中職UML與Rose建模應(yīng)用子情境3.4課件

1、(中職）UML與Rose建模應(yīng)用子情境3.4ppt課件學(xué)習(xí)情境3：嵌入式軟件建模MP3播放器UML及Rose建模應(yīng)用子情境3.4 動態(tài)結(jié)構(gòu)建模子情境描述 子情境3.1系統(tǒng)需求和子情境3.2用例分析分別得到了該系統(tǒng)的需求分析表和用例圖?，F(xiàn)在根據(jù)MP3播放器系統(tǒng)的用例圖中操作流程的順序、事件序列等因素的分析，進(jìn)行創(chuàng)建動態(tài)結(jié)構(gòu)建模，包括： 確定系統(tǒng)操作順序，設(shè)計系統(tǒng)的順序圖模型； 確定系統(tǒng)狀態(tài)，創(chuàng)建系統(tǒng)的狀態(tài)圖模型； 確定協(xié)作情況，設(shè)計用戶接口對象之間的協(xié)作圖模型 任務(wù)1:建立順序圖任務(wù)描述 MP3播放器的主要功能是播放音樂，其播放的過程包含音頻控制、揚(yáng)聲器控制、顯示音樂信息等狀態(tài)，繪制出這3種狀態(tài)

2、的狀態(tài)圖。 子任務(wù)1建立“正常播放”順序圖 在MP3播放器正常播放情況下，其操作順序如下： 1）當(dāng)用戶按下“播放”按鈕時，即向系統(tǒng)發(fā)送開始播放媒體文件的消息。 2）系統(tǒng)發(fā)送消息給揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器開始播放媒體音樂。 3）系統(tǒng)向顯示屏LCD發(fā)送消息顯示播放進(jìn)度和音量大小。 4）系統(tǒng)周期性地獲取電池的電量信息，并通過顯示屏顯示剩余電量。 5）用戶再次按下“播放”按鈕，即向系統(tǒng)發(fā)送暫停播放的消息，系統(tǒng)停止播放，同時系統(tǒng)使揚(yáng)聲器停止播放聲音。 任務(wù)實施 子任務(wù)1建立“正常播放”順序圖 在某些復(fù)雜的情況下，單靠文字的描述來說明用例時很難理解的，此時可以用順序圖來描述主動的外部參與者（用戶、電池和計算機(jī)）與M

3、P3播放器系統(tǒng)之間的交互。每個順序圖都描述了參與者與系統(tǒng)進(jìn)行交互時所發(fā)生的事情。圖3-19 播放音樂的順序圖 任務(wù)實施 子任務(wù)2建立電池不足播放順序圖 如果MP3播放器電量不足時，則播放順序如下： 1）當(dāng)用戶按下“播放”按鈕時，即向系統(tǒng)發(fā)送開始播放媒體文件的消息。 2）系統(tǒng)發(fā)送消息給揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器開始播放媒體音樂。 3）系統(tǒng)向顯示器LCD發(fā)送消息顯示播放進(jìn)度和音量大小。 4）此時，系統(tǒng)獲取電池發(fā)送的電池電量不足的信息，并通過顯示屏顯示剩余電量。則系統(tǒng)向顯示器LCD發(fā)送消息停止顯示，系統(tǒng)停止播放進(jìn)入待機(jī)模式，并向揚(yáng)聲器發(fā)送停止播放的消息。 任務(wù)實施 子任務(wù)2建立電池不足播放順序圖 對于MP3播放

4、器而言，在播放音樂2s，用戶未按下任一按鈕時，系統(tǒng)進(jìn)入省電模式。圖3-20描述了當(dāng)前用戶正在播放音樂時，電池的剩余電力不足的情況下。此時，系統(tǒng)將停止正常的播放，關(guān)閉系統(tǒng)以節(jié)省電能。圖3-10 播放音樂的順序圖圖3-20 播放音樂時電量不足的情況 任務(wù)實施 子任務(wù)3建立播放下首歌曲順序圖 如果用戶想播放下首歌曲時，則播放順序如下： 1）當(dāng)用戶按下“播放”按鈕時，即向系統(tǒng)發(fā)送開始播放媒體文件的消息。 2）系統(tǒng)發(fā)送消息給揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器開始播放媒體音樂。 3）系統(tǒng)向顯示器LCD發(fā)送消息顯示播放進(jìn)度和音量大小。 4）系統(tǒng)周期性地獲取電池的電量信息，并通過顯示屏LCD顯示剩余電量。 5）系統(tǒng)向顯示屏LCD

