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1、计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统(第7章-嵌入式系统设计技术)计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCI
2、ENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 “宿主机宿主机/目标机目标机”方式方式嵌入式系统的开发通常采用嵌入式系统的开发通常采用“宿主机宿主机/目标机目标机”方式。方式。宿主机（宿主机（HostHost）：）：一台通用的一台通用的计计算机，一般是算机，一般是PCPC机。它通机。它通过过串口或网串口或网络连络连接与目接与目标标机机进进行通信。行通信。目目标标机（机（TargetTarget）：）：常用在嵌入式系常用在嵌入式系统统的开的开发过发过程期程期间间。目。目标标机可以是嵌入式系机可以是嵌入式系统统的的实际实际运行运行环环境，也可以是能替代境，也可以是能替代实实际环际环境的仿真
3、系境的仿真系统统。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTE
4、R SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 硬件层硬件层硬件层：硬件层：由嵌入式微处理器、存储器系统、通用设备接口和由嵌入式微处理器、存储器系统、通用设备接口和I/OI/O接口（接口（A/D A/D、D/AD/A、I/OI/O等）组成。等）组成。在一片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存在一片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路（储器电路（ROM ROM 和和SDRAMSDRAM等），就构成了一个嵌入式核心控等），就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROMROM中。中。计算
5、机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 中间层中间层中间层：中间层：也称为硬件抽象层（也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Hardware Abstract Layer,HALLayer,HAL）或板极支持包（）或板极支持包（Board Support Board Support PackagePackage，BSP
6、BSP），它把系统软件与底层硬件部分隔），它把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。BSPBSP的特点：的特点：1)1)操作系统相关性操作系统相关性 2)2)硬件相关性硬件相关性 设计一个完整的设计一个完整的BSPBSP需要完成两部分工作：需要完成两部分工作：1 1）嵌入式系统的初始化）嵌入式系统的初始化:片片级级初始化、板初始化、板级级初始化初始化和系和系统级统级初始化初始化 2 2）设计硬件相关的设备驱动。）设计硬件相关的设备驱动。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TEC
7、HNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 软件层软件层软件层：软件层：由实时多任务操作系统（由实时多任务操作系统（RTOSRTOS）、文件）、文件系统、图形用户接口（系统、图形用户接口（GUIGUI）、网络系统及通用组）、网络系统及通用组件模块组成。件模块组成。RTOSRTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。是嵌入式应用软件的基础和开发平台。RTOSRTOS实际上是一段嵌入式目标代码中的程序，系实际上是一段嵌入式目标代
8、码中的程序，系统复位后首先执行，相当于用户的主程序，用户统复位后首先执行，相当于用户的主程序，用户的其他应用程序都建立在的其他应用程序都建立在RTOSRTOS之上。之上。RTOSRTOS是一个标准的内核，它将是一个标准的内核，它将CPUCPU时钟、中断、时钟、中断、I/OI/O、定时器等资源都封装起来，留给用户的是一、定时器等资源都封装起来，留给用户的是一个标准的个标准的APIAPI函数接口。函数接口。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIEN
