UML 在嵌入式系统设计中的应用

ＧＰＳ终端设计中的应用
　　
　　２．１车载ＧＰＳ终端系统简介
　　
　　车载ＧＰＳ终端是置于机动车内的实时定位装置，如图１所示。它的应用对象是需要定位、调度的车队，例如：运输车队和出租车等。车辆可以通过终端和ＧＰＳ卫星进行实时、准确的定位，并通过无线通讯网络上报远程的中心系统。中心可以通过终端远程监视车行轨迹，甚至在特殊情况下通过终端控制车辆。同时，终端还可以起到车载电话的作用，并可在车辆遇险时进行报警。另外，通过终端车辆还可以接收少量的调度信息。
　　
　　２．２需求分析
　　
　　在对系统进行需求分析时，可以使用ＵｓｅＣａｓｅ图进行功能上的需求分析。ＵｓｅＣａｓｅ图分角色（Ａｃｔｏｒ）和案例（Ｃａｓｅ）两部分。角色是与系统交互的人或物，而案例是系统提供的功能块。使用ＵｓｅＣａｓｅ观察系统能够将系统实现与系统目标分开，有助于开发人员了解最重要的部分，满足用户需求，而不会沉浸于实现细节。
　　
　　对于车载ＧＰＳ终端，主要的角色有两种：车载终端用户和监控中心用户。终端用户可以报警，打车载电话等；而监控中心可以查询车辆位置，发送调度信息。其ＵｓｅＣａｓｅ框图如图２所示。
　　
　　２．３规格说明
　　
　　规格说明比需求分析更详细，通过ＵＭＬ设计可以使规格说明更直观、更清晰。首先，使用Ｃｌａｓｓ框图描述系统处理的数据结构。例如在车载ＧＰＳ终端的规格说明设计时可以使用Ｃｌａｓｓ框图描述需要接收的ＧＰＳ卫星信号，如图３所示。
　　
　　第二，在规格说明阶段，还需要识别出系统的对象。首先以功能块划分，广泛地找出系统的主要对象；然后使用Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ框图描述它们之间的关系。图４描述了车载ＧＰＳ终端的主要对象，根据框图可以进行进一步的细化。
　　
　　最后，在规格说明阶段进行系统的业务描述。即规范系统完成一定功能的主要流程。这可以利用Ａｃｔｉｖｉｔｙ框图进行。图５显示了ＧＰＳ数据到达时，车载ＧＰＳ终端系统所进行的处理流程。
　　
　　２．４系统设计
　　
　　规格说明完成后，需要对系统的各个模块及模块之间的关系仔细地分析，从而确定哪些部分使用硬件完成，哪些部分使用软件实现。在本例中，需要硬件实现的模块有：ＧＰＳ接收模块、电源模块、用户控制模块、ＬＣＤ显示模块和ＧＳＭ通讯模块。所有的控制逻辑和数据计算全部由主控制器的软件实现。
　　
　　随后，系统设计分为两个分支：硬件设计及软件设计。使用ＵＭＬ的Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ图和Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ图对系统的硬、软件分别进行系统设计。图６用Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ框图描述了车载ＧＰＳ终端系统的软件系统架构。
　　
　　２．５构件设计
　　
　　接下来对每一个系统构件进行详细的设计。对于某些大型工程，甚至需要把每一个构件作为一个项目，重新以需求分析、规格说明开始展开构件设计循环。在构件设计中，除了可以使用前文介绍过的各种ＵＭＬ框图外，通常还需要使用ＳｔａｔｅＣｈａｒｔ、Ｓｅｑｕｅｎｃｅ这两种框图描述具体的系统流程细节。
　　
　　在本例中，ＧＳＭ模块共有四个状态：待命、有问题、通话中、短消息通讯中。使用ＳｔａｔｅＣｈａｒｔ框图描述它们之间的转换关系，如图７所示。
　　
　　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ框图显示了一个特定对象进行特定操作时所遇到的流程。图８显示了车载终端用户甲在遇到危险按下报警按钮后系统的处理过程。
　　
　　
　　
　　
　　
　　２．６集成测试和部署
　　
　　在集成测试时，可以联合使用所有的ＵＭＬ框图认真分析每个构件的原理，针对每一个系统功能、每一个可能发生错误的过程写出相应的测试程序，进行完整而可靠的程序测试。
　　
　　利用ＵＭＬ和系统的设计方法可以使传统的嵌入式系统设计告别“手工作坊”的开发方式，大大提高嵌入式系统的开发速度和产品质量，增强设计的可复用性。
　　
　　但是ＵＭＬ是图形化描述语言，比较适用于面向对象的程序设计；对于精确的规格设计或非面向对象的语言设计来说就不尽如人意了。在具体应用中，灵活应用注释功能，把框图对应模块所需的具体规格要求以注释的形式写在框图中，充分利用ＳｔａｔｅＣｈａｒｔ和Ｓｅｑｕｅｎｃｅ这些框图来完成面向过程部分的设计。
　　
　　
　　
　

《UML 在嵌入式系统设计中的应用(第2页)》