Phân tích thiết kế hệ thống thời gian thực theo cách tiếp cận hướng đối tượng với UML

Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính PHẦN MỞ ĐẦU Cùng với xu hƣớng phát triển ngành công nghệ thông tin, công nghệ phần mềm trở thành lĩnh vực mũi nhọn nhiều quốc gia giới Ngày nay, việc phát triển phần mềm với qui mơ chất lƣợng cao khơng cịn cơng việc đơn lẻ nhà lập trình, mà sản phẩm tập thể, cơng ty phần mềm theo qui trình cơng nghệ chuẩn đƣợc quản lý chặt chẽ đƣợc hỗ trợ tối đa công cụ môi trƣờng phát triển phần mềm Do đó, việc lập trình ngày trở nên dễ dàng nhƣờng lại vai trò mấu chốt cho việc phân tích thiết kế phần mềm, quan trọng đặc tả mơ hình giới thực, ứng dụng giới thực “tin học hố” đƣợc suy nghĩ đến để đặc tả, xây dựng phát triển Nhiều công việc trƣớc phải ngƣời trực tiếp thực hiện, ứng dụng hệ thống thời gian thực thiết kế sản phẩm phần mềm công nghiệp thay ngƣời nhiều lĩnh vực, với công việc nặng nhọc nguy hiểm, ứng dụng gia đình nhƣ máy giặt, hệ thống lị sƣởi, ngồi cịn ứng dụng lĩnh vực khác nhƣ điều khiển không lƣu, hệ thống thang máy, robotics (ngƣời máy học), điều khiển thực dự án công nghiệp trạm lƣợng hạt nhân Việc đặc tả thiết kế hệ thống thời gian thực vấn đề phức tạp hệ thống thời gian thực yêu cầu xác logic giống nhƣ xác thời gian thực tế Nhiều năm trƣớc đây, kỹ thuật đặc tả thiết kế hệ thống thời gian thực đƣợc ý, công ty phần mềm lớn giới nhanh chóng đƣa nhiều cơng cụ hỗ trợ phân tích thiết kế dựa nhiều phƣơng pháp khác nhau, đƣa vào ứng dụng nhiều lĩnh vực đƣợc phát triển liên tục Sự đời UML dựa ba phƣơng pháp hƣớng đối tƣợng Booch, OMT, OOSE ký hiệu lập mơ hình chuẩn cơng nghiệp cho hệ thống hƣớng đối tƣợng, dùng để xây dựng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính hệ thống thời gian thực cách chi tiết, xác Do đó, UML đƣợc nhà phát triển hệ thống thời gian thực chọn làm tiêu chuẩn để xây dựng mơ hình thời gian thực cho ứng dụng thực tế Với ngun nhân đó, tơi chọn đề tài “Phân tích thiết kế hệ thống thời gian thực theo cách tiếp cận hƣớng đối tƣợng với UML” để hiểu sâu lĩnh vực ứng dụng hệ thống thời gian thực, dùng công nghệ để phân tích thiết kế ứng dụng hệ thống thời gian thực Cấu trúc nội dung luận văn gồm ba chƣơng phần kết luận Chƣơng 1: Trình bày tổng quan hệ thống thời gian thực bao gồm khái niệm sở, yêu cầu ràng buộc thời gian hệ thống thời gian thực Chƣơng 2: Giới thiệu thành phần, kiến trúc hệ thống UML thuận lợi UML phân tích thiết kế hệ thống thời gian thực Chƣơng 3: Ứng dụng xây dựng bƣớc UML để mơ tốn điều khiển nút đèn giao thông Kết luận Những nội dung đạt đƣợc luận văn định hƣớng phát triển Thái Nguyên, tháng 09 năm 2011 Tác giả Lê Bá Huỳnh Cơng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính MỤC LỤC CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC 1.1 Các khái niệm sở hệ thống thời gian thực .1 1.2 Yêu cầu hệ thống thời gian thực .4 1.2.1 Những yêu cầu thời gian việc trình bày hệ thống thời gian thực 1.2.1.1 Thời gian 1.2.1.2 Thời gian quan hệ 1.2.1.3 Thời gian xác 1.2.2 Một số yêu cầu hệ thống thời gian thực 11 1.2.2.1 Hệ thống lớn phức tạp 11 1.2.2.2 Xử lý số thực 11 1.2.2.3 Thực an toàn đáng tin cậy 11 1.2.2.4 Giao tiếp trực tiếp với thiết bị phần cứng 12 1.2.2.5 Thực môi