5、發(fā)送關(guān)閉顯示消息。 6）用戶向系統(tǒng)發(fā)送選擇曲目消息。 7）系統(tǒng)讀取相應(yīng)的媒體文件，并通過揚(yáng)聲器開始播放音樂。 任務(wù)實施 子任務(wù)3 建立播放下首歌曲順序圖 圖3-21描述了當(dāng)前播放音樂時，用戶按下了一個按鈕，這時系統(tǒng)將從省電模式退出，并根據(jù)用戶按下的按鈕調(diào)整系統(tǒng)狀態(tài)。系統(tǒng)如果在2s內(nèi)沒有發(fā)生任何事件，系統(tǒng)就關(guān)閉顯示屏，從而進(jìn)入省電模式。當(dāng)用戶按下VOL+或VOL-按鈕時，系統(tǒng)相應(yīng)地調(diào)整音量的大小，并顯示當(dāng)前調(diào)整后系統(tǒng)的狀態(tài)信息：隨后用戶又按下了選擇曲目按鈕，系統(tǒng)讀取相應(yīng)的媒體文件，并重新開始播放，顯示系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)。圖3-21 播放下首歌曲的順序圖 任務(wù)實施 子任務(wù)4建立播放當(dāng)前文件結(jié)束順序圖 如

6、果用戶想播放下首歌曲時，則播放順序如下： 1）當(dāng)用戶按下“播放”按鈕時，即向系統(tǒng)發(fā)送開始播放媒體文件的消息。 2）系統(tǒng)發(fā)送消息給揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器開始播放媒體音樂。 3）系統(tǒng)向顯示器LCD發(fā)送消息顯示播放進(jìn)度和音量大小。 4）如果沒有發(fā)生任何事件2s后關(guān)閉顯示屏LCD。 5）系統(tǒng)讀取下一個媒體文件，并通過揚(yáng)聲器播放音樂。 6）系統(tǒng)通過顯示屏LCD顯示系統(tǒng)狀態(tài)。 任務(wù)實施圖3-22 播放完當(dāng)前媒體文件 子任務(wù)4播放當(dāng)前文件結(jié)束順序圖 圖3-22描述了當(dāng)播放完當(dāng)前的媒體文件時，系統(tǒng)采取的響應(yīng)。系統(tǒng)在播放完當(dāng)前媒體文件時，會自動找到下一個媒體文件，并重新開始播放，同時顯示當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)。系統(tǒng)中的媒體文件

7、按名稱進(jìn)行了排列。 任務(wù)實施 任務(wù)2:建立狀態(tài)圖任務(wù)描述 MP3播放器的主要功能是播放媒體文件，但由于播放情況不同，致使MP3播放器播放的過程也有所不同。一般來說，MP3播放器有正常播放、電池不足播放、播放下首歌曲、播放當(dāng)前文件結(jié)束等4種情況，分析每種情況并繪制出相應(yīng)的順序圖。 子任務(wù)1建立音頻控制狀態(tài)圖 步驟1：確定“音頻控制器”對象各狀態(tài) 本MP3播放器的“音頻控制器”對象只有兩個狀態(tài)：“空閑（Idle）”和“播放（Playing）”。 步驟2：創(chuàng)建“音頻控制器”對象的各種狀態(tài)，及它們之間的轉(zhuǎn)換 剛進(jìn)入系統(tǒng)時，“AudioController”對象處于“Idle”（空閑）狀態(tài)。如果用戶按下

8、“播放”按鈕，事件“play”發(fā)生，對象進(jìn)入狀態(tài)“Playing”；當(dāng)事件“stop”發(fā)生時，系統(tǒng)停止播放，“AudioController”對象返回到“Idle”（空閑）狀態(tài)。 任務(wù)實施 注意： 在MP3播放器中，只有當(dāng)“AudioController”對象處于“Idle”（空閑）狀態(tài)時，才可以（deleteFile）刪除媒體文件。這種處理方法可以簡化音頻子系統(tǒng)的設(shè)計，否則就需要用互斥機(jī)制來防止可能的資源沖突。圖3-42 “音頻控制”狀態(tài)圖 任務(wù)實施 子任務(wù)2創(chuàng)建揚(yáng)聲器狀態(tài)圖 步驟1：確定“揚(yáng)聲器”對象各狀態(tài) “揚(yáng)聲器”對象是物理揚(yáng)聲器的軟件接口，它有兩個狀態(tài)：“空閑（Idle）”和“播放（

