嵌入式系统设计技术.pptx

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1、嵌入式系统设计技术嵌入式系统设计技术2 2 “宿主机宿主机/目标机目标机”方式方式 嵌入式系统的开发通常采用嵌入式系统的开发通常采用“宿主机宿主机/目标机目标机”方式。方式。宿主机（宿主机（HostHost）是一台通用的计算机，一般是是一台通用的计算机，一般是PCPC机。它通过串口或网络连接与目标机进行通机。它通过串口或网络连接与目标机进行通信。信。目标机（目标机（TargetTarget）常用在嵌入式系统的开发过程期间。目标机可以是嵌入式系统的实际运行常用在嵌入式系统的开发过程期间。目标机可以是嵌入式系统的实际运行环境，也可以是能替代实际环境的仿真系统环境，也可以是能替代实际环境的仿真系统。

2、第1页/共51页3 3 “宿主机宿主机/目标机目标机”方式方式首首先先，利利用用宿宿主主机机上上丰丰富富的的设设备备资资源源以以及及良良好好的的开开发发环环境境来来开开发发和和仿真调试目标机上的软件。仿真调试目标机上的软件。然然后后，通通过过UARTUART接接口口或或EthernetEthernet接接口口将将交交叉叉编编译译生生成成的的目目标标代代码码传传输输并并下下载载到到目目标标机机上上，并并用用交交叉叉调调试试器器在在实实时时内内核核/操操作作系系统统或或监监控控程序的支持下进行实时分析和调试。程序的支持下进行实时分析和调试。最后，目标机在特定的环境下运行。最后，目标机在特定的环境下

3、运行。第2页/共51页4 4 嵌入式系统的组成嵌入式系统的组成第3页/共51页5 5 硬件层硬件层 硬硬件件层层是是由由嵌嵌入入式式微微处处理理器器、存存储储器器系系统统、通通用用设设备备接接口口和和I/OI/O接接口口（A/D A/D、D/AD/A、I/OI/O等等）组组成成。在在一一片片嵌嵌入入式式微微处处理理器器基基础础上上增增加加电电源源电电路路、时时钟钟电电路路和和存存储储器器电电路路（ROM ROM 和和SDRAMSDRAM等），就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在等），就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROMROM中。

4、中。MP3随声听的硬件组成 第4页/共51页6 6 中间层中间层中中间间层层也也称称为为硬硬件件抽抽象象层层（Hardware Hardware Abstract Abstract Layer,HALLayer,HAL）或或板板级级支支持持包包（Board Board Support Support PackagePackage，BSPBSP），它它把把系系统统软软件件与与底底层层硬硬件件部部分分隔隔离离，使使得得系系统的底层设备驱动程序与硬件无关。统的底层设备驱动程序与硬件无关。BSPBSP具有以下两个特点：具有以下两个特点：1)1)操作系统相关性操作系统相关性 2)2)硬件相关性硬件相关性

5、 设计一个完整的设计一个完整的BSPBSP需要完成两部分工作：需要完成两部分工作：嵌入式系统的初始化嵌入式系统的初始化:片级初始化、板级初始化和系统级初始化片级初始化、板级初始化和系统级初始化 设计硬件相关的设备驱动。设计硬件相关的设备驱动。第5页/共51页7 7 软件层软件层软件层由实时多任务操作系统（软件层由实时多任务操作系统（RTOSRTOS）、）、文件系统、图形用户接文件系统、图形用户接口（口（GUIGUI）、）、网络系统及通用组件模块组成。网络系统及通用组件模块组成。RTOSRTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。是嵌入式应用软件的基础和开发平台。RTOSRTOS实际上是一段嵌实际

6、上是一段嵌入式目标代码中的程序，系统复位后首先执行，相当于用户的主入式目标代码中的程序，系统复位后首先执行，相当于用户的主程序，用户的其他应用程序都建立在程序，用户的其他应用程序都建立在RTOSRTOS之上。之上。RTOSRTOS是一个标准是一个标准的内核，它将的内核，它将CPUCPU时钟、中断、时钟、中断、I/OI/O、定时器等资源都封装起来，定时器等资源都封装起来，留给用户的是一个标准的留给用户的是一个标准的APIAPI函数接口。函数接口。第6页/共51页8 8 功能层与执行装置功能层与执行装置功功能能层层：由由基基于于RTOSRTOS开开发发的的应应用用程程序序组组成成，用用来来完完成成