trƣờng ngôn ngữ lập trình hiệu 12 1.2.2.6 Ngƣời sử dụng điều khiển 12 1.3 Phân tích ràng buộc thời gian hệ thống thời gian thực 12 1.3.1 Quan niệm thời gian hệ thống thời gian thực 12 1.3.1.1 Đồng hồ hệ thống 12 1.3.1.2 Các loại đồng hồ hệ thống 13 1.3.1.3 Quan niệm rời rạc thời gian 13 1.3.1.4 Ràng buộc thời gian 14 1.3.2 Các hệ thống thời gian thực 15 1.4 Tổng kết chƣơng .17 CHƢƠNG 18 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG 18 THỜI GIAN THỰC VỚI UML 18 2.1 Giới thiệu UML 18 2.1.1 Yêu cầu thực tế 20 2.1.2 Mục đích UML 21 2.1.3 Các thành phần UML 23 2.1.3.1 Mơ hình cấu trúc UML 23 2.1.3.2 Mơ hình hành vi 27 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính 2.1.4 Kiến trúc hệ thống 32 2.1.4.1 Quan sát UC 32 2.1.4.2 Quan sát Lôgic 32 2.1.4.3 Quan sát tiến trình 33 2.1.4.4 Quan sát thực thi 33 2.1.4.5 Quan sát triển khai 33 2.2 Các giai đoạn phát triển phần mềm với UML 33 2.2.1 Phân tích yêu cầu (Dự kiến kế hoạch) 36 2.2.2 Giai đoạn phân tích 36 2.2.3 Giai đoạn thiết kế 36 2.2.4 Giai đoạn triển khai 37 2.3 Phân tích thiết kế hệ thống thời gian thực 38 2.3.1 Mơ hình đối tƣợng UML 38 2.3.2 Mơ hình động UML 39 2.3.3 Những thuận lợi UML hệ thống thời gian thực 45 2.4 Tổng kết chƣơng .47 CHƢƠNG 49 XÂY DỰNG ỨNG DỤNG 49 3.1 Khảo sát 49 3.1.1 Mơ tả tốn 49 3.1.2 Xây dựng biểu đồ UC 51 3.2 Phân tích .52 3.2.1 Các UC 52 3.2.2 Biểu đồ UC 53 3.2.3 Kịch cho uc 54 3.2.3.1 UC điều khiển tự động 54 3.2.3.3 Nhận tín hiệu tải 56 3.2.3.4 Đặt lại thời gian đợi 57 3.2.4 Biểu đồ lớp phân tích 58 3.2.4.1 UC điều khiển tự động 58 3.2.4.2 UC chuyển đổi điều khiển 59 3.2.4.3 UC nhận tín hiệu tải 59 3.2.4.4 UC đặt lại thời gian đợi 59 3.3 Thiết kế 59 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính 3.3.1 UC điều khiển tự động 59 3.3.2 UC chuyển đổi điều khiển 60 3.3.3 UC nhận tín hiệu tải 61 3.3.4 UC đặt lại thời gian đợi 62 3.4 Biểu đồ lớp 63 3.4.1Xác định lớp đối tƣợng 63 3.4.2 Các mối quan hệ lớp 64 3.4.3 Biểu đồ lớp 64 3.4.4 Thiết kế chi tiết 65 3.4.5 Biểu đồ thành phần 69 3.5 Xây dựng chƣơng trình mơ .69 3.5.1 Cài đặt chƣơng trình 69 3.5.1.1 Cấu hình hệ thống 69 3.5.1.2 Lựa chọn công nghệ 70 3.5.2 Một số form 70 3.6 Kết luận chƣơng 72 KẾT LUẬN 73 1.Kết đạt đƣợc luận văn 73 2.Hƣớng nghiên cứu 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS TS Đoàn Văn Ban tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ đóng góp cho tơi nhiều ý kiến q báu để hồn thành luận văn Xin bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy giáo, Cô giáo Viện Công nghệ thông tin Việt Nam Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông giảng dạy, giúp đỡ tạo điều kiện cho thời gian học tập Trƣờng Tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn, anh chị học viên Cao học khóa K8 - chuyên ngành Khoa học máy tính - Trƣờng Đại học Cơng nghệ thơng tin truyền thông, cán bộ, giảng viên trƣờng Đại học Khoa học Thái Nguyên tạo điều kiện cho tơi q trình học tập làm luận văn Cuối cho phép tơi đƣợc gửi tình cảm q báu đến gia đình ngƣời ln tin tƣởng, động viên để nổ lực phấn đấu công tác học tập Thái Nguyên, ngày 01 tháng 10 năm 2011 Học viên Lê Bá Huỳnh Công Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính LỜI CAM ĐOAN Để hoàn thành luận văn thời gian quy