嵌入式软件系统期末大作业

《嵌入式软件高级开发技术》期末作业姓名：王鹏飞学号：S201961551学院：信息学部专业：软件工程班级：软件工程2班1.如何理解嵌入式系统的概念?嵌入式系统中的软件有哪些特征?概念：1、从硬件上理解，嵌入式系统硬件是将传统的基于CPU的外围器件，整合到CPU芯片内部。2、从软件上理解，嵌入式系统就是在定制操作系统内核里将应用一并选入，编译后将内核下载到ROM中。而在定制操作系统内核时所选择的应用程序组件则是完成了软件的“嵌入”。3、从实现上理解。把软件内核或应用文件系统等东西写入到嵌入式系统硬件平台中的ROM，就实现了一个真正的“嵌入”。特征：针对特定的实际专业领域的，基于相应的嵌入式硬件平台的，并能完成用户预期任务的计算机软件。用户的任务可能有时间和精度的要求。2.简述嵌入式软件开发的一般流程。嵌入式软件开发的一般流程：总体规划、项目立项、需求分析、系统分析、系统设计、系统实现和后续流程等7个阶段3.什么是设计模式？简述Adapter设计模式的原理及其在嵌入式软件中的实现方法与技术。设计模式（DesignPattern）：一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类的、代码设计经验的总结。使用设计模式的目的：为了代码可重用性、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。设计模式使代码编写真正工程化；设计模式是软件工程的基石脉络，如同大厦的结构一样。适配器设计模式（AdapterPattern）主要用于接口的转换或者将接口不兼容的类对象组合在一起形成对外统一接口，是一种结构性模式，其本质是是一个中间件，适用于类及其对象。类适配器原理：通过类继承实现适配，继承Target的接口，继承Adaptee的实现。对象适配器原理：通过类对象组合实现适配Target:定义Client真正需要使用的接口。Adaptee:其中定义了一个已经存在的接口，也是我们需要进行适配的接口。Adapter:对Adaptee和Target的接口进行适配，保证对target中接口的调用可以间接转换为对Adaptee中接口进行调用。实现方式：组合(composition)和继承(inheritance).4.采用ROOPES方法分析、设计如下的系统（四选一）：（1）具有GPS定位和计步器功能的个人健康助手（2）电梯控制系统（3）（参考微信支付功能）分析设计移动支付系统（4）（参考Mobile单车APP）分析设计基于Android的共享单车系统需提交：需求分析（用例模型）、对象分析（对象模型）、系统设计（类图、包图、交互图、顺序图）。答：我选择分析设计基于Android的共享单车系统基于Android的共享单车系统1总体要求目前，自行车出行所占比例越来越大，公共自行车的管理已经开始融入互联网管理系统。通过对公共自行车使用方式和目前存在的问题进行分析，从中提取出公共自行车的需求，再根据需求进行功能需求分析，从中得出自行车APP软件的功能需求。然后进一步对功能设计模块进行详细设计，同时对单车APP的系统结构和数据库框架进行设计，在Android手机端为公共自行车的使用提供更加方便的解决方案。1.1实现目标随着互联网的快速发展和智能手机的普及使用，公共自行车的管理开始融入移动互联网，共享单车的使用需要依靠移动APP软件的支持，用户只用在安装这种APP的情况下才能租车使用。因此，基于Android的共享单车系统利用Android手机和GPRS无线网路系统使用户可以进行快速租车，管理人员可以方便的管理公共自行车信息，具体实现目标如下：（1）用户在安装相应的APP租车软件并且进行注册和登录后可以方便快速的使用自行车。（2）自行车管理人员可以实时的了解自行车的位置、损坏情况及分布信息，并且在高峰时刻对自行车进行调度。（3）用户可以利用APP软件实时的查找自行车的存放位置、使用信息和充值信息。