基于UML的嵌入式硬件系统模型研究

2.1 静态描述

该阶段主要是明确系统的关键要素（类），要素间的关系、以及要素的关键状态和关键行为。可以使用类图、对象图等进行静态描述。通过对系统用例图和用户手册的分析，可以得到系统的关键类为：MCU微处理器类、SDRAM类、ROM类、BUS（总线）类、接口类等，它们之间的关系为关联关系，其中接口类又是USB接口类、KEYBOARD类、LCD类、ENTERNET（以太网）类的父类，因此它们间的关系应该为聚合关系。在确定类与关系的基础上再进一步描述出每个类的属性和功能。比如MCU微处理器类的属性有CPU_OE(使能)属性、A（地址）属性、D（数据）属性等等，相应的操作有INITE（）初始化操作、READ（）读操作、WRITE（）写操作等等。www.51kaifa.com

2.2 动态描述

在动态描述中我们主要使用的是序列图、合作图等对系统进行描述，如图4所示。用户通过键盘把数据输入到PCLD(可编程逻辑控制器)中，然后再通过总线输入到微处理器里进行相应的运算处理；当数据从微处理器向外输出数据时，也必须通过总线，然后再经过PCLD最终通过显示器显示出来。

图4 系统序列图

3、物理级的描述

进入物理级这个阶段后，我们着重考虑系统的实际结构并考虑该系统的物理部署，它包括了系统和设备间的连接。通过部署图，可以了解到硬件组件之间的物理关系以及处理节点的组件分布情况。在部署图中，一个结点表示一个计算设备或一个单独的硬件设备，通常描述成一个立体体；结点之间的通信关联一般称为连接，用于描述连接结点间的关系。如图5所示，在该硬件系统中，系统与各设备的相连如下：键盘通过可编程逻辑控制器接口；以太网通过IEEE802.3协议；USB设备通过USB2.0串口；串口设备通过通用串口；工业设备通过相应的CANBUS（控制器局域网络总线技术）；显示设备通过编程逻辑控制器与系统相连。

图5 系统部署图

四、总结

本文阐述了UML的基本开发方法，把UML技术运用到嵌入式领域，通过一个通用的嵌入式硬件系统开发，具体描述了如何用UML技术分析、设计以及实施该嵌入式硬件系统。利用UML面向对象技术开发嵌入式系统有助于提高开发人员和用户对整个系统的清晰认识，有助于开发、维护系统，节约各方面的花费，为后继的开发和使用提供坚实的保障。

本文作者创新点：把UML的设计思想用于了嵌入式硬件系统的开发

参考文献：

[1] 孙惠民 UML设计宝典 中国铁道出版社 2003.8

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[4] 沈文斌 嵌入式硬件系统设计与开发实例详解 电子工业出版社 2005.

[5] 贾少锐，薛红梅等 基于UML的远程家电控制软件系统的设计 微计算机信息 2006 (09X) 44-45

[6] Wendy Boggs，Michael Boggs Mastering UML with Rational Rose 2002 Publishing House of Electronic Industry 2002.7