định đáp ứng đƣợc yêu cầu đề ra, thân em cố gắng nghiên cứu, học tập Em tham khảo số tài liệu nêu phần “Tài liệu tham khảo” không chép nội dung từ luận văn khác Toàn luận văn ý tƣởng thân em đƣợc bảo tận tình thầy hƣớng dẫn, em tự nghiên cứu xây dựng nên Toàn mã nguồn em nghiên cứu, tham khảo cài đặt Cho đến nội dung luận văn em chƣa đƣợc cơng bố hay xuất dƣới hình thức không chép từ luận văn học viên hay cơng trình nghiên cứu Em xin cam đoan lời khai đúng, thông tin sai lệch em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trƣớc Hội đồng Thái nguyên, ngày 01 tháng 10 năm 2011 Ngƣời cam đoan Học viên Lê Bá Huỳnh Cơng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC Trong năm gần đây, hệ thống điều khiển theo thời gian thực lĩnh vực thu hút nhiều ý giới khoa học nghiên cứu khoa học máy tính Trong đó, vấn đề điều hành thời gian thực vấn đề lập lịch đặc biệt quan trọng Một số ứng dụng quan trọng hệ thống thời gian thực (RTS) đƣợc ứng dụng rộng rãi, phổ biến nhiều nơi hệ thống thời gian thực ứng dụng điều khiển gia đình nhƣ: máy giặt, lò sƣởi; dây chuyền sản xuất tự động, rô bốt, điều khiển không lƣu, điều khiển thí nghiệm tự động, truyền thơng, điều khiển qn sự, điều khiển qui trình thiết bị cơng nghiệp trạm lƣợng hạt nhân, v.v Thế hệ ứng dụng hệ thống điều khiển rơ bốt có hoạt động giống ngƣời, hệ thống kiểm sốt thơng minh nhà máy công nghiệp, điều khiển trạm không gian, thăm dò đại dƣơng, v.v [11] Nội dung Chƣơng bao gồm vấn đề sau:  Các khái niệm sở hệ thống thời gian thực  Các yêu cầu hệ thống thời gian thực  Phân tích ràng buộc thời gian hệ thống thời gian thực 1.1 Các khái niệm sở hệ thống thời gian thực Định nghĩa cho RTS có nhiều quan niệm nhóm khác nhƣ nhóm nhà phát triển phần mềm, nhóm kỹ thuật, nhóm đại lý cung cấp máy tính, trƣờng phái lý thuyết nhà nghiên cứu, v.v [16] Một hệ thống thời gian thực (RTS) hiểu mơ hình xử lý mà tính đắn hệ thống khơng phụ thuộc vào kết tính tốn lơgic mà cịn phụ thuộc vào thời gian mà kết phát sinh [7] Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính Theo từ điển Oxford máy tính cung cấp đĩnh nghĩa: Một hệ thống thời điểm cung cấp tín hiệu đầu quan trọng Điều dĩ nhiên tín hiệu đầu vào tương ứng đưa vào không gian thiết bị tín hiệu đầu có liên quan đến di chuyển tương ứng Thời gian trễ (delay) thời điểm tín hiệu đầu vào đưa vào đến thời điểm nhận tín hiệu đầu phải đủ nhỏ để chấp nhận kịp thời Một định nghĩa khác “Journal of Systems and Control Engineering” (Chuyên đề Ứng dụng thiết kế hệ thống điều khiển): RTS hệ thống cung cấp phản ứng trả lời xác giới hạn thời gian rõ ràng Do việc tính tốn phản ứng trả lời vượt q ranh giới thời gian cho phép hiệu thực thi bị biến đổi gây kết sai lệch Ngồi cịn có số định nghĩa khác nhƣ sau: RTS đọc tín hiệu đầu vào từ thiết bị (một hệ thống vật lý để tính tốn điều khiển như: rô bốt, cửa trượt lối vào siêu thị, qui trình tự động nhà máy, tín hiệu số camera, ) gởi tín hiệu điều khiển đến thiết bị thời điểm xác định, RTS không ý đến khả sẵn sàng hành động thiết bị hạn định thời gian, mà ý đến khả hệ thống máy tính điều khiển [16] Hệ thống thời gian thực đƣợc thiết kế nhằm cho phép đáp ứng (response) lại yếu tố kích hoạt phát sinh từ thiết bị phần cứng theo ràng buộc thời