UML在嵌入式系统设计中的应用

　　2.3 规格说明

　　规格说明比需求分析更详细，通过UML设计可以使规格说明更直观、更清晰。首先，使用 Class 框图描述系统处理的数据结构。例如在车载GPS终端的规格说明设计时可以使用 Class 框图描述需要接收的 GPS 卫星信号，如图３所示。

　　第二，在规格说明阶段，还需要识别出系统的对象。首先以功能块划分，广泛地找出系统的主要对象；然后使用 Collaboration 框图描述它们之间的关系。图４描述了车载 GPS 终端的主要对象，根据框图可以进行进一步的细化。

　　最后，在规格说明阶段进行系统的业务描述。即规范系统完成一定功能的主要流程。这可以利用 Activity 框图进行。图５显示了 GPS 数据到达时，车载 GPS 终端系统所进行的处理流程。

　　2.4 系统设计

　　规格说明完成后，需要对系统的各个模块及模块之间的关系仔细地分析，从而确定哪些部分使用硬件完成，哪些部分使用软件实现。在本例中，需要硬件实现的模块有：GPS 接收模块、电源模块、用户控制模块、LCD 显示模块和 GSM 通讯模块。

所有的控制逻辑和数据计算全部由主控制器的软件实现。

　　随后，系统设计分为两个分支：硬件设计及软件设计。使用 UML 的 Collaboration 图和 Component 图对系统的硬、软件分别进行系统设计。图6用 Component 框图描述了车载 GPS 终端系统的软件系统架构。

　　2.5构件设计

　　接下来对每一个系统构件进行详细的设计。对于某些大型工程，甚至需要把每一个构件作为一个项目，重新以需求分析、规格说明开始展开构件设计循环。在构件设计中，除了可以使用前文介绍过的各种 UML 框图外，通常还需要使用 State Chart、Sequence 这两种框图描述具体的系统流程细节。

　　在本例中，GSM 模块共有四个状态：待命、有问题、通话中、短消息通讯中。使用 State Chart 框图描述它们之间的转换关系，如图７所示。

　　Sequence 框图显示了一个特定对象进行特定操作时所遇到的流程。图８显示了车载终端用户甲在遇到危险按下报警按钮后系统的处理过程。

　　2.6 集成测试和部署

　　在集成测试时，可以联合使用所有的 UML 框图认真分析每个构件的原理，针对每一个系统功能、每一个可能发生错误的过程写出相应的测试程序，进行完整而可靠的程序测试。

　　利用 UML 和系统的设计方法可以使传统的嵌入式系统设计告别“手工作坊”的开发方式，大大提高嵌入式系统的开发速度和产品质量，增强设计的可复用性。

　　但是 UML 是图形化描述语言，比较适用于面向对象的程序设计；对于精确的规格设计或非面向对象的语言设计来说就不尽如人意了。在具体应用中，灵活应用注释功能，把框图对应模块所需的具体规格要求以注释的形式写在框图中，充分利用 State Chart 和 Sequence 这些框图来完成面向过程部分的设计。