7、对对被被控控对对象象的的控控制制功功能能。功功能能层层是是面面向向被被控控对对象象和和用用户户的的，为为方方便便用用户户操操作作，往往往往需要提供一个友好的人机界面。需要提供一个友好的人机界面。执执行行装装置置：是是指指那那些些可可以以接接受受嵌嵌入入式式计计算算机机系系统统发发出出的的控控制制命命令令，执执行行所所规规定定的的操操作作或或任任务务的的设设备备和和装装置置。在在不不同同的的应应用用领领域域中中，嵌嵌入入式式系系统统的的执执行行装装置置一一般般是是不不同同的的，应应该该根根据据具具体体的的应应用用场场合合和和系系统统所所要求实现的功能选择不同的设备和执行装置。要求实现的功能选择不

8、同的设备和执行装置。第7页/共51页9 9 嵌入式系统的设计流程嵌入式系统的设计流程 第8页/共51页1010 需求分析阶段需求分析阶段 嵌入式系统的特点决定了系统在开发设计初期的需求分析过程中就嵌入式系统的特点决定了系统在开发设计初期的需求分析过程中就要搞清需要完成的任务。要搞清需要完成的任务。功能性需求：是系统的基本功能，如输入输出信号、操作方式等；功能性需求：是系统的基本功能，如输入输出信号、操作方式等；非功能性需求：包括系统性能、成本、功耗、体积、重量等因素。非功能性需求：包括系统性能、成本、功耗、体积、重量等因素。使用需求表格将系统的功能性需求和非功能性需求综合起来使用需求表格将系统

9、的功能性需求和非功能性需求综合起来。第9页/共51页1111 规格说明阶段规格说明阶段对对需需求求进进行行提提炼炼，得得到到系系统统的的规规格格说说明明，这这些些规规格格说说明明里里包包含含了了进进行行系系统统体体系系结构设计所需要的足够信息。结构设计所需要的足够信息。规规格格说说明明作作为为分分析析结结果果，它它是是系系统统开开发发、验验收收和和管管理理的的依依据据。因因此此，规规格格说说明明必必须须足足够够的的清清晰晰和和明明白白。通通过过验验证证规规格格说说明明检检查查它它是是否否符符合合系系统统需需求求并并且且完完全全满满足足客客户户的的期期望望和和要要求求。规规格格说说明明不不能能有

10、有任任何何歧歧义义，应应该该让让系系统统的的设设计计者者明明确确地地知知道他们需要构造的是怎样的一个系统。道他们需要构造的是怎样的一个系统。规规格格说说明明必必须须认认真真仔仔细细地地编编写写，以以便便能能够够精精确确详详尽尽地地反反映映客客户户对对系系统统各各方方面面的的需求，并且作为设计时必须明确遵循的要求和准则。需求，并且作为设计时必须明确遵循的要求和准则。第10页/共51页1212 体系结构设计体系结构设计体系结构是系统整体结构的一个规划和描述，设计完成之后用于构建整个体系体系结构是系统整体结构的一个规划和描述，设计完成之后用于构建整个体系结构的构件。结构的构件。体系结构描述了系统如何

11、实现所述的功能和非功能的需求，包括对硬件、软件体系结构描述了系统如何实现所述的功能和非功能的需求，包括对硬件、软件和执行装置的功能划分以及系统的软件、硬件选型等。和执行装置的功能划分以及系统的软件、硬件选型等。一个好的体系结构是设计成功与否的关键。一个好的体系结构是设计成功与否的关键。通通常常硬硬件件和和软软件件的的选选择择包包括括：处处理理器器、硬硬件件部部件件、操操作作系系统统、编编程程语语言言、软软件件开开发发工工具具、硬硬件件调调试试工工具具、软软件件组组件件等等。其其中中，通通常常，处处理理器器是是最最重重要要的的，同同时时操操作作系系统统和和编编程程语语言言也也是是非非常常关关键键