gian xác định Nhìn chung, RTS có số cơng việc đƣợc gọi cơng việc thời gian thực, cơng việc có mức độ khẩn cấp riêng cần phải hồn tất, ví dụ tiến trình cố gắng điều khiển giám sát kiện xảy giới thực Bởi kiện xuất giới thực nên tiến trình giám sát kiện phải xử lý theo kịp với thay đổi kiện Sự thay đổi kiện giới thực xảy thƣờng nhanh, tiến trình giám sát kiện phải thực việc xử lý khoảng thời gian ràng buộc gọi deadline, khoảng thời gian ràng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính buộc đƣợc xác định thời gian bắt đầu thời gian hồn tất cơng việc Trong thực tế, yếu tố kích thích xảy thời gian ngắn vào khoảng vài mili giây, thời gian mà hệ thống trả lời lại yếu tố kích thích tốt vào khoảng dƣới giây, thƣờng vào khoảng vài chục mili giây, khoảng thời gian bao gồm thời gian tiếp nhận kích thích, xử lý thơng tin trả lời lại kích thích Một yếu tố khác cần quan tâm RTS cơng việc thời gian thực có tuần hồn hay khơng? Cơng việc thời gian tuần hồn ràng buộc thời gian ấn định theo chu kỳ xác định Cơng việc khơng tuần hồn xảy với ràng buộc thời gian vào lúc bắt đầu lúc kết thúc công việc, giới hạn thời gian ràng buộc đƣợc xác định vào lúc bắt đầu công việc Các biến cố kích hoạt cơng việc khơng tuần hồn thƣờng dựa kỹ thuật xử lý ngắt hệ thống phần cứng Một tiêu chuẩn cho hành động xác RTS tính xác lơgic [10], đƣợc gọi xác đầu vào/đầu ra, xác thiết thực xác biến đổi Mặc khác, RTS thực yêu cầu tính xác lơgic lẫn tính xác thời gian Tính xác lôgic thƣờng thể giới hạn đắn đầu đầu vào Tiêu chuẩn tính xác thời gian đƣợc gọi xác tác động trở lại, nhìn thấy nhƣ mở rộng tính xác lơgic bao gồm định hƣớng mới, tên thời gian thực Phần mềm thời gian thực kiểu thiết kế nhƣ tập hợp qui trình trao đổi thơng điệp Trong nhiều trƣờng hợp, có qui trình thực thi trạng thái không đồng để cung cấp kiểm tra thành phần tác động trở lại thành phần với tốc độ khác Qui trình truyền đạt thơng điệp cịn đƣợc dùng để chuyển đổi liệu điều khiển thông tin Sự phân tích RTS thành thành phần vấn đề to lớn với cách trình bày phức tạp Một hƣớng tiếp cận phân tích chức mà hệ thống đƣợc phân rả thành thành phần với chức tƣơng tự Phân Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính - Biểu đồ trình tự: - Biểu đồ cộng tác: 3.3.4 UC đặt lại thời gian đợi - Bảng ánh xạ: Thông điệp Phƣơng thức // Khoi tao den KhoiTaoDen() // Thiet lap thoi gian doi ThietLapThoiGianDoi() // Chuyen doi dieu khien ChuyenDoiDieuKhien() - Biểu đồ trình tự: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 62 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính - Biểu đồ cộng tác: 3.4 Biểu đồ lớp 3.4.1Xác định lớp đối tƣợng Qua mơ tả UC phân tích hoạt động hệ thống điều khiển nút đèn giao thơng, xác định đƣợc ba lớp lớp DenGiaothong, lớp Dieukhien lớp Thietbi  Lớp DenGiaothong đƣợc xây dựng cho bốn thể đèn giao thông DenDONG, DenTAY, DenNAM, DenBAC  Lớp Dieukhien đối tƣợng quản lý, điều khiển trình thay đổi đèn, chứa đèn giao thông nhƣ phận  Lớp Thietbi đƣợc xây dựng cho bốn thể thiết bị nhận tín hiệu bốn hƣớng đƣờng xác định Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 63 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính 3.4.2 Các mối quan hệ lớp Các lớp hệ thống có mối quan hệ nhƣ Hình 3.3: + Mối