9、CE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 功能层与执行装置功能层与执行装置功功能能层层：由由基基于于RTOSRTOS开开发发的的应应用用程程序序组组成成，用用来来完成对被控对象的控制功能。完成对被控对象的控制功能。功功能能层层是是面面向向被被控控对对象象和和用用户户的的，为为方方便便用用户户操操作，往往需要提供一个友好的人机界面。作，往往需要提供一个友好的人机界面。执执行行装装置置：是是指指那那些些可可以以接接受受嵌嵌入入式式计计算算机机系系统统发发出出的的控控制制命命令令，执执行行所所规规定定的的操操作作或或任任务务的的
10、设设备和装置。备和装置。在在不不同同的的应应用用领领域域中中，嵌嵌入入式式系系统统的的执执行行装装置置一一般般是是不不同同的的，应应该该根根据据具具体体的的应应用用场场合合和和系系统统所所要求实现的功能选择不同的设备和执行装置。要求实现的功能选择不同的设备和执行装置。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 嵌入式系统的设计流程嵌入
11、式系统的设计流程计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 统一建模语言统一建模语言UML概述概述统一建模语言统一建模语言UMLUML：可视化建模语言，属于第三代可视化建模语言，属于第三代面向对象建模语言。它将模型中的信息用标准图面向对象建模语言。它将模型中的信息用标准图形元素直观地表示出来，便于人员交流。形元素直观地表示出来，便于人
12、员交流。特点：特点：1)UML1)UML语言简单语言简单,易学、易用；易学、易用；2)UML2)UML采用可视化的图形描述，比较形象直观；采用可视化的图形描述，比较形象直观；3)3)可使不同技术背景的开发人员和设计人员很容可使不同技术背景的开发人员和设计人员很容易的相互交流；易的相互交流；4)UML4)UML语言是第三代面向对象建模语言的标准，语言是第三代面向对象建模语言的标准，被绝大多数业内人士认同；被绝大多数业内人士认同；5)UML5)UML采用图形化的设计，将系统的核心部分描采用图形化的设计，将系统的核心部分描述出来，可以供以后系统开发使用；述出来，可以供以后系统开发使用；6)6)有利于
13、项目的回溯和测试。有利于项目的回溯和测试。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 UML组成组成UML采用图形表示法，它的重要内容是由一些图来定义的。采用图形表示法，它的重要内容是由一些图来定义的。设计人员就是用这些图来描述整个系统的功能和设计。设计人员就是用这些图来描述整个系统的功能和设计。UML包括包括4部分：部分：（1）视图
14、（视图（View）：）：UML的视图并不是图形，而是由许多的视图并不是图形，而是由许多图（图（Diagram）组成的一个抽象，视图显示表达系统的各个）组成的一个抽象，视图显示表达系统的各个不同方面。不同方面。（2）图（图（Diagram）：）：描述描述UML视图内容的图形。视图内容的图形。UML共共有有9种不同类型的图，通过它们的相互组合来表示出被建模种不同类型的图，通过它们的相互组合来表示出被建模系统的所有的视图。系统的所有的视图。（3）模型元素（模型元素（Model Element）：）：UML图中使用的概念图中使用的概念就是模型元素。模型元素代表普通的面向对象的概念，例如就是模型元素。模
15、型元素代表普通的面向对象的概念，例如类、对象、消息以及这些概念之间的关系。类、对象、消息以及这些概念之间的关系。（4）通用机制（通用机制（General Mechanism）：）：UML提供的通用提供的通用机制为模型元素提供一些附加的信息、注释、语义。这些通机制为模型元素提供一些附加的信息、注释、语义。这些通用机制也提供扩展机制，允许用户对用机制也提供扩展机制，允许用户对UML进行扩展，以便进行扩展，以便适应一个特定的方法适应一个特定的方法/过程、组织或用户。过程、组织或用户。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTE
16、R SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 UML中的视图中的视图 5种视图：种视图：（1）用例视图用例视图（Use Case View）：描述系统应该交付的功能，）：描述系统应该交付的功能，是外部参与者（是外部参与者（Actor）观察到的系统功能。用例视图利用）观察到的系统功能。用例视图利用用例图、活动图进行描述。用例图、活动图进行描述。一个用例就是对系统的一个功能的通用描述。一个用例就是对系统的一个功能的通用描述。用例视图是核心。系统的最终目标，
