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1、精品学习资源基于 UML地嵌入式实时系统实例分析摘 要：统一建模语言 uml 是一种面对对象地标准建模语言 , 现在无论在欧洲 , 仍是美国 , 或者世界上地一些其他地区 ,uml 都已经成为了工业界开发地首选方法 . 介绍了 uml 地简况和特点 , 并以一个数字式录音机为实例 , 具体阐述了 uml 在嵌入式实时系统中地应用.关键词： uml 嵌入式实时系统类模型1 统一建模语言统一建模语言 umlunified modeling language是由 grady booch、ivar jacobson和 james rumbaugh 发起, 在 booch 方法、oose 方法和 omt
2、 方法地基础上 , 广泛征求看法 , 集众家之长 , 几经修改而成地一个面对对象分析与建模语言 . 在美国,uml 已经获得工业界、科技界和应用界地广泛支持 , 已有 700 多个公司表示支持采纳uml 语言作为建模语言 .uml 共供应了五类图：用例图 . 用例图从用户角度描述系统功能, 并指出各功能地操作者 . 在 uml 中, 一个用例图由一系列角色和用例组成 , 其中用例被画在一个框内 , 该框表示系统边界 . 静态图 . 包括类图、对象图和包图 . 行为图 . 它描述系统地动态模型和组成对象间交互关系 , 包括类地状态图和活动图 . 交互图 . 它描述对象间地交互关系 , 包括次序图
3、和合作图 . 其中次序图显示对象间地动态协作关系；合作图也描述对象间地动态协作关系, 但除表示信息交换外 , 合作图仍显示对象以及它们之间地关系 . 实现图 . 包括欢迎下载精品学习资源构件图和配置图 . 其中构件图用来描述代码构件地物理结构和各构件间地依靠关系；配置图定义系统中软、硬件地体系结构.uml 地主要特点可以用以下三点来概括：它统一了booch、omt 和 oose 等方法中地概念 . 它吸取了面对对象技术领域中其他流派地特长 . 它在演化过程中仍提出了一些新地概念.uml 本身是一个完整地建模语言 , 因此支持系统开发地不同阶段 , 从需求描述到系统地测试 . 总之,uml 适用
4、于任何类型地系统 , 其丰富地描述才能可以精确地描述系统地静态结构和动态行为.2 基于 uml 地嵌入式实时系统实例分析2.1 实例介绍与用例模型嵌入式实时系统在实际地工程工程中具有较强地代表性. 本文所介绍地嵌入式实时系统是一个数字式录音机, 它可以通过麦克风录制声音, 通过 a/d 转化为数字信号储备在内存中 , 用户可以挑选某个录制声音消息进行播放 . 系统共可以储备 10 条录音消息 , 每条消息地最大长度由当前可用地最大内存空间锁限制. 系统地四个方向按钮用来进行菜单挑选 , 该数字式录音机器有四个主要地菜单项 , 即时钟菜单、日历菜单、定时菜单以及消息槽菜单项. 用户可以通过左、右
5、方向按钮在不同地菜单项之间切换. 系统地时钟和日历功能和一般地电子表中地时钟、日历功能一样, 此处不再详述 .在本例中 , 我们有两个角色： user 和 battery,其中用户是该系统地使用者 , 他使用本系统所供应地功能；电池是系统需要应对地外部设备 , 系统要探测电池地容量 .欢迎下载精品学习资源本例中地嵌入式实时系统地完整地用例模型如图1 所示：2.2 分析建模类模型就是系统主模型中最为重要地一个, 它描画了系统组成情形, 是面对对象地标志 . 我们在本例中得到了如下地类：1message类. 一个 message对象描述一个完整地数字声音录音 ,在物理上根据 block 块来组织
6、, 即一个 message对象由一个或多个audioblock块组成. 而一个 audioblock对象就由一个或多个声音采样片组成 , 即 audioblock对象由 audiosample 对象组成 . 从问题域角度来看 ,message 应当包括有该消息地 timelength、recordtime和 audioblock类型地动态数组属性 .2audiocontroller类. 嵌入式应用通常典型地表现为具有一个“规律部件”、“掌握中心” , 它治理系统地任务 , 实现对系统地掌握.audiocontroller就是这样一个部件 , 供应录音、播放等功能 .3usermode 类. 用
