一个控制程序来感应微波炉对象的状态变化，并且触发小灯对象的状态变化。1.2.2开微波与关微波用例图（UseCaseDiagram):UML的UseCase图1描述User对整体系统的功能需求，本例中，User会有两项动作———“开微波炉”与“关微波炉”，而且期待开微波炉时会亮小灯，关微波炉时小灯会自动熄掉。类图（ClassDiagram）：如图2，类是OOD中一个重要概念。软件组件的模块通称为组件的类(Class),OOD设计理念是程序指令写在类里，其所检验测试的对象都是类，等到电脑执行时才由电脑在内存中定义实体组件(对象)。1.2.3开微波过程中的小灯亮发运行建立系统的动态模型实质就是描述系统的行为。时序图（SequenceDiagram）：图3这个时序图反映了开微波炉过程中触发小灯亮的详细执行过程。状态转换图4(StatechartDiagram）：对对象行为做详细的描述。就小灯而言，消息的传达是个事件(Event)，这事件令小灯改变状态(亮或熄)。2双项目2.1ra系统开发RationalRose中可实现正向（为模型产生相应的代码，即程序框架）、逆向（从用户原来的软件系统导出该系统的模型）和双向工程（实现模型和代码之间的循环工程），从而保证模型与代码的高度一致，这个功能意味着降低了开发人员编写程序的复杂度和工作量。RationalRose支持C++、VisualC++、Java、Smalltalk、Ada、VisualBasic、PowerBuilder等语言和开发工具，并能为CORBA应用生成接口定义语言（IDL），为数据库应用生成数据库描述语言（DDL）等。RationalRose默认支持的语言是Java。本例中，在完成了“微波炉小灯”类图制作后，选择菜单“Tools”→“Java/J2EE”→“generatecode”即可生成Java代码，当原建模文件更新时，代码会同步更新。2.2开发可实现的功能前面所述正向工程虽然只是得到了代码框架，实现功能部分的代码仍需开发人员输入。随着软件功能的实现及新的用户需求的加入，原建模文件在需要更新时，可不需要重新画图，只需进行逆向工程操作即可。本例中，在完成了“微波炉小灯”代码后，选择菜单“Tools”→“Java/J2EE”→“reverseengineer”即可生成新的建模文件。3architector系统架