基于UML的嵌入式硬件系統(tǒng)模型研究

面向?qū)ο蠓椒ㄊ钱?dāng)前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域在系統(tǒng)建模方面最流行的一種設(shè)計(jì)方法，它與傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法不同，把對(duì)象作為研究問(wèn)題的核心，把事物從具體抽象為一般，運(yùn)用封裝技術(shù)減少模塊間的耦合度，有利于模塊的重復(fù)利用，降低開(kāi)發(fā)成本。UML技術(shù)是當(dāng)前系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中常用的面向?qū)ο蠹夹g(shù)，它吸取了面向?qū)ο蠹夹g(shù)領(lǐng)域中其他流派的長(zhǎng)處，同時(shí)也包括非面向?qū)ο蟮姆椒?，是一種定義良好、易于表達(dá)、功能強(qiáng)大且普遍適用的面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)。本文把該技術(shù)運(yùn)用到嵌入式硬件系統(tǒng)的描述中，通過(guò)分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)，初步得到嵌入式硬件系統(tǒng)的模型。

一、UML

UML（Unified Modeling Language，統(tǒng)一建模語(yǔ)言），是一套用來(lái)設(shè)計(jì)軟硬件藍(lán)圖的標(biāo)準(zhǔn)圖形化建模語(yǔ)言，也是一種可視化的面向?qū)ο竽Ｐ头治稣Z(yǔ)言[1]，它使軟、硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分經(jīng)歷需求分析、全局設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、實(shí)施部署等階段。UML是在Booch、Rumbaugh和Jacobson三人的共同努力下，于1996年6月統(tǒng)一了Booch、OMT(Object Modeling Technology，對(duì)象建模技術(shù))和OOSE（Object-Oriented Software Engineering，面向?qū)ο筌浖こ蹋┑确椒ǖ玫降?。統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML主要由靜態(tài)圖和動(dòng)態(tài)圖來(lái)定義，常用的圖形有9種。靜態(tài)圖分為：類(lèi)圖、部署圖、組件圖、對(duì)象圖、用例圖；動(dòng)態(tài)圖分為：序列圖、合作圖、狀態(tài)圖、活動(dòng)圖。整個(gè)UML建?？煞譃楦拍罴?jí)建模、邏輯級(jí)建模、物理級(jí)建模三個(gè)過(guò)程，如圖1。

圖1 UML建模過(guò)程

二、設(shè)計(jì)模式

設(shè)計(jì)模式（Design pattern）是被人們廣為接受并反復(fù)使用、經(jīng)過(guò)分類(lèi)編目的、代碼設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。使用設(shè)計(jì)模式是為了可重用代碼、讓代碼更容易被他人理解、保證代碼可靠性。設(shè)計(jì)模式由UseCase實(shí)現(xiàn)、構(gòu)架模式、構(gòu)架機(jī)制三個(gè)部分組成，UseCase實(shí)現(xiàn)是在需求分析報(bào)告的基礎(chǔ)上，得到的系統(tǒng)需求，作為系統(tǒng)功能需求過(guò)度到構(gòu)架模式的中介；構(gòu)架機(jī)制是描述可復(fù)用的前人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)構(gòu)架機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的復(fù)用。UseCase實(shí)現(xiàn)和構(gòu)架機(jī)制這兩者讓系統(tǒng)從需求分析向設(shè)計(jì)方案過(guò)度。設(shè)計(jì)模式中的構(gòu)架模式是在特定領(lǐng)域基于體系結(jié)構(gòu)的可重用的設(shè)計(jì)，是系統(tǒng)重要的構(gòu)件組織或結(jié)構(gòu)，它是分析設(shè)計(jì)工作流程的結(jié)果。當(dāng)項(xiàng)目再次進(jìn)行工作流程時(shí)，構(gòu)架模式將在一次又一次迭代中不斷演化、改進(jìn)、精煉。層次構(gòu)架是一種典型的構(gòu)架模式，它把分析和設(shè)計(jì)的結(jié)果按特殊到一般的等級(jí)進(jìn)行分組，分成四個(gè)層次：特定應(yīng)用層、一般應(yīng)用層、通用服務(wù)層、系統(tǒng)服務(wù)層，如圖2。

圖2設(shè)計(jì)模式