基于Rhapsody和VxWorks的自動取款機系統
摘要：介紹如何運用UML設計簡單的自動取款機系統模型并在操作系統VxWorks上實現它：首先，介紹如何運用基于UML的嵌入式實時應用軟件開發環境Rhapsody設計和實現自動取款機系統的模型，以使它能獨立于實際的硬件和使用的操作系統；然后詳細介紹上述模型如何在實時多任務操作系統VxWorks上實現。引 言
隨著嵌入式應用的不斷增長，嵌入式系統需求的復雜性、不確定性不斷提高，系統規模也逐步擴大；而產品的研發周期又在很快地縮短，給嵌入式應用軟件的開發帶來了新的挑戰。同時，嵌入式軟件的開發者必須面對由于芯片性能的增長、嵌入式操作系統平臺等技術方面不斷變化所帶來的各種壓力。嵌入式軟件開發環境的發展，使一直“深埋”于系統的嵌入式應用軟件變得開放而易于開發，從而促進了嵌入式技術的廣泛應用。
1 基于UML的嵌入式軟件開發環境結構
??圖1所示為一種支持基于UML（Unified Modeling Language，統一建模語言）的迭代式開發方法的開發環境的結構，虛框部分為基于UML的軟件開發環境。
??系統分析和設計用UML來描述，對系統建模；實現過程利用代碼自動生成技術來實現；測試過程將依賴于生成的代碼，通過在代碼中拆裝一些用于支持模型調試的調試信息來實現；而代碼的編譯、鏈接則采用目標系統的操作系統開發環境來完成，代碼的運行與源程序級的調試仍然采用一般的嵌入式軟件調試環境。
??Rhapsody是一個基于UML的面向嵌入式實時應用開發的集成、可視化環境。軟件開發者可以在這個環境里進行分析、設計、實現及驗證。Rhapsody支持基于模型的調試；提供專門為實時嵌入式應用設計的可執行的框架，可以產生基于VxWorks、POS、OSE等多種操作系統的C語言、C 語言、Java語言的源程序。本文所給出的自動取款機系統的模型正是基于Rhapsody設計的。
2 自動取款機系統模型的設計
2.1 需求分析
??我們設計的自動取款機系統要滿足如下要求：
??在自動取款機系統中，當顧客在自動取款機操作面板上插入信用卡并輸入密碼和現金支取數額(每次最多只能取一千元)后，由自動取款機讀取卡上的內容，并把相應信息傳送到銀行。銀行把自動取款機送來的信息與銀行帳號上的信息進行比較，如果兩者一致，則銀行傳送確認信息到自動取款機，由自動取款機輸出現金，然后顧客取出卡和現金；如果兩者不一致，則要求顧客再次輸入密碼和現金支取數額，然后重復上述操作；若密碼輸入三次不正確，自動取款機就會吞掉信用卡，顧客就不能取出信用卡和現金。
??該自動取款機系統包括1個鍵盤(10個數字鍵、ENTER鍵和CANCEL鍵)、1個LCD液晶顯示屏、1個插卡孔和1個現金出口；通過雙絞線與銀行中的電腦進行串行通信。該自動取款機系統不包括銀行中的電腦，只是通過軟件與銀行中的上位機進行串行通信。
2.2 可視化建模
??建模是面向對象分析和設計的核心，也是分析和設計過程中最基本和最關鍵的活動之一。UML不僅適用于以面向對象技術描述的任何類型的系統，而且適用于系統開發的不同階段。根據開發過程中不同階段的具體要求，利用UML不同類型的圖來描述系統的各種靜態結構模型和動態行為模型。下面介紹如何利用基于UML的面向嵌入式實時應用開發的集成可視化環境Rhapsody創建自動取款機系統的模型。
圖3 取出現金的黑匣子場景
第一步：根據要求建立用例圖。
??圖2所示為用例圖。圖中給出了自動取款機系統的主要用途，并表明由誰使用自動取款機系統。有一個主要成員——顧客。一個用例圖應該具有這樣的系統功能：對操作者而言，它返回可觀察的結果但并不顯示系統的內在結構。
??自動取款機系統的主要用途是“取出現金”用例。顧客參與其中的兩個實例是“輸入密碼”和“取出現金”。這兩個實例都包含了另一個用例“讀取卡上內容并驗證”。對每一個用例而言，我們都可以增加文本描述。假如需要的話，這些用例能夠被細化成另一張更多用例的圖。這些用例并沒有顯示任何內在的結構，僅是一個功能性的視圖。
第二步：設計黑匣子場景。
??建立了一個用例圖后，下一步便是細化用例，即設計一些黑匣子場景。這些黑匣子場景的主要作用是表明模型和對象之間的相互關系。把整個系統看作一個整體，對 “取出現金” 用例，我們細化為圖3所示的場景。(由于每次最多只能取一千元，所以最多只需要按鍵4次。)
??圖3所示的場景能被MSD（消息序列表）捕獲，用來描述在顧客和自動取款機系統之間的通信行為。當創建這樣的圖表時，關于系統的更多細節被隱藏了；同時，這些場景幫助我們更好地理解使用者如何使用報警系統以及需要做哪些事情。總而言之，每一用例都有很多的場景需要捕獲，每一個場景都是用例的一個有效的實例。
第三步：設計子系統圖。
??下一步是如何把模型分割成子系統。在UML中，一個子系統作為一個封裝顯示，即主要是一個類的集合。圖4的子系統圖表明自動取款機系統已經被分解成兩個基本的部分：自動柜員機封裝(AtmerPkg)和硬件封裝(HardharePkg)。同時也表明：自動柜員機封裝是完全獨立于實際的硬件和硬件封裝的，并且實現了Ihardware接
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