MCU嵌入式系統(tǒng)的領(lǐng)域分析方法
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在進(jìn)行領(lǐng)域工程的活動(dòng)中，通過對領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的交叉對比，能夠形成一系列的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)對構(gòu)件的選用，以及新構(gòu)件的產(chǎn)生形成規(guī)約，從而指導(dǎo)和規(guī)范新產(chǎn)品的開發(fā)。同時(shí)，由于這些選擇是經(jīng)過了長期時(shí)間和實(shí)踐的論證，所以這些標(biāo)準(zhǔn)也是具有科學(xué)性的。當(dāng)我們要進(jìn)行同一領(lǐng)域新系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)，只需要根據(jù)領(lǐng)域模型，確實(shí)新的需求規(guī)約，再根據(jù)特定領(lǐng)域的軟件體系結(jié)構(gòu)形成新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并依據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)選取，構(gòu)造構(gòu)件，組裝到新系統(tǒng)中。這樣新系統(tǒng)的質(zhì)量以及開發(fā)效率都將得到可靠的保障，公司也能通過對行為的規(guī)范對整個(gè)開發(fā)流程進(jìn)行管理、監(jiān)控。
3.3領(lǐng)域分析的含義及方法
在系統(tǒng)化的軟件復(fù)用中，充分的可復(fù)用信息的存在是非常重要的。這些信息需要被顯示地表示，以便在開發(fā)過程中被復(fù)用。這些可復(fù)用信息，和為方便地定位和操作它們的一些輔助信息一起構(gòu)成了復(fù)用基礎(chǔ)設(shè)施。領(lǐng)域分析的目的是為了建立這些可復(fù)用的基礎(chǔ)設(shè)施，它的含義是指“識(shí)別、捕獲和組織特定領(lǐng)域中一類相似系統(tǒng)內(nèi)對象、操作等可復(fù)用信息的過程”。
領(lǐng)域分析的三個(gè)關(guān)鍵過程為：①領(lǐng)域邊界確立：通過對已有技術(shù)資料，典型系統(tǒng)的分析上，綜合領(lǐng)域?qū)＜业囊庖?，定義出領(lǐng)域分析的范圍和邊界，同時(shí)收集開展領(lǐng)域分析工作的必要信息；②領(lǐng)域建模階段：根據(jù)在領(lǐng)域邊界確立階段得到的領(lǐng)域邊界以及收集到的領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)信息，利用相應(yīng)的建模知識(shí)和工具建立具備描述領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)和能力共性與變化性特征的領(lǐng)域模型；③軟件體系結(jié)構(gòu)建模階段：通過已經(jīng)得到領(lǐng)域模型，以及領(lǐng)域內(nèi)設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立描述領(lǐng)域內(nèi)特定問題解決方案的軟件體系結(jié)構(gòu)模型（DSSA）。
4 MCU嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域分析方法
4.1 MCU嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)域邊界確定
在這里，并不是打算選擇一個(gè)適合所有 MCU系統(tǒng)開發(fā)的領(lǐng)域，而是選擇一個(gè)相對狹小的領(lǐng)域，如家電制造行業(yè)中的空調(diào)行業(yè)。在這樣的行業(yè)中，由于產(chǎn)品要實(shí)現(xiàn)的基本功能在很長一段時(shí)間內(nèi)基本固定，客戶的需要相對穩(wěn)定，使得針對同類產(chǎn)品的領(lǐng)域中，有很多的功能是相同的，軟件的體系結(jié)構(gòu)是相同的。這為領(lǐng)域分析提供了非常有利的條件。在對這些領(lǐng)域進(jìn)行分析的時(shí)候，資料主要來源于本領(lǐng)域中的典型系統(tǒng)、領(lǐng)域?qū)＜业慕ㄗh、工程師的經(jīng)驗(yàn)、客戶需求、硬件廠商提供的開發(fā)包、控制理論、該領(lǐng)域的發(fā)展歷史以及發(fā)展趨勢等。當(dāng)收集完這些資源后也就夠成了領(lǐng)域分析的上下文環(huán)境，也就是領(lǐng)域的邊界。
4.2 MCU嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)域建模
