UML在嵌入式系統設計中的應用(1)

嵌入式系統設計是一個軟、硬件結合的協同設計（Hardware/Software Co-design），需要不同技術背景的人共同開發。

這就帶來了一個問題，如何使這些具有不同技術背景和專長的人聯合開發、協同設計。在軟、硬件設計領域中，統一建模語言UML（Unified Modling Language）采用一種簡單而直觀的圖形化方式描述系統設計中的各個問題和細節。不同技術背景的設計師只需懂得簡單的UML符號就可以輕易地與對方交流、共同設計。正是因為這些特點，在嵌入式系統設計中使用UML建模并書寫文檔通?？梢云鸬绞掳牍Ρ兜男Ч?。

本文將重點討論如何在嵌入式系統設計中使用UML技術，并用車載GPS終端項目作為實例來具體演示采用UML的嵌入式系統設計過程。

1 統一建模語言UML及其特點

1.1統一建模語言UML

統一建模語言UML是可視化建模語言中的一種。它將模型中的信息用標準圖形元素直觀地顯示，使用戶、開發人員、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（OMT）和統一建模語言UML。其中UML是ANSI和OMG所采用的標準，被世界上絕大多數公司所接受。

UML是Grady Booch、James Rumbaugh和Ivar Jacobson等許多科學家的集體智慧結晶?？梢詫θ魏戊o態結構和動態行為進行系統的建模，適用于系統開發的不同階段。采用UML進行設計具有以下優勢：

•不同背景的開發人員和設計師可以互相交流；

•可視化描述比較直觀；

•簡單易學、易用；

•是行業標準，被絕大多數業內人士認同；

•有利于保存系統設計的精髓以供下次開發使用（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。設計人員就是用這一個個框圖描述整個系統的設計。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的功能，后者主要從用戶的角度描述系統的功能。所以后者通常用于與系統客戶交流，提取用戶的需求。

•Class框圖，這一種是靜態圖，描述系統中的類。在此框圖中可以體現類的主要內容和功能、類之間的結構和相互關系。

•State Chart框圖提供了建模對象的各種狀態及它們之間的轉換關系。它提供建模系統的動態功能。這些框圖廣泛用于建立實際的系統，將會生成系統的全部代碼。

•Activity框圖與State Chart框圖同樣描述系統的動態功能，但它著重于顯示系統的功能流，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、按什么順序發生、最終在哪結束。

•Sequence框圖顯示了Use Case框圖中各對象的具體功能流程。Sequence框圖演示了業務過程的細節。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。其目的是讓質量保證工程師和系統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，也顯示系統中軟、硬件組件及其相互關系。

•Deployment框圖則顯示了系統的物理布局和各組件的位置及配置方法。

這些框圖為系統的分析、設計、建模提供了多種圖形表達形式，可應用于開發的不同階段。它們的有機結合可以構建一個完整而一致的系統。下面針對于車載GPS終端這個具體項目說明UML在嵌入式系統設計中的具體應用。