9、Playing）”。 步驟2：創(chuàng)建“揚(yáng)聲器”對象的各種狀態(tài)，及它們之間的轉(zhuǎn)換 在系統(tǒng)的初始階段，Speaker對象處理空閑狀態(tài)“Idle”，如果事件“SwitchOn”發(fā)生，對象進(jìn)入“Playing”狀態(tài)，揚(yáng)聲器工作；如果事件“SwitchOff”發(fā)生，“Speaker”對象返回到空閑狀態(tài)“Idle”。 任務(wù)實施 【提示】當(dāng)“Speaker”對象處于空閑狀態(tài)“Idle”時，如果用戶切換了播放曲目（playNext），或調(diào)整了音量大小（changValue），則“Speaker”對象的狀態(tài)不變；同樣，當(dāng)“Speaker”對象處于播放狀態(tài)“Playing”時，切換曲目（playNext）、調(diào)整音量

10、大小（changValue），對象的狀態(tài)也不會發(fā)生改變。這樣，可以實現(xiàn)當(dāng)切換曲目（playNext）時，不會改變播放的音量；同樣，當(dāng)調(diào)整音量大?。╟hangValue）時，也不會改變當(dāng)前播放的曲目。圖3-43 “揚(yáng)聲器”狀態(tài)圖 任務(wù)實施 子任務(wù)3創(chuàng)建顯示屏狀態(tài)圖 步驟1：確定“顯示屏”對象各狀態(tài) “顯示屏”對象是物理顯示器的軟件接口，它有兩個狀態(tài)：“空閑（Idle）”和“調(diào)整（Holding）”。 步驟2：創(chuàng)建“顯示屏”對象的各種狀態(tài)，及它們之間的轉(zhuǎn)換 通?！帮@示屏”對象處于空閑狀態(tài)“Idle”，如果發(fā)生事件“SwitchOn”,對象進(jìn)入“Holding”狀態(tài)，顯示器工作；如果事件“Switc

11、hcOff”發(fā)生，對象返回到“Idle”狀態(tài)。 。 任務(wù)實施圖3-44 “顯示屏”狀態(tài)圖 任務(wù)實施 子任務(wù)3建立播放下首歌曲順序圖 如果用戶想播放下首歌曲時，則播放順序如下： 1）當(dāng)用戶按下“播放”按鈕時，即向系統(tǒng)發(fā)送開始播放媒體文件的消息。 2）系統(tǒng)發(fā)送消息給揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器開始播放媒體音樂。 3）系統(tǒng)向顯示器LCD發(fā)送消息顯示播放進(jìn)度和音量大小。 4）系統(tǒng)周期性地獲取電池的電量信息，并通過顯示屏LCD顯示剩余電量。 5）系統(tǒng)向顯示屏LCD發(fā)送關(guān)閉顯示消息。 6）用戶向系統(tǒng)發(fā)送選擇曲目消息。 7）系統(tǒng)讀取相應(yīng)的媒體文件，并通過揚(yáng)聲器開始播放音樂。 任務(wù)實施 子任務(wù)4建立播放當(dāng)前文件結(jié)束順序圖

12、如果用戶想播放下首歌曲時，則播放順序如下： 1）當(dāng)用戶按下“播放”按鈕時，即向系統(tǒng)發(fā)送開始播放媒體文件的消息。 2）系統(tǒng)發(fā)送消息給揚(yáng)聲器，揚(yáng)聲器開始播放媒體音樂。 3）系統(tǒng)向顯示器LCD發(fā)送消息顯示播放進(jìn)度和音量大小。 4）如果沒有發(fā)生任何事件2s后關(guān)閉顯示屏LCD。 5）系統(tǒng)讀取下一個媒體文件，并通過揚(yáng)聲器播放音樂。 6）系統(tǒng)通過顯示屏LCD顯示系統(tǒng)狀態(tài)。 任務(wù)實施圖3-22 播放完當(dāng)前媒體文件 子任務(wù)4播放當(dāng)前文件結(jié)束順序圖 圖3-22描述了當(dāng)播放完當(dāng)前的媒體文件時，系統(tǒng)采取的響應(yīng)。系統(tǒng)在播放完當(dāng)前媒體文件時，會自動找到下一個媒體文件，并重新開始播放，同時顯示當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)。系統(tǒng)中的媒體文