17、系统提供的功能在用例用例视图是核心。系统的最终目标，系统提供的功能在用例视图中被描述。用例视图会对所有其他的视图产生影响。视图中被描述。用例视图会对所有其他的视图产生影响。（2）逻辑视图逻辑视图（Logical View）：从系统的静态结构和动态行）：从系统的静态结构和动态行为角度显示如何实现系统的功能，描述如何实现用例视图中为角度显示如何实现系统的功能，描述如何实现用例视图中提出的那些系统功能，逻辑视图注重的是系统的内部。提出的那些系统功能，逻辑视图注重的是系统的内部。（3）组件视图组件视图（Component View）：显示代码组件的组织结）：显示代码组件的组织结构，描述模块以及它们之间
18、的依赖关系。组件是不同类型的构，描述模块以及它们之间的依赖关系。组件是不同类型的代码模块，通过代码模块的结构和依赖关系来表示。代码模块，通过代码模块的结构和依赖关系来表示。（4）并发视图并发视图（Concurrency View）：显示系统的并发性，解）：显示系统的并发性，解决并发系统中存在的通信和同步问题。主要考虑资源的有效决并发系统中存在的通信和同步问题。主要考虑资源的有效利用、代码的并行执行以及系统环境中异步事件的处理。利用、代码的并行执行以及系统环境中异步事件的处理。（5）部署视图部署视图（Deployment View）：显示系统的具体部署，）：显示系统的具体部署，将系统部署到有计算
19、机和设备（称之为将系统部署到有计算机和设备（称之为Node）组成的物理结）组成的物理结构上。构上。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 UML中的图中的图1 9种图：种图：用例图、类图、对象图、状态图、顺序图、协作图、用例图、类图、对象图、状态图、顺序图、协作图、活动图、组件图和部署图。活动图、组件图和部署图。（1）用例图（）用
20、例图（Use Case Diagram）显示多个外部参与者（显示多个外部参与者（Actor）以及它们与系统提供的用例）以及它们与系统提供的用例之间的连接，之间的连接，定义系统的功能需求定义系统的功能需求。一个用例是对系统提供的某个功能的描述，用例只是描述系一个用例是对系统提供的某个功能的描述，用例只是描述系统活动者从外部观察系统所得到的那些功能，并不描述这些统活动者从外部观察系统所得到的那些功能，并不描述这些功能在系统内部是如何实现的。功能在系统内部是如何实现的。一个评分系统的用例图一个评分系统的用例图：计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TEC
21、HNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 UML中的图中的图2（2）类图（）类图（Class Diagram）显示系统中各个显示系统中各个类的静态结构类的静态结构。类图是静态图。类图是静态图。类代表系统内处理的事务，这些类可以多种方式连接：关联、类代表系统内处理的事务，这些类可以多种方式连接：关联、依赖、特殊化或者打包。依赖、特殊化或者打包。一个类的内部结构使用该类的属性和操作表示。一个类的内部结构使用该类的属性和操作表
22、示。一个系统一般有几个类图，并不是所有的类都放在一个类图一个系统一般有几个类图，并不是所有的类都放在一个类图中，一个类可以参与到多个类图中去。中，一个类可以参与到多个类图中去。评分系统的类图：评分系统的类图：计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 UML中的图中的图3（3）对象图（）对象图（Object Diagram）类图的一个
23、实体类图的一个实体。对象图中，对象名带下划线。对象图中，对象名带下划线。与类图的区别：与类图的区别：对象图显示的不是实际的类，而是类的多个对象图显示的不是实际的类，而是类的多个对象的实例。因此，对象图就是类图的一个例子，显示系统对象的实例。因此，对象图就是类图的一个例子，显示系统执行时的一个可能的快照。执行时的一个可能的快照。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND T
24、ECHNOLOGY吉林大学吉林大学 UML中的图中的图4（4）状态图（）状态图（State Diagram）显示类的对象显示类的对象可能具备的可能具备的所有状态所有状态，以及那些引起状态改变，以及那些引起状态改变的事件。状态图是对类的描述的补充。的事件。状态图是对类的描述的补充。对象的一个事件可以是另一个对象向其发送的消息，例如到对象的一个事件可以是另一个对象向其发送的消息，例如到了某个指定的时刻，或者已经满足了某个条件。了某个指定的时刻，或者已经满足了某个条件。状态的变化称之为状态的变化称之为转换转换，一个转换也可以有一个与之相连的，一个转换也可以有一个与之相连的动作，后者用以指定完成该状态
25、转换应该执行的操作。动作，后者用以指定完成该状态转换应该执行的操作。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 UML中的图中的图5（5）顺序图（）顺序图（Sequence Diagram）显示多个对象之间的动态协作显示多个对象之间的动态协作。重点是显示对象之间发送消息的重点是显示对象之间发送消息的时间顺序时间顺序。由多个用垂直线显示
