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随着嵌入式系统在各个领域的广泛应用,嵌入式系统变得越来越复杂。在嵌入式系统设计中采用模型的方法,有利于确保系统的正确性,缩短开发周期,降低开发费用。本文结合统一建模语言(UML)和Petri网,提出了一种支持嵌入式系统建模的方法体系。 作为面向对象的建模技术,统一建模语言UML适合于将复杂的系统设计问题简单化,并且UML能从需求分析、设计到实现等各个阶段为嵌入式系统开发人员提供有力支持。但是,UML缺乏精确的语义描述,因此无法对用UML建立的嵌入式系统模型进行形式化的分析和验证。Petri网建模方法基于严格的数学理论,使用形式化规范对系统建模,并且可以通过众多的工具完成验证。但Petri网建模方法不直观,在需求获取等方面也有无法克服的弱点。结合使用UML和Petri网建模方法能实现两者互补,既能有效获取需求、分析设计,又能进行严格建模,形式化验证。 因此,本文根据UML与Petri网的应用特点,研究了一种基于UML和Petri网的嵌入式系统建模方法(本文称其为UML-PN方法),其包含的主要内容有:(1) 首先使用UML来实现对嵌入式系统的建模,通过对待开发系统进行功能需求及外部事件描述,逐级构建系统的用例模型、静态模型、动态模型,最终分析综合得到设计模型。(2) 对分解之后的各个子系统,在控制代码设计、软硬部件开发等详细设计阶段,采用面向对象Petri网(OOPN)对子系统进行建模和验证。(3) 通过对UML模型的Petri网化来实现嵌入式系统模型的形式化验证。本文分析了UML类图、状态图和Petri网元素之间的对应关系,给出了类图、状态图到Petri网具体的转换方法。 本文在UML-PN的研究基础上,结合具体应用,对税控收款机的开发进行了详细的建模工作,给出了主要的模型,并讨论了一个发票打印模型的验证问题。 最后,对本文的研究工作进行了概括总结,并对下一步研究工作进行了展望,本文的研究成果可以为嵌入式系统开发的工程实践提供方法指导。