12、的的。处处理理器器的的选选择择往往往往同同时时会会限限制制操操作作系系统统的的选择，操作系统的选择又会限制开发工具的选择。选择，操作系统的选择又会限制开发工具的选择。第11页/共51页1313 硬件平台的选择硬件平台的选择处理器选择要考虑的主要因素有：处理器选择要考虑的主要因素有：处理器的性能处理器的性能 处理器的技术指标。处理器的技术指标。功耗功耗。软件支持工具。软件支持工具。处理器是否内置调试工具。处理器是否内置调试工具。供应商是否提供评估板。供应商是否提供评估板。其它因素：生产规模、开发市场的目标、软件对硬件的依赖性。其它因素：生产规模、开发市场的目标、软件对硬件的依赖性。第12页/共5

13、1页1414 软件平台的选择软件平台的选择 1.1.操作系统的选择需要考虑到以下几个方面：操作系统的选择需要考虑到以下几个方面：操作系统本身所提供的开发工具。操作系统本身所提供的开发工具。操作系统向硬件接口移植的难度。操作系统向硬件接口移植的难度。操作系统的内存要求。操作系统的内存要求。开发人员是否熟悉此操作系统及其提供的系统开发人员是否熟悉此操作系统及其提供的系统APIAPI。操作系统是否提供硬件的驱动程序，如网卡驱动程序等。操作系统是否提供硬件的驱动程序，如网卡驱动程序等。操作系统的是否具有可剪裁性。操作系统的是否具有可剪裁性。操作系统的实时性能。操作系统的实时性能。第13页/共51页15

14、15 软件平台的选择软件平台的选择2.2.编程语言的选择主要考虑以下因素：编程语言的选择主要考虑以下因素：通用性。通用性。可移植性程度。可移植性程度。执行效率。执行效率。可维护性。可维护性。第14页/共51页1616 软件平台的选择软件平台的选择3.3.集成开发环境集成开发环境IDEIDE考虑的因素考虑的因素:系统调试器的功能。系统调试器的功能。支支持持库库函函数数。与与选选择择硬硬件件和和操操作作系系统统的的原原则则一一样样：除非必要，尽量采用标准的除非必要，尽量采用标准的 glibcglibc。编译器开发商是否持续升级编译器。编译器开发商是否持续升级编译器。连接程序是否支持所有的文件格式和

15、符号格式连接程序是否支持所有的文件格式和符号格式。第15页/共51页1717 软件平台的选择软件平台的选择4.4.硬件调试工具的选择硬件调试工具的选择:好好的的软软件件调调试试程程序序可可以以有有效效地地发发现现大大多多数数的的错错误误，但但是是如如果果再再选选择择一一个个好好的的硬硬件调试就会达到事半功倍的效果。常用的硬件调试工具有以下几种：件调试就会达到事半功倍的效果。常用的硬件调试工具有以下几种：实时在线仿真器实时在线仿真器(ICEICE，In-Circuit Emulator)In-Circuit Emulator)。驻留监控软件。驻留监控软件。ROMROM仿真器。仿真器。JTAGJT

16、AG仿真器。是目前使用最广泛的调试手段。仿真器。是目前使用最广泛的调试手段。第16页/共51页1818 软件组件的选择软件组件的选择授权软件组件的费用一般都很高，但大都经过严格的测试，可靠性高，调试授权软件组件的费用一般都很高，但大都经过严格的测试，可靠性高，调试时间短。反之免费组件。时间短。反之免费组件。现在也有一些免费的自由软件组件，它们的性能、可靠性也很好。因此开发现在也有一些免费的自由软件组件，它们的性能、可靠性也很好。因此开发人员在选择的时候要加以权衡，确定哪种方案更好人员在选择的时候要加以权衡，确定哪种方案更好。第17页/共51页1919 实例：设计便携式网络电视实例：设计便携式网

17、络电视 便携式网络电视的主体框架 便携式网络电视的硬件结构 第18页/共51页2020 实例：设计便携式网络电视实例：设计便携式网络电视 便携式网络电视的软件工作原理图 第19页/共51页2121 设计硬件构件和软件构件设计硬件构件和软件构件 构件的设计应与体系结构和规格说明保持一致。构件的设计应与体系结构和规格说明保持一致。通常为了缩短产品的开发周期，往往硬件和软件的设计是并行的。通常为了缩短产品的开发周期，往往硬件和软件的设计是并行的。总的来说，嵌入式系统设计的工作大部分集中在软件设计上，采总的来说，嵌入式系统设计的工作大部分集中在软件设计上，采用面向对象的技术、软件组件技术、模块化设计是