26、的对象组成，图中时间从上到下推移，由多个用垂直线显示的对象组成，图中时间从上到下推移，并且顺序图显示对象之间随着时间的推移而交换的消息或函并且顺序图显示对象之间随着时间的推移而交换的消息或函数。数。消息用带消息箭头的直线表示，位于垂直对象线之间。消息用带消息箭头的直线表示，位于垂直对象线之间。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学
27、 UML中的图中的图6（6）协作图（）协作图（Collaboration Diagram）显示动态协作。显示动态协作。选择顺序图还是协作图的决定条件：选择顺序图还是协作图的决定条件：（1）重点强调）重点强调上下文上下文，选择协作图。，选择协作图。（2）重点强调）重点强调时间或顺序时间或顺序，选择顺序图。，选择顺序图。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNO
28、LOGY吉林大学吉林大学 UML中的图中的图7（7）活动图（）活动图（Activity Diagram）显示一系列顺序的活动，主要描述在一个操作内执行的那些显示一系列顺序的活动，主要描述在一个操作内执行的那些活动。活动。由多个动作状态组成，这些动作状态包含将被执行的活动由多个动作状态组成，这些动作状态包含将被执行的活动（一个动作）的规格说明。（一个动作）的规格说明。当动作完成后，动作状态将会改变，转换为一个新的状态，当动作完成后，动作状态将会改变，转换为一个新的状态，从而控制就在这些互相连接的动作状态之间流动。从而控制就在这些互相连接的动作状态之间流动。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院
29、ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 UML中的图中的图8（8）组件图（）组件图（Component Diagram）用代码组件显示代码物理结构用代码组件显示代码物理结构。组件可以是二进制组件、源代码组件或一个可执行的组件。组件可以是二进制组件、源代码组件或一个可执行的组件。根据组件图中显示的那些组件之间的相互依赖关系，可以很根据组件图中显示的那些组件之间的相互依赖关
30、系，可以很容易地分析出其中某个组件的变化将会对其他组件产生什么容易地分析出其中某个组件的变化将会对其他组件产生什么样的影响。样的影响。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 UML中的图中的图9（9）部署图（）部署图（Deployment Diagram）显示系统中的显示系统中的硬件和软件的物理结构硬件和软件的物理结构。可以显示实
31、际的计算机和设备（或者可以显示实际的计算机和设备（或者Node），它们之间必），它们之间必要的连接、连接的类型。要的连接、连接的类型。也可以显示组件之间的依赖关系。也可以显示组件之间的依赖关系。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 UML中的模型元素中的模型元素 模型元素：模型元素：在在UML各种图中使用的概念。各种图中使用的概
32、念。一个模型元素是用语义、该元素的正式定义或者一个模型元素是用语义、该元素的正式定义或者用一条明确的语句中该元素所代表的准确意义来用一条明确的语句中该元素所代表的准确意义来定义的。定义的。一个模型元素也有一个与之相对应的视图元素，一个模型元素也有一个与之相对应的视图元素，这些视图元素是模型元素的图形表示或者在这些视图元素是模型元素的图形表示或者在UML图中表示元素的图形符号。图中表示元素的图形符号。常用的模型元素：类、对象、状态、节点、包和常用的模型元素：类、对象、状态、节点、包和组件等。组件等。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOL
33、OGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 模型元素对应的视图元素模型元素对应的视图元素计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 模型元素中的关系模型元素中的关系 关系
34、：关系：模型元素之间的相互连接。模型元素之间的相互连接。UML中定义的关系：中定义的关系：（1）泛化泛化（Generalization）：一个元素是另一个元素的特化，）：一个元素是另一个元素的特化，也称为继承关系。也称为继承关系。（2）关联关联（Association）：类实例之间连接的描述。）：类实例之间连接的描述。（3）聚合聚合（Aggregation）：一种关联的形式，一个元素包含）：一种关联的形式，一个元素包含其他一些元素。其他一些元素。（4）依赖依赖（Dependency）：两模型之间的关系，显示一个元）：两模型之间的关系，显示一个元素在某种程度上依赖于另一元素。素在某种程度上依赖于