1.2系统框架设计由于共享单车系统在使用过程中需要一定量的数据的存储和传输，通过网络存储数据并且传输是必然的选择；由于使用和管理的需求，在单车APP设计过程中，将APP分为两个不同的入口，即Android用户端和Android管理端，因此，共享单车系统的框架由Android用户端和Android管理端和数据库服务器组成，并且通过Internet网络进行传输数据。共享单车系统框架图如下：共享单车系统框架图（1）Android用户端利用安装在手机上的app软件发送使用单车的请求，该请求将会通过网络发送给数据库服务器，数据库服务器判断该用户是否可以使用，如果可以使用，则给单车发送开锁的指令并且修改单车的使用状态，单车开锁，用户骑行操作完成；如果不可以使用，则返回给单车app软件相应的错误提示或反馈信息。用户骑行完成后，关闭车锁，车辆会发送给数据库服务器车锁已关闭的提示，告知数据库服务器用户骑行完毕，还车成功；数据库服务器便改变车辆的使用状态，计算使用资费，并且将信息发送至单车APP软件。（2）Android管理端利用APP软件对单车进行用户的审核和管理，车辆的调度，查看区域车辆情况和和坏车情况、对单车进行调度、坏车保修、管理和维护管理员信息、管理个人信息等功能。1.3开发需求开发环境：Windows7/10下的Androidstudio平台。开发语言：手机APP端采用JAVA语言进行开发，SQL语言用于数据库的调用。运行环境：Android版本的手机。接口：百度地图API，MySQL数据库的连接接口。2需求分析2.1确定系统的边界用户使用装有单车APP软件的Android手机，并且在进行注册、登录和充值的情况下，在单车软件中查看附近的自行车停放位置，扫描自行车上的二维码进行开锁，骑行自行车；管理者通过APP软件进行实时监控共享自行车的位置。由图可知，单车系统由Android客户端，Internet网络，Android管理端和数据库服务器组成。2.2确定系统的参与者创建系统用例的第一步是确定系统的参与者。通过共享单车系统的功能需求，可以识别以下三种参与者：（1）普通用户：普通用户在下载安装共享单车APP软件后就可以利用手机号码进行注册认证，注册后可以进行登录、充值和骑行等活动，并且可以查看自己的骑行和交易信息，还可以通过单车APP上的地图查看附近自行的位置，便于寻找自行车；另外用户还可以利用APP软件对某个被私占单车进行举报和上报坏车的位置。（2）系统管理员：系统管理员即单车管理端管理人员，可以对单车APP软件进行维护和信息管理，在高峰时刻利用数据分析通知单车调度人员对单车的分布位置进行调整，对单车的位置进行实时的监控，将新投放的自行车的信息进行录入，处理坏车和私占单车的情况，并且解决用户在使用单车时遇到的一些软件问题。（3）单车调度员：在高峰时刻对管理员指定位置的车辆进行调度，并且利用单车APP软件记录调度的车辆信息。2.3用例模型用例模型是系统既定功能及系统环境的模型，它可以作为客户和开发人员之间的契约。用例是贯穿整个系统开发的一条主线。2.3.1用户交互用例模型单车用户具有注册（用户身份认证）、登录（手机号登录和社交账号登录）、骑车、还车、查看个人用户信息（交易信息和骑行信息）、利用地图查看附近车辆位置、预约车辆和退出等功能。用户用例如下所示：用户用例图用例描述：（1）用例：骑车还车用例描述：用户利用APP进行骑车和还车操作参与者：单车用户、车辆前置条件：用户已经注册审核通过并且登录单车APP软件行为序列：（1）用户利用单车APP扫描二维码进行租车（2）在使用完毕后，用户将单车停放到附件指定位置并上锁（3）单车APP根据用户使用情况进行消费结算异常：网路异常或用户未通过审核取消：用户退出APP软件，停止租车操作后置条件：用户必须授权相应的支付软件或绑定银行卡等支付工具，确保支付可以完成（2）用例：预约单车用例描述：用户利用APP软件进行单车预约操作参与者：单车用户、车辆前置条件：用户已经注册审核通过并且登录单车APP软件，且单车状态显示可用行为序列：（1）用户利用单车APP软件查看附件车辆位置和状态（2）对状态显示可用的车辆点击预约按钮进行预约操作（3）到单车指定位置扫描单车二维码进行骑车操作（15分钟内）（4）单车APP对预约进行计时操作，若15分钟内预约用户未骑车，则将单车状态设置为可用状态，并将预约失信操作进行记录，并给以用户24小时禁止预约车辆的惩罚。