运用uml分析设计占先式实时内核

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1、运用UML分析设计占先式实时内核

2、第1lunal>关键词：统一建模语言（UML）面向对象占先式实时内核嵌入式系统引言在过去的10多年里，嵌入式技术得到飞速发展。随着嵌入式应用的不断深入，嵌入式系统的复杂性、不确定性在不断提高，系统规模也在逐步增大；而产品的研发周期又在不断地缩短，这给嵌入式应用软件的开发带来了新的挑战。因此，最近几年，对占先式实时内核的研究、开发与应用逐渐成为嵌入式系统的重点研究方向。面向对象技术由于内在地支持了对系统的抽象、分层和复用技术，能够很好地控制系统的复杂性，可很好地减轻嵌入式软件的开发者必然面临的由于芯片性能的提高、嵌入式操作系统平台等技术方面不断变化所带来的

3、各种压力，因此在嵌入式领域得到越来越广泛的应用。其中，统一建模语言是当今世界上面向对象系统开发领域中应用最为广泛的工具之一。1统一建模语言UML1.1UML简介UML（UnifiedModelingLanguage）是一种标准的、用于面向对象和基于构件的软件系统建模工具，是一种用于对软件系统模型绘制可视化描述的工具。UML以标准的、易于理解的方式建立能够描述复杂系统结构和过程的可视化模型，广泛用于描述信息管理系统、具有实时要求的工业系统过程、嵌入式系统、分布式系统、系统软件等。UML由图、视图、模型元素、通用机制和扩展机制等几个部分组成。其中图是UML建模的关键，视图由图来描述；而图由模

4、型元素结合通用机制、扩展机制等表示和语义组成。根据图在系统开发过程中不同阶段的应用，可以分为五类：用例图、静态图、行为图、交互图与实现图。这些图为系统的分析、设计提供了多种图形表达形式，应用于建模的不同阶段。运用UML。我们可以分析、设计几乎所有的软件和非软件系统。当然，对于具体的系统应该根据系统的类型、系统的规模和开发需要绘制相应的图，不一定在一个系统中画出所有种类的图。1.2UML与占先式实时内核开发一个占先式实时内核与一般软件的开发一样，必然要经过开发的分析、设计、编码、测试四个阶段。在嵌入式软件开发过程中，一般采用的是一种顺序开发方法。然而，由于嵌入式产品更新很快，研发周期要求尽

5、可能的短，同时在开发过程中应能动态地调整，所以，开发初斯所做的需求分析和设计，在后期的实现和测试中往往要做变动。这反映了在软件开发过程中的需求分析、设计与具体实现之间有某种程度上的脱节，对软件实现后面的验证往往会带来很大风险。另外，传统的嵌入式系统软件开发环境主要是对开发过程中软件实现和测试阶段的支持，是以源程序的开发和测试为核心的，缺少必要的需求分析和设计工具。UML为占先式实时内核的设计和实现提供了一套功能强大的建模工具。由于UML融合了面向对象方法中的数据驱动和行为驱动两种方式，可以从各个方面描述实时系统的功能及反映实时系统的结束条件，可以为具有静态结构和动态结构的系统以面向对象图

6、形的方式建模。因此，使用面向对象的UML可以很好地完成占先式实时内核的建模。*任务就绪。这里指的不是由于中断所引起的用户任务就绪，有两种方式：一个是，用户希望应用系统完成某个任务功能时，需要通知占先式实时内核，要求它创建该任务；另一个是，当当前运行的任务唤醒另一个任务时，使后者就绪。*任务级调度。任务完成创建或被别的任务唤醒之后，调度程序判断该任务是否为当前任务就绪表中最高优先级任务，进而决定该任务是否立即进行。*任务运行。当任务是当前任务就绪表中优先级最高的任务时运行该任务。2.3类图图2为类图，包括一组由所讨论系统中抽象出的类和它们之间的关系。类中断的属性中，中断类型包括非屏蔽中断、

7、外部中断与定时器中断，以便占先式实时同核进行相应的中断处理；中断向量号与单片机的中断向量号相匹配；中断嵌套状态表明当前中断是处于哪一层的中断嵌套中。类中断有一个操作：中断处理，获取外部事件的信号和数据，并使上应的任务就绪，然后判断中断嵌套数是否为0。若不为零，执行别的中断响应；如果为零，选择相应的调度程序进行调度。类调度的属性中，调度策略用于选择一种实时调度方案；调度类型包括中断调度与任务级调度；任务就绪表与任务悬挂表是调度时所需要数据结构。类调度有一个操作：调度。当当前任务是任务就绪表中优先级最高的任务时，当前任务继续运行；如不是，将当前任务运行时的状态与数据压入该任务堆栈，挂起该任务

8、，然后调出最高级优先权任务的任务堆栈数据与状态，使最高级任务运行。类任务的属性中，任务ID表明是哪一个任务；任务优先级说明任务在所有任务中的运行优先权；任务状态说明该任务在占先式实时内核中是处在何种状态；任务堆栈保存任务切换时该任务的状态与数据。类任务有四个操作：建立任务，在占先式实时内核中确认该任务；挂起任务，是任务由就绪状态转为挂起状态；恢复任务，是任务由挂起状态转为就绪状态；任务延迟，是任务自我延迟若干个时钟节拍，同时由就绪状