35、另一元素。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 UML中的通用机制中的通用机制 UMLUML在在所所有有的的图图形形中中都都使使用用一一些些通通用用机机制制来来描描述述图图的附加信息。的附加信息。通通用用机机制制包包括括三三个个方方面面的的内内容容：修修饰饰、注注解解、规规格说明。格说明。UMLUML提提供供的的这这些些视视图图
36、和和图图为为系系统统的的分分析析、设设计计、建建模模提提供供了了多多种种图图形形表表达达形形式式，可可应应用用于于开开发发的的不不同同阶阶段段，它它们们的的有有机机结结合合可可以以构构建建一一个个完完整整而而一一致的系统。致的系统。下下面面针针对对车车载载GPSGPS终终端端说说明明UMLUML在在嵌嵌入入式式系系统统设设计计中的具体应用。中的具体应用。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER
37、 SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 车载车载GPS终端系统终端系统GPS导航系统导航系统是以全球是以全球24颗定位人造卫星颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成，一是地面控制位系统。它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通部分，由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分，由讯辅助系统组成。二是空间部分，由24颗颗卫星组成，分布在卫星组成，分布在6个轨道平面。三是用个轨道平面。三是用户装置
38、部分，由户装置部分，由GPS接收机和卫星天线组接收机和卫星天线组成。现在民用的定位精度可达成。现在民用的定位精度可达10米内。米内。汽车电子导航系统是在全球卫星定位系统汽车电子导航系统是在全球卫星定位系统（GPS）基础上发展起来的新型技术。它）基础上发展起来的新型技术。它的原理的原理GPS是一种能接收定位卫星信号，是一种能接收定位卫星信号，经过微处理器计算出汽车所在精确经度和经过微处理器计算出汽车所在精确经度和纬度以及汽车速度和方向，并在显示器上纬度以及汽车速度和方向，并在显示器上显示出来的一种装置。显示出来的一种装置。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE
39、 AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 车载车载GPS终端系统终端系统汽车导航系统可为司机提供最准确、最及时、高汽车导航系统可为司机提供最准确、最及时、高灵敏度精确定位的专业导航地图，拥有详实全面灵敏度精确定位的专业导航地图，拥有详实全面的单双向、禁转方向、立交桥，高速路等各种交的单双向、禁转方向、立交桥，高速路等各种交通道路信息，导航器在设定路线时，会自动遵照通道路信息，导航器在设定路线时，会自动遵照
40、交通规则，避免违章。人性化的操作界面是导航交通规则，避免违章。人性化的操作界面是导航的特点之一。大屏触摸控制，方便，快捷。使用的特点之一。大屏触摸控制，方便，快捷。使用过程中，输入目的地的方式多样，可以帮助您在过程中，输入目的地的方式多样，可以帮助您在最短的时间内找到目的地，其中的多路径选择，最短的时间内找到目的地，其中的多路径选择，推荐道路，高速优先，距离优先等形式协助司机推荐道路，高速优先，距离优先等形式协助司机能够选择最佳路线开始行程。导航开始后，司机能够选择最佳路线开始行程。导航开始后，司机可根据语音提示进行转向，避免行车过程中分散可根据语音提示进行转向，避免行车过程中分散驾驶者的注意
41、力，实现安全导航。即使错过方向，驾驶者的注意力，实现安全导航。即使错过方向，也不用担心，导航器可以重新计算路径，确保万也不用担心，导航器可以重新计算路径，确保万无一失。即使在完全陌生的城市穿行，也能以最无一失。即使在完全陌生的城市穿行，也能以最快速度到达想去的地方。快速度到达想去的地方。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 车载
42、车载GPS终端系统简介终端系统简介GPSGPS：全球定位系统（全球定位系统（Global Position SystemGlobal Position System）。）。车载车载GPSGPS终端：终端：置于机动车内的实时定位装置。置于机动车内的实时定位装置。应用对象：应用对象：需要定位、调度的车队。需要定位、调度的车队。车辆车辆可以通可以通过终过终端和端和GPSGPS卫卫星星进进行行实时实时、准确的定位，并能、准确的定位，并能够够通通过过无无线线通通讯讯网网络络上上报远报远程的程的车辆车辆控制中心系控制中心系统统。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE A