領(lǐng)域模型的意義在于對領(lǐng)域的信息通過組織，以一種令人更容易接受的方式所表現(xiàn)出來。它包括形式化的模型和非形式化的信息，前者是一種對解決方案的描述，后者是對領(lǐng)域知識(shí)的補(bǔ)充。對于我們所選擇的領(lǐng)域來說，一個(gè)具體行業(yè)的軟件體系結(jié)構(gòu)本身就是相對穩(wěn)定的，對于具體的每款產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)的功能會(huì)有一些細(xì)小的差別。常見的情況是，當(dāng)一個(gè)原型機(jī)出現(xiàn)后，會(huì)在原型機(jī)上進(jìn)行諸多的改款，以適應(yīng)市場客戶不同的需要。所以針對于這樣的領(lǐng)域特點(diǎn)，我們對這階段的過程有如下的建議：
· 形式化的模型：采取面向特征的領(lǐng)域模型。特征的定義一般來說是用戶或客戶可感知的系統(tǒng)特點(diǎn)。但各個(gè)組織也可以根據(jù)自身的特點(diǎn)來組織選擇領(lǐng)域模型。
· 領(lǐng)域字典：領(lǐng)域字典是通過和領(lǐng)域?qū)＜业膶υ?，以及對相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析而得到。領(lǐng)域字典的作用是為領(lǐng)域的參與者提供一個(gè)準(zhǔn)確方便的交流環(huán)境。
· 統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)：利用一種標(biāo)準(zhǔn)化的，通用的符號(hào)系統(tǒng)對領(lǐng)域內(nèi)的概念進(jìn)行描述。
4.3 MCU嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的軟件體系結(jié)構(gòu)
DSSA(特定領(lǐng)域的軟件體系結(jié)構(gòu) )不是單個(gè)系統(tǒng)的表示，而是能夠適應(yīng)領(lǐng)域中多個(gè)系統(tǒng)的需求的一個(gè)高層次的設(shè)計(jì)。它包含構(gòu)件以及構(gòu)件互聯(lián)的規(guī)則。當(dāng)開發(fā)本領(lǐng)域的一個(gè)新系統(tǒng)時(shí)，可以使用這些構(gòu)件，并且按照這些規(guī)則構(gòu)成滿足當(dāng)前系統(tǒng)需求的特定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 8。在 DSSA中有個(gè)比較重要的概念就是參考體系結(jié)構(gòu)，它的目的是實(shí)現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)的復(fù)用。圖 2給出一種空調(diào)控制器領(lǐng)域的參考體系結(jié)構(gòu) (部分)。
圖2空調(diào)控制器領(lǐng)域的參考體系結(jié)構(gòu)(部分)
在上圖中，每一個(gè)方框代表一個(gè)構(gòu)件。它的下屬代表對上一個(gè)構(gòu)件分解而得出的子構(gòu)件。由多個(gè)子構(gòu)件可以構(gòu)成一個(gè)規(guī)模更大的構(gòu)件，這樣能夠支持更高效的復(fù)用。
在 DSSA中還包括有一些的需求規(guī)約，以及對接口的描述和標(biāo)準(zhǔn)。對于 MCU嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，由于諸多外設(shè)的接口是存在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的，所以如何讓控制這些硬件的軟件也能夠按照一個(gè)統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來編寫是必要而且可行的解決辦法。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)所編寫的軟件可以很容易地提取成構(gòu)件并使用在我們的系統(tǒng)之中。在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，從以下幾個(gè)方面對這種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行約定是可行的：
· 軟件的適用范圍：如 MCU類型、應(yīng)用方案等;
· 外設(shè)的硬件特性及使用方式;
· 外設(shè)控制流程的規(guī)范化：包括有算法和流程圖;
· 接口參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化：命名規(guī)則、類型、長度等;
· 一些相關(guān)的注意事項(xiàng)：如為適合國家法規(guī)而作的一些限制、相關(guān)安全性的要求;
5 總結(jié)
本文作者創(chuàng)新點(diǎn): 作者通過對領(lǐng)域分析的概念，方法的介紹，針對 MCU嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的特點(diǎn)，引出一種適用于 MCU嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)域分析方法。該方法已經(jīng)應(yīng)用到作者現(xiàn)階段正在進(jìn)行的項(xiàng)目中。通過實(shí)踐已經(jīng)證明這是一條可行而有著巨大潛力的道路，如何結(jié)合更多的手段去達(dá)到我們的目的將是今后工作的重點(diǎn)。
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