第7章软件设计与实现

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1、第7章软件设计与实现面向对象设计实现中有关问题开源开发嵌入式系统的设计与实现1软件设计和实现是软件工程过程中的一个阶段。设计和实现活动是交叉进行的。设计是创造性活动，基于客户的需求识别出系统组件及其关系，实现将设计转变为程序。设计的细节层次取决于待开发系统的类型以及是否使用计划驱动或敏捷开发方法。本章主要介绍如何使用面向对象方法进行设计以及实现中的有关重要问题。嵌入式软件不一般的特性也是软件设计涉及到的一个重要方面。27.1面向对象设计面向对象设计将面向对象分析创建的分析模型变换为设计模型，它将作为软件实现的蓝图。但由于面向对象分

2、析与设计活动是一个迭代与演化的过程，概念与表示方法的一致性使得分析与设计阶段平滑过渡。传统的设计方法将问题域分解成一系列功能模块来完成，这些模块形成过程式软件的基本结构。面向对象方法把问题域分解为一系列相互作用的对象，在此基础上构造出基于对象及其交互的软件系统结构。3本教材作者Sommerville认为面向对象设计的一般过程应有以下几个阶段：（1）了解并定义系统上下文和与系统的外部交互（2）设计系统体系结构（3）识别出系统中的主要对象（4）开发设计模型（5）定义对象接口上述活动交替进行，彼此影响，不断精化。以下通过一个例子介绍面向

3、对象的设计过程。47.1.1系统上下文与交互例：气象站系统：气象站部署在远程的区域，每个气象站记录当地的气象信息，并通过卫星将这些信息定期传输给气象信息系统。软件设计首先了解待开发系统与外部环境之间的关系，帮助确定系统提供哪些功能以便有效地与外部环境进行通信。有两个模型可以表达系统与环境之间的关系：5•系统上下文模型，是结构模型，描述系统环境中的实体及其关联。上下文模型可用关联（ER）图来表示，方框表示系统或子系统。也可用UML的包图来表示。下图说明了每个气象站所在环境中都包含一个气象信息系统，一个机载卫星系统和一个控制系统。气象

4、站气象信息系统卫星系统控制系统11111nnn1气象站系统上下文6•交互模型，描述系统与外部角色有哪些交互。UML的用例模型是使用抽象方法表示系统与外部角色之间的交互。重新启动关闭气象站重新配置软件设定节电模式控制系统远程控制其他气象站气象信息系统报告气象数据报告设备状态气象站系统用例图（图7-2）教材图7-3给出了该用例的模版描述气象站气象站77.1.2体系结构设计系统与环境间交互的定义可以作为系统体系结构设计的基础，还要结合业务知识和设计的一般知识进行体系结构的设计。首先识别出系统的主要组件及它们之间的关系，然后运用一种体系结

5、构模式来组织这些组件。气象站系统运用了广播模型。8«subsystem»缺陷管理«subsystem»配置管理«subsystem»电源管理«subsystem»通信控制«subsystem»数据采集«subsystem»仪器通信链路气象站系统高层体系结构当该子系统接收到“关机”命令，其它与该命令相关的子系统也能关机97.1.3对象识别面向对象分析识别问题域的对象，面向对象设计是识别求解域的对象。求解域的对象一部分来自于问题域，一部分来自于与设计相关的系统描述。如何识别对象？方法同面向对象分析.根据以上思想识别出的对象见下图。10

6、气象站identifierreportWeather()reportStatus()powerSave(instruments)remoteControl(commands)reconfigure(commands)restart(instruments)shutdown(instruments)气象数据airTemperaturesgroundTemperatureswindSpeedswindDirectionspressuresrainfallcollect()summarise()地表温度计temperatureget()

7、test()风速计windSpeedwindDirectionget()test()气压计pressureHeightget()test()气象站系统的对象（类）gt-identan-identbar-ident提供了与环境交互的接口11气象站类提供与环境之间的接口，它的操作反映了用例模型中给出的交互。气象数据类负责处理报告气象数据指令，它的相关操作包括对数据的收集和汇总，源数据是不同仪器采集到的。其他三个类与系统中的仪器直接对应，操作就是对这些硬件的控制。这些对象以某些特定频率自动采集数据并在本地存储，在得到请求时将数据传输给“

8、气象数据”对象。127.1.4开发设计模型设计模型包含了对象类以及它们之间不同类型的关系，是系统需求和系统实现之间的桥梁。设计过程中的一个重要活动是决定需要什么样的设计模型和设计模型的细节层次，依赖所开发的系统类型。不一定为系统建立所有的模型.一般