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UML 在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用
摘要：介紹了ＵＭＬ及將ＵＭＬ應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中的作用和意義；分析了在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用ＵＭＬ的基本步驟和難點；結(jié)合車載ＧＰＳ終端系統(tǒng)的設(shè)計，描述了一個ＵＭＬ的具體應(yīng)用過程。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計是一個軟、硬件結(jié)合的協(xié)同設(shè)計（Ｈａｒｄｗａｒｅ／Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｃｏ－ｄｅｓｉｇｎ），需要不同技術(shù)背景的人共同開發(fā)。
這就帶來了一個問題，如何使這些具有不同技術(shù)背景和專長的人聯(lián)合開發(fā)、協(xié)同設(shè)計。在軟、硬件設(shè)計領(lǐng)域中，統(tǒng)一建模語言ＵＭＬ（Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｌａｎｇｕａｇｅ）采用一種簡單而直觀的圖形化方式描述系統(tǒng)設(shè)計中的各個問題和細節(jié)。不同技術(shù)背景的設(shè)計師只需懂得簡單的ＵＭＬ符號就可以輕易地與對方交流、共同設(shè)計。正是因為這些特點，在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中使用ＵＭＬ建模并書寫文檔通常可以起到事半功倍的效果。
本文將重點討論如何在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中使用ＵＭＬ技術(shù)，并用車載ＧＰＳ終端項目作為實例來具體演示采用ＵＭＬ的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計過程。
１ 統(tǒng)一建模語言ＵＭＬ及其特點
１．１ 統(tǒng)一建模語言ＵＭＬ
統(tǒng)一建模語言ＵＭＬ是可視化建模語言中的一種。它將模型中的信息用標(biāo)準(zhǔn)圖形元素直觀地顯示，使用戶、開發(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言有Ｂｏｏｃｈ法、對象建模技術(shù)（ＯＭＴ）和統(tǒng)一建模語言ＵＭＬ。其中ＵＭＬ是ＡＮＳＩ和ＯＭＧ組織所采用的標(biāo)準(zhǔn)，被世界上絕大多數(shù)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(jié)晶。可以對任何靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為進行系統(tǒng)的建模，適用于系統(tǒng)開發(fā)的不同階段。采用ＵＭＬ進行設(shè)計具有以下優(yōu)勢：
·不同背景的開發(fā)人員和設(shè)計師可以互相交流；
·可視化描述比較直觀；
·簡單易學(xué)、易用；
·是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，被絕大多數(shù)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)同；
·有利于保存系統(tǒng)設(shè)計的精髓以供下次開發(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言，ＵＭＬ中的所有語素是一個個框圖。設(shè)計人員就是用這一個個框圖描述整個系統(tǒng)的設(shè)計。ＵＭＬ模型的框圖主要有以下幾種：
·Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｕｓｅ Ｃａｓｅ框圖和Ｕｓｅ Ｃａｓｅ框圖，前者主要描述整個機構(gòu)的功能，后者主要從用戶的角度描述系統(tǒng)的功能。所以后者通常用于與系統(tǒng)客戶交流，提取用戶的需求。
·Ｃｌａｓｓ框圖，這一種是靜態(tài)圖，描述系統(tǒng)中的類。在此框圖中可以體現(xiàn)類的主要內(nèi)容和功能、類之間的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換關(guān)系。它提供建模系統(tǒng)的動態(tài)功能。這些框圖廣泛用于建立實際的系統(tǒng)，將會生成系統(tǒng)的全部代碼。
·Ａｃｔｉｖｉｔｙ框圖與Ｓｔａｔｅ Ｃｈａｒｔ框圖同樣描述系統(tǒng)的動態(tài)功能，但它著重于顯示系統(tǒng)的功能流，顯示Ｕｓｅ Ｃａｓｅ框圖中某個案例（Ｃａｓｅ）的事件流。它定義了工作流從何時開始、哪里開始、按什么順序發(fā)生、最終在哪結(jié)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)過程的細節(jié)。值得注意的是，這個框圖只顯示對象，不顯示類。即Ｓｅｑｕｅｎｃｅ框圖是針對某個特定情況、特定對象進行的描述。
·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框圖那樣以時間順序描述，而是著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(tǒng)建筑師分析對象之間處理過程的分布情況。如果分布不合理，系統(tǒng)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(tǒng)中軟、硬件組件及其相互關(guān)系。
·Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ框圖則顯示了系統(tǒng)的物理布局和各組件的位置及配置方法。
這些框圖為系統(tǒng)的分析、設(shè)計、建模提供了多種圖形表達形式，可應(yīng)用于開發(fā)的不同階段。它們的有機結(jié)合可以構(gòu)建一個完整而一致的系統(tǒng)。下面針對于車載ＧＰＳ終端這個具體項目說明ＵＭＬ在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中的具體應(yīng)用。
２ ＵＭＬ在車載ＧＰＳ終端設(shè)計中的應(yīng)用
２．１ 車載ＧＰＳ終端系統(tǒng)簡介
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