13、件按名稱進(jìn)行了排列。 任務(wù)實施 任務(wù)3:建立協(xié)作圖任務(wù)描述 用戶通過接口、音頻控制器、MP3音樂文件和音頻輸出接口進(jìn)行音樂播放的全過程，根據(jù)該過程來繪制播放MP3音樂文件的協(xié)作圖。 步驟1：確定協(xié)作情況 根據(jù)3.4.2任務(wù)1描述的操作順序確定系統(tǒng)的協(xié)作情況。 步驟2：新建Object（對象） 如圖3-45（a）所示，單擊選定工具箱中“Object”工具圖標(biāo)，移動光標(biāo)至窗口中適當(dāng)位置，單擊鼠標(biāo)添加該對象，如圖3-45（b）所示，命名為“：UserInterface”。 任務(wù)實施（a） （b）圖3-45 新建“：UserInterface”對象 任務(wù)實施 步驟3：新建其他對象 參照步驟1的方法，新

14、建如圖3-46所示的對象。 任務(wù)實施圖3-46 創(chuàng)建所需全部對象 步驟4：建立對象鏈 如圖3-47（a）所示，在工具箱中單擊選定“Object Link”（對象鏈），移動光標(biāo)指向?qū)ο蟆埃篣serInterface”，按住鼠標(biāo)左鍵，拖動至對象“：EventProxy”，松開鼠標(biāo)，建立對象鏈，如圖3-47（b）所示。 。 任務(wù)實施（a） （b）圖3-47 創(chuàng)建對象鏈?zhǔn)纠?步驟5：建立對象鏈消息及消息內(nèi)容 如圖3-49所示，在工具箱中單擊選定“Link Message”（鏈消息），移動光標(biāo)指向?qū)ο蟆埃篣serInterface”與對象“：AudioController”之間的鏈，單擊鏈，建立對象鏈消

15、息，如圖3-50所示。 單擊選定“Link Message”一側(cè)文本“1:”，如圖3-51所示，接著單擊鼠標(biāo)左鍵，在光標(biāo)處輸入“playAudio（）”，如圖3-52所示，確定鏈消息內(nèi)容。 任務(wù)實施 任務(wù)實施圖3-49 選定鏈消息 圖3-50 對象鏈消息示例 任務(wù)實施圖3-51 選定鏈消息圖3-52 確認(rèn)鏈消息內(nèi)容 步驟6：建立對象反向鏈消息及消息內(nèi)容 （1）建立反向鏈消息：如圖3-53所示，在工具箱中單擊選定“Reserve Link Message”（反向鏈消息），移動光標(biāo)指向?qū)ο蟆埃篈udioController”與對象“：EventProxy”之間的鏈，單擊鏈，建立對象反向鏈消息，如圖

16、3-54所示。 （2）確定反向鏈消息內(nèi)容：在選定“Reserve Link Message”左側(cè)文本“3:”前提下，單擊鼠標(biāo)左鍵，在光標(biāo)處輸入“postEvent（）”，確定反向鏈消息內(nèi)容，如圖3-55所示。 任務(wù)實施 任務(wù)實施圖3-53 選定反向鏈消息圖3-54 建立反向鏈消息示例 步驟7：創(chuàng)建其他對象鏈消息及內(nèi)容，完成協(xié)作圖 參照步驟5和步驟6，完成其它對象、鏈的創(chuàng)建，并添加鏈消息，如圖3-55所示。 任務(wù)實施 任務(wù)實施圖3-55 MP3協(xié)作圖 【提示】圖3-55描述了用戶接口對象、音頻控制器、MP3文件和音頻輸出對象之間的協(xié)作，該協(xié)作用來播放一個MP3媒體文件。知識或技能拓展 MP3硬件體系結(jié)構(gòu) 如圖3-56所示是系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)。對于MP3播放器這個嵌入式系統(tǒng)的核心是微控制器。微控制器與時鐘相連，以便時鐘為其提供時間和計時服務(wù)。顯示器通過顯示器控制器由系統(tǒng)總線連接到微控制器，同時存儲器也通過系統(tǒng)總線與微控制器相連。這里將存儲器分為兩部分：一