UML嵌入式軟件在指紋門禁系統(tǒng)開發(fā)中的應用

　　嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)是一個軟硬件協(xié)同設計過程，它需要不同技術背景的人共同開發(fā)．而傳統(tǒng)的嵌入式軟件分析與設計方法嚴重脫節(jié)，開發(fā)過程沒有—個確定的統(tǒng)一的標準，這使得產(chǎn)品形成的每一個過程人為因素影響嚴重．此外，分析設計的結果不能在開發(fā)類似項目或產(chǎn)品時重用．以上幾個問題成為多年來制約嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的主要瓶頸，使得大部分嵌入式軟件的開發(fā)工作變得十分困難甚至無法進行．

　　作為面向對象建模技術的標準，UML適合于將復雜的系統(tǒng)設計問題簡單化．它采用面向對象圖形的方式對系統(tǒng)進行描述，支持從分析、設計到建模的全過程．按照UML規(guī)范，使用CASE工具Rational Rose對嵌入式系統(tǒng)建模，不僅可以使系統(tǒng)分析設計實現(xiàn)標準化，而且將UML分析建模的構建方法和相應的集成和測試策略結合在一起，完全可以實現(xiàn)系統(tǒng)分析、設計和制作、測試分別由不同的項目成員在統(tǒng)一、一貫的方式下完成，這將會使高質量的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)變得更為容易．

1 指紋門禁系統(tǒng)需求分析

　　目前，將指紋識別技術應用到各種需要身份驗證的系統(tǒng)或者嵌入到原有的大量保安系統(tǒng)，會大大提高系統(tǒng)的安全性和便捷性．本文中，設計了一個嵌入式指紋門禁系統(tǒng)，它使用指紋識別技術來驗證用戶身份，并提供了一套完整的軟硬件來實現(xiàn)門禁系統(tǒng)的日常管理．主要包括：用戶信息注冊、刪除、查詢、指紋比對、門禁控制和監(jiān)視以及日志管理等．

　　針對嵌入式指紋門禁系統(tǒng)的復雜性，在本系統(tǒng)的開發(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、設計、驗證以及實現(xiàn)過程提供支持，詳細討論了如何使用UML輔助完成整個系統(tǒng)的開發(fā)．

1．1 系統(tǒng)功能需求

　　建模過程首先應該從系統(tǒng)中的類開始，為了理解類的結構，需要對系統(tǒng)及其工作過程做一個總體陳述．經(jīng)分析，該系統(tǒng)包含一個電動門、一個指紋傳感器、一個微處理器、一個存儲指紋庫的存儲系統(tǒng)、一個數(shù)字鍵盤、一個十字型按鍵、一個液晶顯示屏、一個電動門以及兩個狀態(tài)燈．系統(tǒng)從指紋傳感器中獲取指紋數(shù)據(jù)，并在微處理器中進行預處理和特征提取，獲取指紋的生物代碼信息，并與指紋庫中注冊用戶的指紋模板進行匹配算法的驗證，并輸出結果，通過狀態(tài)燈顯示，同時根據(jù)匹配結果發(fā)送控制信號控制門的開關．通過對系統(tǒng)及類做進一步分析可得到系統(tǒng)總的類圖如圖1所示．通過這幅圖我們可以得知系統(tǒng)中所包含的基礎類及其相互之間的關系，為后文動態(tài)模型的建立奠定了基礎．

圖1 指紋門禁系統(tǒng)類圖

1．2 用例說明

　　通過對系統(tǒng)的需求分析，我們確定了該系統(tǒng)需要實現(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．每一個用例都是一種不同的使用系統(tǒng)的方法，都會產(chǎn)生不同的結果．而角色是與系統(tǒng)交互的對象，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