quan hệ kết tập (Association) + Mối quan hệ kết tập theo giá trị (Aggregate By Value) 3.4.3 Biểu đồ lớp DenGiaothong (from Goi BIEN) - PhaDEN : int Do : boolean = (Giaidoan=1) Vang : boolean = (Giaidoan=3) Xanh : boolean = (Giaidoan=2) i : int + KhoitaoDEN(gdoan : int) + DenGiaothong() + ChuyendoiDEN(tinhieu : boolean) 1 1 +DenBAC +DenTAY +DenNAM +DenDONG 1 Dieukhien (from Goi DIEUKHIEN) + + + + + + KhoitaoDK() KhoitaocacDEN() ChuyendoiDK() Dieukhien() KhoitaocacTHIETBI() ChukyDK() +tbTAY +tbNAM 1 1 +tbDONG - PhaDK : int - i : int +tbBAC Thietbi (from Goi BIEN) - PhaTB : boolean + KhoitaoTB() + ChuyendoiTB() Hình 3.3 Sơ đồ lớp hệ thống giao thơng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 64 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính 3.4.4 Thiết kế chi tiết Để mơ tả rõ chi tiết hoạt động đối tƣợng UC, sử dụng biểu đồ trạng thái định danh cho hành vi đối tƣợng Biểu đồ trạng thái biểu đồ hoạt động giúp cho hệ thống đƣợc trình bày rõ ràng Sơ đồ trạng thái Biểu đồ sơ đồ trạng thái đối tƣợng DenGiaothong Hình 3.10 Sơ đồ biểu đồ trạng thái DenGiaothong Hình 3.11 Sơ đồ biểu đồ trạng thái chu kỳ sống DenBAC-DenNAM Hình 3.12 Sơ đồ biểu đồ trạng thái chu kỳ sống DenDONG-DenTAY Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 65 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính Hình 3.13 Sơ đồ trạng thái Chu kỳ DenGiaothong Hình 3.10 3.13 mơ tả trạng thái kiện xảy đối tƣợng DenGiaothong Hình 3.10 đƣa giai đoạn nhau, bắt đầu với kiện KhoitaoDEN, sau khởi tạo kiện ChuyendoiDEN dẫn đối tƣợng DenGiaothong vào vịng lặp khơng dừng Hình 3.13 mơ tả chu kỳ đối tƣợng DenGiaothong, tinh lọc trạng thái chu kỳ đèn đƣa rõ ràng có trạng thái, Do/PhaDEN=1, Xanh/PhaDEN=2, Vang/PhaDEN=3 Tên trạng thái phản ánh màu sắc đèn giao thông thể xác định giá trị thuộc tính PhaDEN, giá trị đƣợc thay đổi nhờ kiện ChuyendoiDEN đặc tả DenGiaothong Sau trạng thái khởi tạo biểu thị vịng trịn bơi đen đặc, trạng thái đƣợc xác định việc định xem đối tƣợng sơ đồ trạng thái đƣợc sử dụng.Đối với DenBAC, DenNAM trạng thái khởi tạo phù hợp Do/PhaDEN=1, với DenDONG, DenTAy trạng thái phù hợp Vang/PhaDEN=3 Hình 3.13 đƣợc xem nhƣ trừu tƣợng hai biểu đồ trạng thái hình 3.11 3.12 phân biệt cho đèn giao thơng BAC-NAM DONG-TAY Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 66 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính ChuyendoiDK() Dieukhien KhoitaoDK Khoitaocac DEN() KhoitaocacDEN ChukyDK Hình 3.14 Sơ đồ biểu đồ trạng thái hoạt động đối tƣợng Dieukhien  Biểu đồ sơ đồ trạng thái đối tƣợng Dieukhien PhaDK=1 DenNAM.PhaDEN=2[Xanh] ThietbiNAM.PhaTB=false DenDONG.PhaDEN=1[Do] ChuyendoiDK PhaDK=2 DenNAM.PhaDEN=3[Vang] DenDONG.PhaDEN=1[Do] ChuyendoiDK PhaDK=3 DenNAM.PhaDEN=1[Do] DenDONG.PhaDEN=2[Xanh] ThietbiDONG.PhaTB=false ChuyendoiDK PhaDK=4 DenNAM.PhaDEN=1[Do] DenDONG.PhaDEN=3[Vang] ChuyendoiDK Hình 3.15 Sơ đồ biểu đồ trạng thái ChukyDK Sơ đồ biểu đồ hình 3.15 thể cấu trúc bên đối tƣợng Dieukhien phụ thuộc vào kiện ChuyendoiDK (a) Sơ đồ hoạt động Sơ đồ hoạt động đặc trƣng cho việc mô tả trạng thái hoạt động, nghĩa trạng thái miêu tả trình thực thi hành động cấu thành Hầu hết việc chuyển đổi đƣợc kích phát hoạt động hoàn thành trạng thái trƣớc Mục đích sơ đồ tập trung