18、现代软件工程用面向对象的技术、软件组件技术、模块化设计是现代软件工程当中经常采用的方法。当中经常采用的方法。第20页/共51页2222 系统集成和测试系统集成和测试在系统的硬件构件和软件构件建立起来后，将硬件构件、软件构件和执行装在系统的硬件构件和软件构件建立起来后，将硬件构件、软件构件和执行装置集成在一起才能得到一个可以运行的系统。置集成在一起才能得到一个可以运行的系统。分阶段架构整个系统并且正确运行事先选择好的测试程序。分阶段架构整个系统并且正确运行事先选择好的测试程序。嵌入式系统集成过程中使用的调试工具很有限，常用的调试工具在前面已经嵌入式系统集成过程中使用的调试工具很有限，常用的调试工

19、具在前面已经介绍过。介绍过。嵌入式系统的软件测试与通用软件的测试相似，分为单元测试和系统的集成嵌入式系统的软件测试与通用软件的测试相似，分为单元测试和系统的集成测试。常用有黑盒测试和白盒测试两种测试方法。测试。常用有黑盒测试和白盒测试两种测试方法。第21页/共51页2323 统一建模语言统一建模语言UML概述概述 统一建模语言统一建模语言UMLUML是可视化建模语言中的一种，属于第三代面向对象建模语言。是可视化建模语言中的一种，属于第三代面向对象建模语言。它将模型中的信息用标准图形元素直观地表示出来，便于人员交流。它将模型中的信息用标准图形元素直观地表示出来，便于人员交流。采用采用UMLUML

20、进行设计具有以下特点和优势：进行设计具有以下特点和优势：1)1)UMLUML语言简单语言简单,易学、易用；易学、易用；2)2)UMLUML采用可视化的图形描述，比较形象直观；采用可视化的图形描述，比较形象直观；3)3)可使不同技术背景的开发人员和设计人员很容易的相互交流；可使不同技术背景的开发人员和设计人员很容易的相互交流；4)4)UMLUML语言是第三代面向对象建模语言的标准，被绝大多数业内人士认同；语言是第三代面向对象建模语言的标准，被绝大多数业内人士认同；5)5)UMLUML采用图形化的设计，将系统的核心部分描述出来，可以供以后系统开发使用；采用图形化的设计，将系统的核心部分描述出来，可

21、以供以后系统开发使用；6)6)有利于项目的回溯和测试。有利于项目的回溯和测试。第22页/共51页2424 UML的组成部分的组成部分 作为一种可视化建模语言，作为一种可视化建模语言，UMLUML采用的是一种图形表示法，它的重要内容是由采用的是一种图形表示法，它的重要内容是由一些图来定义的。设计人员就是用这些图来描述整个系统的功能和设计一些图来定义的。设计人员就是用这些图来描述整个系统的功能和设计。(1)(1)视图（视图（ViewView）(2)(2)图（图（DiagramDiagram）(3)(3)模型元素（模型元素（Model ElementModel Element）(4)(4)通用机制（

22、通用机制（General MechanismGeneral Mechanism）第23页/共51页2525 UML中的视图中的视图 UML中提供的视图共有五种：用例视图描述系统应该交付的功能，也就是外部参与者（Actor）观察到的系统功能。逻辑视图从系统的静态结构和动态行为角度显示如何实现系统的功能。组件视图显示的是代码组件的组织结构。并发视图显示的是系统的并发性，解决在并发系统中存在的通信和同步问题。部署视图显示的是系统的具体部署。第24页/共51页2626 UML中的图中的图(1)UMLUML共共有有9 9种种不不同同类类型型的的图图，包包括括用用例例图图、类类图图、对对象象图图、状状态态

23、图图、顺顺序序图图、协作图、活动图、组件图和部署图。协作图、活动图、组件图和部署图。1.1.用例图用例图（Use Case DiagramUse Case Diagram）:显显示示多多个个外外部部参参与与者者（ActorActor）以以及及它它们们与与系系统统提提供供的的用用例例之之间间的的连连接接。图图示示见见下下页页。一一个个用用例例是是对对系系统统提提供供的的某某个个功功能能的的描描述述，用用例例只只是是描描述述系系统统活活动动者者从从外外部部观观察察系系统统所所得得到到的的那那些些功功能能，并并不不描描述述这这些些功功能能在在系系统统内内部部是是如如何何实现的，也就是说，用例定义系统

