嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一個(gè)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)過(guò)程，它需要不同技術(shù)背景的人共同開(kāi)發(fā)．而傳統(tǒng)的嵌入式軟件分析與設(shè)計(jì)方法嚴(yán)重脫節(jié)，開(kāi)發(fā)過(guò)程沒(méi)有―個(gè)確定的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這使得產(chǎn)品形成的每一個(gè)過(guò)程人為因素影響嚴(yán)重．此外，分析設(shè)計(jì)的結(jié)果不能在開(kāi)發(fā)類似項(xiàng)目或產(chǎn)品時(shí)重用．以上幾個(gè)問(wèn)題成為多年來(lái)制約嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的主要瓶頸，使得大部分嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)工作變得十分困難甚至無(wú)法進(jìn)行．

　　作為面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，UML適合于將復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題簡(jiǎn)單化．它采用面向?qū)ο髨D形的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述，支持從分析、設(shè)計(jì)到建模的全過(guò)程．按照UML規(guī)范，使用CASE工具Rational Rose對(duì)嵌入式系統(tǒng)建模，不僅可以使系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，而且將UML分析建模的構(gòu)建方法和相應(yīng)的集成和測(cè)試策略結(jié)合在一起，完全可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和制作、測(cè)試分別由不同的項(xiàng)目成員在統(tǒng)一、一貫的方式下完成，這將會(huì)使高質(zhì)量的嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)變得更為容易．

　　1 指紋門禁系統(tǒng)需求分析

　　目前，將指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到各種需要身份驗(yàn)證的系統(tǒng)或者嵌入到原有的大量保安系統(tǒng)，會(huì)大大提高系統(tǒng)的安全性和便捷性．本文中，設(shè)計(jì)了一個(gè)嵌入式指紋門禁系統(tǒng)，它使用指紋識(shí)別技術(shù)來(lái)驗(yàn)證用戶身份，并提供了一套完整的軟硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)門禁系統(tǒng)的日常管理．主要包括：用戶信息注冊(cè)、刪除、查詢、指紋比對(duì)、門禁控制和監(jiān)視以及日志管理等．

　　針對(duì)嵌入式指紋門禁系統(tǒng)的復(fù)雜性，在本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，按照UML規(guī)范，采用基于UML的嵌入式軟件分析與建模方法，使用CASE工具 Rational R0 繪制了各種模型圖，從不同的層次和角度為系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證以及實(shí)現(xiàn)過(guò)程提供支持，詳細(xì)討論了如何使用UML輔助完成整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)．

　　1．1 系統(tǒng)功能需求

　　建模過(guò)程首先應(yīng)該從系統(tǒng)中的類開(kāi)始，為了理解類的結(jié)構(gòu)，需要對(duì)系統(tǒng)及其工作過(guò)程做一個(gè)總體陳述．經(jīng)分析，該系統(tǒng)包含一個(gè)電動(dòng)門、一個(gè)指紋傳感器、一個(gè)微處理器、一個(gè)存儲(chǔ)指紋庫(kù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)、一個(gè)數(shù)字鍵盤、一個(gè)十字型按鍵、一個(gè)液晶顯示屏、一個(gè)電動(dòng)門以及兩個(gè)狀態(tài)燈．系統(tǒng)從指紋傳感器中獲取指紋數(shù)據(jù)，并在微處理器中進(jìn)行預(yù)處理和特征提取，獲取指紋的生物代碼信息，并與指紋庫(kù)中注冊(cè)用戶的指紋模板進(jìn)行匹配算法的驗(yàn)證，并輸出結(jié)果，通過(guò)狀態(tài)燈顯示，同時(shí)根據(jù)匹配結(jié)果發(fā)送控制信號(hào)控制門的開(kāi)關(guān)．通過(guò)對(duì)系統(tǒng)及類做進(jìn)一步分析可得到系統(tǒng)總的類圖如圖1所示．通過(guò)這幅圖我們可以得知系統(tǒng)中所包含的基礎(chǔ)類及其相互之間的關(guān)系，為后文動(dòng)態(tài)模型的建立奠定了基礎(chǔ)．

　　圖1 指紋門禁系統(tǒng)類圖

　　1．2 用例說(shuō)明

　　通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的需求分析，我們確定了該系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能．那么如何形象化地描述這些功能，以便使我們更好地與用戶溝通，更準(zhǔn)確地了解他們的需求呢?這就要使用UML的用例模型．在UML中，用例可以被描述為參與者與系統(tǒng)之間的一次交互作用．每一個(gè)用例都是一種不同的使用系統(tǒng)的方法，都會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果．而角色是與系統(tǒng)交互的對(duì)象，它是使用該系統(tǒng)的人或者其它系統(tǒng)．用例圖列出了用戶最想要的功能以及每個(gè)功能的描述．經(jīng)分析，本系統(tǒng)的用例圖如圖2所示．

圖2 指紋門禁系統(tǒng)用例圖