异常：网路异常或单车已坏但未及时报修取消：用户在15分钟内点击取消操作，可以取消单车预约后置条件：用户信用记录良好并且周围车辆可用（1）用例的补充说明：单车用户进入单车APP软件，可以进行注册和登录。单车用户在发送租车请求给单车APP软件后，单车APP软件发送开锁命令给单车，开锁后，单车返回开锁信息给单车APP软件，单车APP软件将租车信息持久化存储到数据库中，并且单车APP软件返回开锁信息给单车用户。单车用户可以通过地图查看附近车辆，还可以发送预约请求给单车APP软件，单车软件收到预约信息后修改单车的状态，并将预约信息持久化存储到数据库中。单车用户还可以发送管理个人信息请求给单车APP软件，单车APP软件将个人信息存储到数据库中。单车用户和系统交互的顺序图如下所示：用户交互顺序图（2）用例的补充描述用户进入APP软件后，进入登录提示页面。若注册则直接进入单车APP界面，否则，进行注册。用户在单车APP软件的可以预约、租车并且查看单车分布情况。预约和租车使用的状态图如下所示：用户交互状态图2.3.2管理员用例模型系统管理员拥有登录、用户信息审核、查看区域车辆情况和和坏车情况、对单车进行调度、坏车保修、管理和维护管理员信息、管理个人信息等功能。系统管理员用例图用例描述：（1）用例：查看区域车辆情况用例描述：系统管理员可以利用单车APP的地图功能查看指定区域的车辆情况参与者：系统管理员、单车APP前置条件：系统管理员已经登录单车APP软件行为序列：（1）管理员输入相对应的用户名和密码进行登录系统（2）登录系统后，进入单车地图界面，选择指定的区域和时间段，查看单车的使用情况和位置分布（3）系统管理员查看区域内的坏车情况并且进行统计异常：网路异常或单车出现故障取消：系统管理员退出单车APP软件后置条件：系统管理员必须有相应的操作权限（2）用例：管理员信息管理和维护用例描述：拥有特定权限的管理员用户对管理员信息进行管理和维护参与者：系统管理员、单车APP软件前置条件：系统管理员已经登录单车APP软件行为序列：（1）管理员登录单车APP软件（2）对管理信息进行操作，添加管理员，修改管理员信息，修改管理员权限，删除管理员等异常：网路异常取消：管理员退出系统后置条件：管理员拥有相应的操作权限（1）用例的补充描述：系统管理员可以向单车APP软件发送登录和注册请求。管理员可以向单车APP软件发送查看区域车辆信息请求，单车APP软件向数据库发送查询车辆信息，数据库返回车辆信息给单车APP软件，单车APP软件返回车辆信息给系统管理员。系统管理员还可以对单车APP软件发送调度请求，单车APP软件收到请求后返回调度方案给调度人员，同时将调度信息存入到数据库中。管理员还可以申请维护管理员信息，系统管理员和系统交互的顺序图如下所示：管理员交互顺序图（2）用例的补充描述：系统管理员的状态变迁过程如下所示：管理员交互状态图2.3.3调度人员用例模型单车调度人员可以进行单车调度、登录系统和管理个人信息等功能。单车调度人员用例图用例描述：（1）用例：单车调度用例描述：单车调度人员对单车进行调度参与者：单车调度人员、车辆前置条件：单车调度人员已经登录单车APP软件行为序列：（1）单车调度人员登录系统后，查询需要调度单车调度的位置信息、编号和数量、调度路线和调度时间（2）单车调度人员根据相应的调度信息进行车辆调度（3）单车调度人员调度完成后返回相应的调度信息异常：网路异常或调度出现问题取消：系统管理员取消调度操作后置条件：单车调度人员必须有相应的操作权限2.4系统类图对系统中的实体，都可以抽象出来作为一个独立的类。根据上面的用例图和用例的补充描述，该系统识别出来的系统类图