24、的功能需求。实现的，也就是说，用例定义系统的功能需求。第25页/共51页2727 UML中的图中的图(2)一个评分系统的用例图 第26页/共51页2828 UML中的图中的图2.2.类图（类图（Class DiagramClass Diagram）:类图用来显示系统中各个类的静态结构。类图用来显示系统中各个类的静态结构。这些类可以以多种方式相互连接这些类可以以多种方式相互连接在一起：关联、依赖、特殊化或者打包。在一起：关联、依赖、特殊化或者打包。第27页/共51页2929 UML中的图中的图3.3.对象图（对象图（Object DiagramObject Diagram）:对象图是类图的一个实

25、体，它使用的符号与类图基本上相同。对象图是类图的一个实体，它使用的符号与类图基本上相同。第28页/共51页3030 UML中的图中的图4.4.状态图（状态图（State DiagramState Diagram）:通通常常，状状态态图图是是对对类类的的描描述述的的补补充充。它它用用于于显显示示类类的的对对象象可可能能具具备备的的所所有有状态以及那些引起状态改变的事件状态以及那些引起状态改变的事件。一个售票系统的状态图第29页/共51页3131 UML中的图中的图5.5.顺序图（顺序图（Sequence DiagramSequence Diagram）:顺顺序序图图显显示示多多个个对对象象之之间

26、间的的动动态态协协作作。顺顺序序图图重重点点是是显显示示对对象象之之间间发发送送的的消息的时间顺序。消息的时间顺序。第30页/共51页3232 UML中的图中的图6.6.协作图（协作图（Collaboration DiagramCollaboration Diagram）:协作图像顺序图一样显示动态协作。除了显示消息的交换（或交互）之外，协作图也显示对协作图像顺序图一样显示动态协作。除了显示消息的交换（或交互）之外，协作图也显示对象以及它们之间的关系。象以及它们之间的关系。通常选择顺序图还是协作图的决定条件是：如果上下文是需要重点强调的方面，选择协作通常选择顺序图还是协作图的决定条件是：如果上

27、下文是需要重点强调的方面，选择协作图，如果时间或顺序是需要重点强调的方面，那么选择顺序图。它们都用来显示对象之间的图，如果时间或顺序是需要重点强调的方面，那么选择顺序图。它们都用来显示对象之间的交互。交互。打印服务器的协作图 第31页/共51页3333 UML中的图中的图7.7.活动图（活动图（Activity DiagramActivity Diagram）:活活动动图图用用于于显显示示一一系系列列顺顺序序的的活活动动，它它主主要要用用来来描描述述在在一一个个操操作作内内执执行行的的哪哪些活动。些活动。教师录入成绩的活动图 第32页/共51页3434 UML中的图中的图8.8.组件图（组件图

28、（Component DiagramComponent Diagram）:组组件件图图是是用用代代码码组组件件来来显显示示代代码码物物理理结结构构的的。其其中中，组组件件可可以以是是二二进进制制组组件、源代码组件或一个可执行的组件。件、源代码组件或一个可执行的组件。Visual C+工程文件的组件图 第33页/共51页3535 UML中的图中的图9.9.部署图（部署图（Deployment DiagramDeployment Diagram）:部部署署图图用用于于显显示示系系统统中中的的硬硬件件和和软软件件的的物物理理结结构构。这这些些部部署署图图可可以以显显示示实实际际的的计计算算机机和和设

29、设备（或者备（或者NodeNode），），同时还有它们之间的必要的连接，也可以显示这些连接的类型。同时还有它们之间的必要的连接，也可以显示这些连接的类型。客户端/服务器结构的部署图第34页/共51页3636 UML中的模型元素中的模型元素在在UMLUML各各种种图图中中使使用用的的概概念念都都称称为为模模型型元元素素。一一个个模模型型元元素素是是用用语语义义、该该元元素素的的正正式式定定义义或或者者用用一一条条明明确确的的语语句句中中该该元元素素所所代代表表的的准确意义来定义的。准确意义来定义的。一一个个模模型型元元素素也也有有一一个个与与之之相相对对应应的的视视图图元元素素，这这些些视视图图

