一种改进型UML在嵌入式系统中的应用

　　为了给嵌入式系统建模必须考虑以下方面：

　　◆ 时间。在序列图中描述时间及其约束信息。

　　◆ 并发性。用活动类来描述并发。活动类的属性（如优先级）可以定义成类的标签值，可通过组件版类Process和Thread将它们映射到实现环境中。

　　◆ 异步通信。UML支持线程间发送异步消息。

　　◆ 同步通信。定义信号量、监视器或关键区的类版类来描述同步。

　　由此，可以得出嵌入式系统建模的一般过程如下：

　　① 首先确定系统需求。在此阶段既不考虑哪部分是软件，也不考虑哪部分是硬件，只根据调研和与用户的交流得出系统应具有的功能，并通过角色与用例的关系表现出来，从而得出用例图和系统最终需求。

　　② 进入系统设计阶段,也就是根据用例图得出的需求来设计类图。这个阶段需要确定哪些功能由硬件完成，哪些功能由软件完成。软件类图的设计与纯软件建模方法基 本一样，在此不再赘述。对硬件的处理一般由硬件包装类来实现，硬件包装类提供访问硬件的接口。这些硬件包装类处理到设备的通信和设备产生的中断，通过这样 的硬件类可以隐藏低级协议的细节，并且很方便、快速地将低级中断转换为系统中其余部分的高级事件。包装类是属于活动的还是静态的类，主要取决于硬件的属性。

　　③ 如果类图中所描述的软件类或硬件类比较复杂，难以描述清楚，那么可以采用对象图来细化，使之更加具体和明确。

　　④ 对于实时性要求，需要在序列图中进行定义和描述；如果想知道不同对象之间的链接,以及链接对象间如何发送消息，可以建立协作图；通过建立状态图,可以了解到某个对象所能到达的所有状态,以及对象收到的事件对该对象状态的影响等。

　　⑤ 最后,使用组件图和展开图来实现系统的集成与验证。

　　以上过程可以在Rhapsody软件环境下实现，因为该软件可以产生嵌入式系统常用的C语言，更接近通常的嵌入式开发环境。

　　3、实例分析与讨论

　　这里以一个报警系统为例，说明如何使用UML来设计嵌入式系统。一个报警系统一般由传感器（包括声音传感器、图像传感器和热传感器），报警器（包括声音报 警器、电话报警器和光报警器），键盘，LCD显示器，系统处理器，以及用于存储系统配置信息和日志信息的存储器等部件组成。

　　当传感器接收到某个信号，通过模数转换把信息送到系统处理器中后，系统处理器根据设定的配置信息条件，判断是否需要报警。若需要，则会向报警器发出报警命令。键盘和LCD显示器用于人机对话，可以根据实际需要设定报警条件和方式。

　　该系统的序列图如图1所示。从图1中可以看出，该系统要求从传感器返回信息到发出报警的时间间隔小于3 s。这就是序列图中对嵌入式实时系统时间要求的一个例子。

　　图1 报警系统序列图

　　在类图中，把系统处理器设计成活动类，负责处理通过带有LCD 显示的控制面板与用户的交互。通过控制面板，可以配置、激活和关闭系统。所有的配置变化均保存在系统配置信息类中。系统处理器接收传感器的信息，并把它与 系统配置信息比较，从而决定是否报警。为了查询和了解报警系统历史信息，系统处理器将所有事件保存在日志中。系统处理器、传感器和报警器的类图的简单关系如图2所示。

　　图2 报警器系统组成的类图

　　结语

　　为嵌入式系统引入一个通用、完善的UML技术，必将对当前高速发展的嵌入式系统的研究与开发产生积极的影响。而本文所提出的思想和方法，对于摆脱UML技术在嵌入式领域的困境起到了有益的探索和建议作用。