一種改進型UML在嵌入式系統(tǒng)中的應用

　　為了給嵌入式系統(tǒng)建模必須考慮以下方面：

　　◆ 時間。在序列圖中描述時間及其約束信息。

　　◆ 并發(fā)性。用活動類來描述并發(fā)?；顒宇惖膶傩裕ㄈ鐑?yōu)先級）可以定義成類的標簽值，可通過組件版類Process和Thread將它們映射到實現(xiàn)環(huán)境中。

　　◆ 異步通信。UML支持線程間發(fā)送異步消息。

　　◆ 同步通信。定義信號量、監(jiān)視器或關鍵區(qū)的類版類來描述同步。

　　由此，可以得出嵌入式系統(tǒng)建模的一般過程如下：

　?、?首先確定系統(tǒng)需求。在此階段既不考慮哪部分是軟件，也不考慮哪部分是硬件，只根據(jù)調(diào)研和與用戶的交流得出系統(tǒng)應具有的功能，并通過角色與用例的關系表現(xiàn)出來，從而得出用例圖和系統(tǒng)最終需求。

　?、?進入系統(tǒng)設計階段,也就是根據(jù)用例圖得出的需求來設計類圖。這個階段需要確定哪些功能由硬件完成，哪些功能由軟件完成。軟件類圖的設計與純軟件建模方法基 本一樣，在此不再贅述。對硬件的處理一般由硬件包裝類來實現(xiàn)，硬件包裝類提供訪問硬件的接口。這些硬件包裝類處理到設備的通信和設備產(chǎn)生的中斷，通過這樣 的硬件類可以隱藏低級協(xié)議的細節(jié)，并且很方便、快速地將低級中斷轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)中其余部分的高級事件。包裝類是屬于活動的還是靜態(tài)的類，主要取決于硬件的屬性。

　?、?如果類圖中所描述的軟件類或硬件類比較復雜，難以描述清楚，那么可以采用對象圖來細化，使之更加具體和明確。

　　④ 對于實時性要求，需要在序列圖中進行定義和描述；如果想知道不同對象之間的鏈接,以及鏈接對象間如何發(fā)送消息，可以建立協(xié)作圖；通過建立狀態(tài)圖,可以了解到某個對象所能到達的所有狀態(tài),以及對象收到的事件對該對象狀態(tài)的影響等。

　　⑤ 最后,使用組件圖和展開圖來實現(xiàn)系統(tǒng)的集成與驗證。

　　以上過程可以在Rhapsody軟件環(huán)境下實現(xiàn)，因為該軟件可以產(chǎn)生嵌入式系統(tǒng)常用的C語言，更接近通常的嵌入式開發(fā)環(huán)境。

　　3、實例分析與討論

　　這里以一個報警系統(tǒng)為例，說明如何使用UML來設計嵌入式系統(tǒng)。一個報警系統(tǒng)一般由傳感器（包括聲音傳感器、圖像傳感器和熱傳感器），報警器（包括聲音報 警器、電話報警器和光報警器），鍵盤，LCD顯示器，系統(tǒng)處理器，以及用于存儲系統(tǒng)配置信息和日志信息的存儲器等部件組成。

　　當傳感器接收到某個信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換把信息送到系統(tǒng)處理器中后，系統(tǒng)處理器根據(jù)設定的配置信息條件，判斷是否需要報警。若需要，則會向報警器發(fā)出報警命令。鍵盤和LCD顯示器用于人機對話，可以根據(jù)實際需要設定報警條件和方式。

　　該系統(tǒng)的序列圖如圖1所示。從圖1中可以看出，該系統(tǒng)要求從傳感器返回信息到發(fā)出報警的時間間隔小于3 s。這就是序列圖中對嵌入式實時系統(tǒng)時間要求的一個例子。

　　圖1 報警系統(tǒng)序列圖

　　在類圖中，把系統(tǒng)處理器設計成活動類，負責處理通過帶有LCD 顯示的控制面板與用戶的交互。通過控制面板，可以配置、激活和關閉系統(tǒng)。所有的配置變化均保存在系統(tǒng)配置信息類中。系統(tǒng)處理器接收傳感器的信息，并把它與 系統(tǒng)配置信息比較，從而決定是否報警。為了查詢和了解報警系統(tǒng)歷史信息，系統(tǒng)處理器將所有事件保存在日志中。系統(tǒng)處理器、傳感器和報警器的類圖的簡單關系如圖2所示。

　　圖2 報警器系統(tǒng)組成的類圖

　　結(jié)語

　　為嵌入式系統(tǒng)引入一個通用、完善的UML技術(shù)，必將對當前高速發(fā)展的嵌入式系統(tǒng)的研究與開發(fā)產(chǎn)生積極的影響。而本文所提出的思想和方法，對于擺脫UML技術(shù)在嵌入式領域的困境起到了有益的探索和建議作用。