第5节 设计示例:车载GPS终端系统的设计
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更新于2008-08-07 23:53:23

车载GPS终端系统
汽车导航系统可为司机提供最准确、最及时、高灵敏度精确定位的专业导航地图,拥有详实全面的单双向、禁转方向、立交桥,高速路等各种交通道路信息,导航器在设定路线时,会自动遵照交通规则,避免违章。人性化的操作界面是导航的特点之一。大屏触摸控制,方便,快捷。使用过程中,输入目的地的方式多样,可以帮助您在最短的时间内找到目的地,其中的多路径选择,推荐道路,高速优先,距离优先等形式协助司机能够选择最佳路线开始行程。导航开始后,司机可根据语音提示进行转向,避免行车过程中分散驾驶者的注意力,实现安全导航。即使错过方向,也不用担心,导航器可以重新计算路径,确保万无一失。即使在完全陌生的城市穿行,也能以最快速度到达想去的地方。
GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础,向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成,一是地面控制部分,由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面。三是用户装置部分,由GPS接收机和卫星天线组成。现在民用的定位精度可达10米内。
汽车电子导航系统是在全球卫星定位系统(GPS)基础上发展起来的新型技术。它的原理GPS是一种能接收定位卫星信号,经过微处理器计算出汽车所在精确经度和纬度以及汽车速度和方向,并在显示器上显示出来的一种装置。

车载GPS终端系统简介
GPS:全球定位系统(Global Position System)。
车载GPS终端:置于机动车内的实时定位装置。
应用对象:需要定位、调度的车队。车辆可以通过终端和GPS卫星进行实时、准确的定位,并能够通过无线通讯网络上报远程的车辆控制中心系统。

车载GPS终端需求分析
可以使用用例图进行功能上的需求分析。
用例图分角色(Actor)和案例(Case)两部分。
角色:与系统交互的人或物。
车载GPS终端角色:车辆调度中心用户和车载终端用户。
案例:系统提供的功能块。
使用用例图观察系统能够将系统实现与系统目标分开,有助于开发人员了解最重要的部分,满足用户需求,而不只是着眼于实现的具体细节。

车载GPS终端规格说明1
规格说明要求比需求分析更加详细,通过UML设计可以使规格说明更直观、更清晰。
(1)使用类图描述系统所要处理的数据结构。
例如在车载GPS终端的规格说明设计时可以使用类图描述需要接收的GPS卫星信号。

车载GPS终端规格说明2
(2)在规格说明阶段,还需要识别出系统的对象。
首先以功能块划分,广泛地找出系统的主要对象;
然后使用协作图描述它们之间的关系。
下图描述了车载GPS终端的主要对象,根据框图可以进行进一步的细化。

车载GPS终端规格说明3
(3)在规格说明阶段还需要进行系统的业务描述,即规范系统完成一定功能的主要流程。
可以利用活动图进行描述。
下图显示了当GPS数据到达时,车载GPS终端系统所进行的处理流程。

车载GPS终端系统体系结构
规格说明完成后,需要对系统的各个模块及模块之间的关系仔细地分析,从而确定哪些部分使用硬件完成,哪些部分使用软件实现。
在本例中,需要硬件实现的模块:电源模块、GPS接收模块、LCD显示模块、用户控制模块和GSM通信模块。
所有的控制逻辑和数据计算全部由主控制器模块的软件实现。
系统设计分为两个部分:硬件设计和软件设计。
使用UML的协作图和组件图对系统的硬、软件分别进行系统设计。

车载GPS终端软件系统架构

车载GPS终端构件设计1
对于某些工程,甚至需要把每一个构件作为一个项目,重新以需求分析、规格说明开始展开构件设计循环。
在构件设计中,使用状态图和顺序图描述具体的系统流程细节。
本例中,GSM模块共有4个状态:通话当中、有问题、待命、短消息通信中。其状态图如下图:

车载GPS终端构件设计2
顺序图从时间顺序上显示了一个特定对象进行特定操作时所遇到的流程。
下图显示了车载终端用户在遇到特殊情况下通过车载电话或按键与调度中心保持通信的系统的处理过程。

车载GPS终端系统集成与测试
系统集成测试时,可以将以上所有的UML框图综合起来,认真分析每个构件的原理和结构,针对每一个系统功能、每一个可能发生错误的过程写出相应的测试程序,进行程序测试。
利用UML和系统的软/硬件协同设计方法,可以使传统的嵌入式系统设计告别“手工作坊”的开发方式,大大提高嵌入式系统的开发速度和产品质量,增强设计的可复用性。
UML是图形化描述语言,比较适用于面向对象的程序设计,不适合精确的规格设计或非面向对象的语言设计。

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