43、ND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 车载车载GPS终端需求分析终端需求分析 可以使用用例图进行功能上的需求分析。可以使用用例图进行功能上的需求分析。用例图分角色（用例图分角色（Actor）和案例（）和案例（Case）两部分。）两部分。角色：角色：与系统交互的人或物。与系统交互的人或物。车载车载GPS终端角色：终端角色：车辆调度中心用户和车载终端用户。车辆调度中心用户和车载终端用户。案例：案例：系统提供的
44、功能块。系统提供的功能块。使用用例图观察系统能够将系统实现与系统目标分开，有助使用用例图观察系统能够将系统实现与系统目标分开，有助于开发人员了解最重要的部分，满足用户需求，而不只是着于开发人员了解最重要的部分，满足用户需求，而不只是着眼于实现的具体细节。眼于实现的具体细节。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 车载车载GPS终端
45、终端规格说明规格说明1 1规格说明要求比需求分析更加详细，通过规格说明要求比需求分析更加详细，通过UML设计可以使设计可以使规格说明更直观、更清晰。规格说明更直观、更清晰。（1）使用类图描述系统所要处理的数据结构。）使用类图描述系统所要处理的数据结构。例如在车载例如在车载GPS终端的规格说明设计时可以使用类图描述终端的规格说明设计时可以使用类图描述需要接收的需要接收的GPS卫星信号。卫星信号。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AN
46、D TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 车载车载GPS终端终端规格说明规格说明2 2（2）在规格说明阶段，还需要识别出系统的对象。）在规格说明阶段，还需要识别出系统的对象。首先以功能块划分，广泛地找出系统的主要对象；首先以功能块划分，广泛地找出系统的主要对象；然后使用协作图描述它们之间的关系。然后使用协作图描述它们之间的关系。下图描述了车载下图描述了车载GPS终端的主要对象，根据框图可以进行进终端的主要对象，根据框图可以进行进一步的细化。一步的细化。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND
47、 TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 车载车载GPS终端终端规格说明规格说明3 3（3）在规格说明阶段还需要进行系统的业务描述，即规范系）在规格说明阶段还需要进行系统的业务描述，即规范系统完成一定功能的主要流程。统完成一定功能的主要流程。可以利用活动图进行描述。可以利用活动图进行描述。下图显示了当下图显示了当GPS数据到达时，车载数据到达时，车载GPS终端系统所进行的终端系统所进行的处理流程。处理流程。计算机
48、科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 车载车载GPS终端系统体系结构终端系统体系结构 规格说明完成后，需要对系统的各个模块及模块规格说明完成后，需要对系统的各个模块及模块之间的关系仔细地分析，从而确定哪些部分使用之间的关系仔细地分析，从而确定哪些部分使用硬件完成，哪些部分使用软件实现。硬件完成，哪些部分使用软件实现。在本例中，需要在本
49、例中，需要硬件实现的模块：硬件实现的模块：电源模块、电源模块、GPS接收模块、接收模块、LCD显示模块、用户控制模块和显示模块、用户控制模块和GSM通信模块。通信模块。所有的控制逻辑和数据计算全部由主控制器模块所有的控制逻辑和数据计算全部由主控制器模块的软件实现。的软件实现。系统设计分为系统设计分为两个部分：两个部分：硬件设计和软件设计。硬件设计和软件设计。使用使用UML的协作图和组件图对系统的硬、软件分的协作图和组件图对系统的硬、软件分别进行系统设计。别进行系统设计。计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SC
50、IENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 车载车载GPS终端软件系统架构终端软件系统架构计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院ZCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGYCOMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY吉林大学吉林大学 车载车载GPS终端构件设计终端构件设计1 对于某些工程，甚至需要