7、户模式指用户对系统地使用方式 , 可以分为设置时间模式、设置定时时间模式、设置日期模式和消息菜单用户模式. 当用户模式不用时 , 系统对用户地操作将有着不同地说明 .4userinterface类. 用户接口类封装了系统地人机接口 , 它包括用户模式和用户视图两部分 . 其中用户模式就是 usermode 类； 而用户视图就负责系统人机界面地表示 . 当系统地用户模式发生变化时, 系统地用户视图也会发生相应地变化 . 不仅如此 , 在同一用户模式下, 不同地按钮操作也会使用户视图发生变化.5userview类. 用户视图也包括五种：时钟视图、日期视图、欢迎下载精品学习资源定时时钟视图、消息菜单
8、视图和任务视图.6messageslot 类. 消息槽用来登录消息 , 一个消息槽最多只能登录一条消息 . 系统共有十个消息槽 . 消息槽就如储备设备上储备数据地“道” , 它储存消息 . 系统通过 messageslot 类拜访到声音消息, 实现相关地操作 .7audioinput与 audiooutput类. 声音输入与声音输出类实现audio 在 block 级别地输入、输出 . 麦克风通过 a/d 转换器得audiosample,audioinput实现把一系列地采样片组装成 audioblock对象, 并把该对象传送给 audiocontroller,由掌握中心实现对 audiobl
9、ock地组装, 最终形成一个完整地 message.同理, 对于 audiooutput也一样.2.3 关注嵌入式：系统外部大事嵌入式系统所处地外部环境通常较一般地系统环境复杂, 其复杂性主要表现为系统需要对大量地外部环境大事做出响应. 在嵌入式应用中, 外部环境地元素与嵌入式系统地交互主要通过大事地方式来实现.通过分析我们识别了 7 个外部大事 , 如表 1 所示.2.4 动态模型类模型描述了系统地静态结构 , 我们需要进一步地分析系统地动态行为. 在对象概念地前提下 , 我们以对象为中心描述对象地状态变化.1audiocontroller状态图.audiocontroller对象拜访消息槽
10、欢迎下载精品学习资源并可以播放、录制消息 . 不仅如此 , 它仍可以播报警报声音 . 该对象地状态空间可以识别为由五个状态组成 , 他们分别是闲暇状态idle、播放状态 playing 、录音状态 recording、警报状态alarming 和停止状态 stop. 其中停止状态是一个瞬时状态 . 停止状态地进入动作表示提示并警告用户当前停止地缘由, 并且需要得到用户地确认才转移到闲暇状态 .2 audioinput对象.audioinput对象供应录制 audioblock服务, 因而它有如图 2 所示地状态图 . 同理,audiooutput有与之相像地状态图 .3speaker 对象.s
11、peaker 对象是对扬声器地封闭 , 它供应播放采样片服务 , 一旦产生 speaker 对象将对 speaker 进行初始化 , 因此它地状态图如图 3 所示. 同理,microphone 对象地状态图也类此 .4timer对象.timer对象是对定时器地封装 , 它监视时钟中断 ,一旦定时时间计数到 , 就将发生定时中断 . 图 4 中地“ click”表示一个时钟中断 .3 结语与不足本系统地首要特点是嵌入式 , 其次便是因“嵌入”而带来地大事多而且有实时约束地情形 . 因此, 当我们设计本系统地软件组织模式时, 就不得不考虑如何让软件从体系结构级别上能够高效地处理各种大事 . 由于采
12、纳了面对对象开发方法 , 因此我们自然地可设计面对对象式地组织模式 , 即大事说明为对象间地消息传递 , 通过消息传递把各个对象组织起来 . 但是这样做存在一个最大地缺点 , 就欢迎下载精品学习资源是任何一个大事发生时都必需知道该大事地响应者.参考文献：1 肖苏.uml 语言地建模应用 j.电脑编程技巧与保护,202132.2 美tom pender,著. 耿国桐, 等, 译.uml 宝典m. 电子工业出版社 ,2004.3 崔晓斐.uml 建模技术在软件开发中地应用 j.河池学院学报 自然科学版 ,200605.4 吴际, 金茂忠.uml 面对对象分析 m. 北京航空航天高校出版社,2002.5 麻志毅. 面对对象地软件建模工具 j.全国软件技术研讨会论文集c.大连出版社 ,2001.欢迎下载