30、元元素素是是模模型型元元素素的的图图形形表表示示或或者者在在UMLUML图图中中表表示示元元素素的的图图形形符符号号。常常用用的的模型元素有：类、对象、状态、节点、包和组件等等。模型元素有：类、对象、状态、节点、包和组件等等。第35页/共51页3737 UML中的模型元素中的模型元素 一些常用的模型元素:第36页/共51页3838 UML中的模型元素中的模型元素模模型型元元素素中中还还包包括括关关系系。关关系系用用于于其其它它模模型型元元素素之之间间的的相相互互连连接接。UMLUML中中定定义义了一些不同类型的关系：了一些不同类型的关系：1)1)泛泛化化（GeneralizationGener

31、alization）:这这种种关关系系的的意意思思是是一一个个元元素素是是另另一一个个元元素素的的特特化化，也称为继承关系。也称为继承关系。2)2)关联（关联（AssociationAssociation）：）：就是类实例之间连接的描述。就是类实例之间连接的描述。3)3)聚聚合合（AggregationAggregation）：这这是是一一种种关关联联的的形形式式，意意思思是是一一个个元元素素包包含含其其他他一一些元素。些元素。4)4)依依赖赖（DependencyDependency）：两两模模型型之之间间的的关关系系，用用于于显显示示一一个个元元素素在在某某种种程程度度上依赖于另一元素。上

32、依赖于另一元素。第37页/共51页3939 UML中的模型元素中的模型元素一些关系图示：第38页/共51页4040 UML中的通用机制中的通用机制UMLUML在在所所有有的的图图形形中中都都使使用用一一些些通通用用机机制制来来描描述述图图的的附附加加信信息息。通通用用机机制制通通常常包包括括三三个个方方面面的的内内容容：修修饰饰、注注解解、规规格格说说明明。在在此此不再详细的介绍，可以参考其他的不再详细的介绍，可以参考其他的UMLUML书籍。书籍。UMLUML提提供供的的这这些些视视图图和和图图为为系系统统的的分分析析、设设计计、建建模模提提供供了了多多种种图图形形表表达达形形式式，可可应应用

33、用于于开开发发的的不不同同阶阶段段，它它们们的的有有机机结结合合可可以以构构建一个完整而一致的系统。建一个完整而一致的系统。下下面面将将针针对对于于车车载载GPSGPS终终端端这这个个具具体体实实例例来来说说明明UMLUML在在嵌嵌入入式式系系统统设计中的具体应用。设计中的具体应用。第39页/共51页4141 车载车载GPS终端系统简介终端系统简介GPSGPS是指全球定位系统（是指全球定位系统（Global Position SystemGlobal Position System）。）。车载车载GPSGPS终端是置于机动车内的实时定终端是置于机动车内的实时定位装置，它的应用对象是需要定位、调

34、度的车队。位装置，它的应用对象是需要定位、调度的车队。车辆可以通过终端和车辆可以通过终端和GPSGPS卫星进行实时、卫星进行实时、准确的定位，并能够通过无线通讯网络上报远程的车辆控制中心系统准确的定位，并能够通过无线通讯网络上报远程的车辆控制中心系统。第40页/共51页4242 车载车载GPS终端系统的设计终端系统的设计1.1.需求分析需求分析 在在对对系系统统进进行行需需求求分分析析时时，可可以以使使用用用用例例图图进进行行功功能能上上的的需需求求分分析析。用用例例图图分分角角色色（ActorActor）和案例（和案例（CaseCase）两部分。两部分。对于车载对于车载GPSGPS终端系统来

35、说，主要的角色有两个：车辆调度中心用户和车载终端用户。终端系统来说，主要的角色有两个：车辆调度中心用户和车载终端用户。第41页/共51页4343 车载车载GPS终端系统的设计终端系统的设计(1)2.2.规格说明规格说明 规格说明要求比需求分析更加详细，通过规格说明要求比需求分析更加详细，通过UMLUML设计可以使规格说明更直观、更清晰。设计可以使规格说明更直观、更清晰。1 1）首先，使用类图描述系统所要处理的数据结构。）首先，使用类图描述系统所要处理的数据结构。第42页/共51页4444 车载车载GPS终端系统的设计终端系统的设计(2)2 2）其次，在规格说明阶段，还需要识别出系统的对象。首先

36、以功能块划分，广泛地找出系）其次，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；然后使用协作图描述它们之间的关系。统的主要对象；然后使用协作图描述它们之间的关系。车载终端系统的主要对象（模块）第43页/共51页4545 车载车载GPS终端系统的设计终端系统的设计(3)3 3）最后，在规格说明阶段还需要进行系统的业务描述。即规范系统完成一定功能的主要流）最后，在规格说明阶段还需要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。这可以利用活动图进行。程。这可以利用活动图进行。GPS数据到达时的活动图第44页/共51页4646 车载车载GPS终端系统的设计

