uml建模在嵌入式系统开发中应用

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1、UML建模在嵌入式系统开发中应用　　摘要：以某实际项目开发为例，通过采用在嵌入式操作系统中基于模型设计的程序开发方式，实现了在VxWorks系统下使用UML建模的方式进行应用程序开发。具体包括使用UML进行项目需求分析、系统建模、开发环境配置、系统具体设计和程序调试等内容。目前这种自顶向下的迭代式开发模式已成功应用于多个项目中，可提高程序开发效率、缩短项目的开发周期。关键词：系统建模；UML；Rhapsody；VxWorks中图分类号：TN919?34；TP311.1文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）16?0

2、041?040引言VxWorks操作系统[1]作为高性能嵌入式实时操作系统，具有进程管理、存储管理、设备管理、文件系统管理、网络协议及系统应用等多种功能，并可以实现实时多任务调度、多中断管理、实时的系统资源分配以及实时的任务间通信。在开发基于VxWorks系统的应用程序时如果仅仅依靠程序员进行传统的代码编程调试，则很难发挥出其的强大功能进而设计出可靠、高效的嵌入式应用系统，因此必须要有与之相配套的开发工具。9UML（统一建模语言）是构建系统模型尤其是软件系统模型的标准方法[2]。使用它进行系统建模，可以使用户专注于系统设计的重要

3、部分，收集关键信息，编制文档以便在各个系统组成部分之间建立通信。Rhapsody是一种遵循UML2.0标准的基于模型驱动的（Model?DrivenDevelopment，MDD）软件开发平台[3]，其专门针对嵌入式操作系统设计，实现了基于UML2.0的可视化建模。为开发嵌入式应用系统提供了从软件分析、设计一直到代码实现和测试的开发环境。1系统建模1.1项目需求分析以某项目开发为例，该项目是根据某装备的实际操作流程建立一个模拟的训练环境。包括信息显控和信息处理两个子系统，其中信息显控子系统主要由主界面、参数装定、故障诊断以及模拟

4、训练界面的显示操作处理等4个部分组成；信息处理子系统则包括CAN总线（CAN1，CAN2）数据、串口（COM1，COM2）数据、同步信号数据的采集处理，以及模拟数据源的产生。整个项目的功能需求分析使用基于UML的用例图（UserCaseDiagrams）描述如图1所示[4]。1.2系统建模9根据项目的功能需求分析[5]，将系统从顶层划分为三个对象模块，如图2所示，分别为界面显示与人机交互操控处理模块（itsGUIPro）、底层通信处理模块（itsHWPro）和GUI与底层的接口对象模块（itsIface），其各自的对象组成模型如

5、图3～图5所示。2系统设计系统运行于基于X86架构的硬件体系中，系统程序的开发采用上位机?目标机（Host?Target）交叉开发模式[6]。在上位机中进行应用程序的开发，通过局域网将应用程序下载到运行Vxworks操作系统的目标机中进行在线调试。系统开发模式如图6所示。运行于上位机中的开发环境为Tornado2.2和Rhapsody6.1。具体为：在Tornado2.2中完成对运行于目标机上的VxWorks操作系统组件的裁剪配置及编译生成映像文件；Rhapsody6.1则进行系统建模和软件设计实现。项目采用面向对象的设计方法替

6、代了传统的结构化设计，共由8个任务组成，并按优先级从高到低的顺序排列。2.1嵌入式系统生成根据项目使用的X86架构平台制作基于PentiumIIICPU的BSP包；在Tornado2.2中创建基于该BSP包的bootable工程，并根据项目实际需要裁剪了VxWorks操作系统包含的组件，最终编译生成了Bootrom文件和VxWorks映像文件，并通过局域网下载到目标机上进行在线调试，VxWorks操作系统可正常初始化启动且图形模式下测试程序运行正常。2.2应用程序开发2.2.1Rhapsody6.1环境配置9首先在Rhapsod

7、y6.1中新建工程，双击工程浏览窗口的DefaultConfig，弹出Configuration对话框，单击Propertys选项卡，将CPP_CG＼Configuration＼Envirenment选项修改为VxWorks，CPP_CG＼VxWorks＼BSP选项修改为PENTIUM3；单击Settings选项卡，添加工程库文件和头文件目录，具体如图7所示。2.2.2建立状态图接下来依据1.2节中系统的建模结果，对模型中各对象的基类属性和操作进行具体实现。在实现各对象功能的基类中采用了事件触发有限状态机之间自动进行转移来管理对

8、象生命周期中的所有活动，这样各对象之间以及对象内部之间的动态交互流程更为清晰，增强了程序的可读性[7]。顶层设计中对象模块itsGUIPro和itsHWPro的功能实现状态图如图8，图9所示，接口模块itsIface对象中的属性和操作仅供对象itsGUIPro和