基于UML的嵌入式硬件系統模型研究

面向對象方法是當前計算機領域在系統建模方面最流行的一種設計方法，它與傳統的開發方法不同，把對象作為研究問題的核心，把事物從具體抽象為一般，運用封裝技術減少模塊間的耦合度，有利于模塊的重復利用，降低開發成本。UML技術是當前系統開發中常用的面向對象技術，它吸取了面向對象技術領域中其他流派的長處，同時也包括非面向對象的方法，是一種定義良好、易于表達、功能強大且普遍適用的面向對象建模技術。本文把該技術運用到嵌入式硬件系統的描述中，通過分析、設計、實現，初步得到嵌入式硬件系統的模型。

一、UML

UML（Unified Modeling Language，統一建模語言），是一套用來設計軟硬件藍圖的標準圖形化建模語言，也是一種可視化的面向對象模型分析語言[1]，它使軟、硬件系統的設計充分經歷需求分析、全局設計、詳細設計、實施部署等階段。UML是在Booch、Rumbaugh和Jacobson三人的共同努力下，于1996年6月統一了Booch、OMT(Object Modeling Technology，對象建模技術)和OOSE（Object-Oriented Software Engineering，面向對象軟件工程）等方法得到的。統一建模語言UML主要由靜態圖和動態圖來定義，常用的圖形有9種。靜態圖分為：類圖、部署圖、組件圖、對象圖、用例圖；動態圖分為：序列圖、合作圖、狀態圖、活動圖。整個UML建模可分為概念級建模、邏輯級建模、物理級建模三個過程，如圖1。

圖1 UML建模過程

二、設計模式

設計模式（Design pattern）是被人們廣為接受并反復使用、經過分類編目的、代碼設計經驗的總結。使用設計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。設計模式由UseCase實現、構架模式、構架機制三個部分組成，UseCase實現是在需求分析報告的基礎上，得到的系統需求，作為系統功能需求過度到構架模式的中介；構架機制是描述可復用的前人設計經驗，通過構架機制可以實現知識的復用。UseCase實現和構架機制這兩者讓系統從需求分析向設計方案過度。設計模式中的構架模式是在特定領域基于體系結構的可重用的設計，是系統重要的構件組織或結構，它是分析設計工作流程的結果。當項目再次進行工作流程時，構架模式將在一次又一次迭代中不斷演化、改進、精煉。層次構架是一種典型的構架模式，它把分析和設計的結果按特殊到一般的等級進行分組，分成四個層次：特定應用層、一般應用層、通用服務層、系統服務層，如圖2。

圖2設計模式