37、终端系统的设计(1)3.3.系统体系结构系统体系结构 规规格格说说明明完完成成后后，需需要要对对系系统统的的各各个个模模块块及及模模块块之之间间的的关关系系仔仔细细地地分分析析，从从而而确确定定哪哪些些部部分分使用硬件完成，哪些部分使用软件实现。使用硬件完成，哪些部分使用软件实现。在在本本例例中中，需需要要硬硬件件实实现现的的模模块块有有：电电源源模模块块、GPSGPS接接收收模模块块、LCDLCD显显示示模模块块、用用户户控控制制模模块块和和GSMGSM通讯模块。所有的控制逻辑和数据计算全部由主控制器模块的软件实现。通讯模块。所有的控制逻辑和数据计算全部由主控制器模块的软件实现。随后，系统设

38、计分为两个部分：硬件设计和软件设计。使随后，系统设计分为两个部分：硬件设计和软件设计。使UMLUML的协作图（的协作图（Collaboration Collaboration DiagramDiagram）和组件图（和组件图（Component DiagramComponent Diagram）对系统的硬、软件分别进行系统设计。对系统的硬、软件分别进行系统设计。第45页/共51页4747 车载车载GPS终端系统的设计终端系统的设计(2)车载GPS终端系统的软件系统架构：第46页/共51页4848 车载车载GPS终端系统的设计终端系统的设计(1)4.4.构件设计与测试构件设计与测试:在构件设计中

39、，以使用通常需要使用状态图在构件设计中，以使用通常需要使用状态图、顺序图这两种图描述具体的系统流程细节。顺序图这两种图描述具体的系统流程细节。1 1）在本例中，）在本例中，GSMGSM模块共有四个状态：通话当中、有问题、待命、短消息通讯中。使用状态模块共有四个状态：通话当中、有问题、待命、短消息通讯中。使用状态图描述它们之间的转换关系图描述它们之间的转换关系。第47页/共51页4949 车载车载GPS终端系统的设计终端系统的设计(2)2 2）顺序图从时间顺序上显示了一个特定对象进行特定操作时所遇到的流程。）顺序图从时间顺序上显示了一个特定对象进行特定操作时所遇到的流程。下下图图显显示示了了车车

40、载载终终端端用用户户在在遇遇到到特特殊殊情情况况下下通通过过车车载载电电话话或或按按键键与与调调度度中中心心保保持持通通讯讯的的系系统统的的处理过程。处理过程。第48页/共51页5050 车载车载GPS终端系统的设计终端系统的设计5.5.系统集成与测试系统集成与测试:系系统统的的构构件件建建立立起起来来之之后后，在在系系统统集集成成测测试试时时，可可以以将将以以上上所所有有的的UMLUML框框图图综综合合起起来来，认认真真分分析析每每个个构构件件的的原原理理和和结结构构，针针对对每每一一个个系系统统功功能能、每每一一个个可可能能发发生生错错误误的的过过程程写写出出相相应应的的测测试程序，进行完

41、整而可靠的程序测试。试程序，进行完整而可靠的程序测试。第49页/共51页5151 思考题思考题 1.1.嵌入式系统的设计与传统系统设计具有哪些异同点？嵌入式系统的设计与传统系统设计具有哪些异同点？2.2.结结合合嵌嵌入入式式系系统统的的典典型型组组成成，试试分分析析常常见见的的嵌嵌入入式式产产品品（如如PDAPDA，手手机机等等）大大体的结构组成？体的结构组成？3.3.统一建模语言（统一建模语言（UMLUML）包括那几部分，各个部分的组成又由那些？包括那几部分，各个部分的组成又由那些？4.4.试画出试画出UMLUML中常用的几种图形，如用例图，类图，顺序图等等。中常用的几种图形，如用例图，类图，顺序图等等。5.5.试着给出电梯的状态转换图？试着给出电梯的状态转换图？6.6.结合嵌入式设计的具体流程和结合嵌入式设计的具体流程和UMLUML的相关知识，设计电梯调度系统。的相关知识，设计电梯调度系统。第50页/共51页5252感谢您的观看。感谢您的观看。第51页/共51页