vào luồng chuyển động theo nhƣ qui trình bên Hình 3.16 đƣa giá trị khởi tạo DenGiaothong Trạng thái hoạt động đƣợc mô tả hình chữ nhật trịn góc, hành động mơ tả Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 67 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính hành động cần thiết để thay đổi giá trị thuộc tính PhaDEN Nhóm biểu đồ vào bơi (Swimlane) để nhấn mạnh đối tƣợng tham gia Trong hình 3.17 biểu đồ mơ tả riêng dẫn xuất phụ thuộc vào pha DenGiaothong Dieukhien DenGiaothong gia tri tam KhoitaocacDEN KhoitaoDEN(pha) pha bieu thuc tinh gia tri gia tri duoc tinh ghi thuoc tinh PhaDEN Hình 3.16 Biểu đồ hoạt động khởi tạo tính giá trị PhaDEN PhaDEN (PhaDEN=1) (PhaDEN=2) (PhaDEN=3) Do Xanh Vang Hình 3.17 Biểu đồ hoạt động xác định giá trị dẫn xuất Do,Xanh,Vang Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 68 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính 3.4.5 Biểu đồ thành phần Sơ đồ thực thi đƣợc thiết kế để mơ tả khía cạnh thực thi đƣợc chia thành biểu đồ thành phần biểu đồ triển khai Biểu đồ thành phần cho nhìn thấy cấu trúc mã Biểu đồ triển khai hình dung cấu trúc hệ thống thời gian chạy Hình 3.18 phản ánh tồn cấu trúc hệ thống đèn giao thông, mũi tên đứt nét xác định phụ thuộc, mối phụ thuộc cho thấy thành phần DenGiaothong Thietbi phải đƣợc biên dịch trƣớc thành phần Dieukhien Khi triển khai hệ thống biết thƣ viện mã tồn tập tin thi hành đƣợc tạo mã đƣợc biên dịch DenGiaothong Dieukhien Thietbi Hình 3.18 Biểu đồ thành phần hệ thống đèn giao thông 3.5 Xây dựng chƣơng trình mơ 3.5.1 Cài đặt chƣơng trình 3.5.1.1 Cấu hình hệ thống  Yêu cầu hệ thống: - Hệ điều hành Window XP Service Pack trở lên - Internet Information Service (IIS) - NetFrameWork 3.5  Các tools cần thiết cho thiết kế: - Rational Rose 2000, phiên 2002 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 69 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính - Adobe Dreamweaver CS4 - Abode Photoshop CS2 - Microsoft Visual Studio 2008 3.5.1.2 Lựa chọn công nghệ - Dùng Ratonal Rose 2000, phiên 2002 để phân tích, thiết kế hệ thống theo phƣơng pháp hƣớng đối tƣợng UML phát triển trở thành chuẩn quốc tế đƣợc tổ chức tiêu chuẩn ISO (International Standard Organization) chấp nhận - Sử dụng phần mềm Adobe Dreamweaver CS4 phần mềm Abode Photoshop CS2 để thiết kế giao diện - Sử dụng phần mềm Microsoft Visual Studio 2008, ngôn ngữ C#.Net để viết code cho website C#.Net đƣợc biết nhƣ ngôn ngữ tƣơng lai, kết hợp ngơn ngữ Visual Basic, C++, Java, chia chƣơng trình thành module để nhiều ngƣời thực chƣơng trình C#.Net phần Visual Studio, sử dụng để thiết kế website có ƣu điểm phần giao diện phần code hoàn toàn độc lập nên khả bảo mật cao, thêm vào cộng đồng sử dụng C#.Net ngày tăng, việc trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm trở lên thuận lợi Với đặc điểm, tính cơng cụ nêu trên, em thấy phù hợp để thực tốn 3.5.2 Một số form Giao diện 1: Chuyển đổi pha đèn giao thơng tình bình thƣờng, đèn DONG-TAY bật màu Đỏ, đèn NAM-BAC bật màu Xanh, thời gian 21s để chuyển đổi pha đèn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 70 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính Giao diện 2: Đèn NAM-BAC chuyển sang màu vàng, đợi 2s để chuyển màu đèn tiếp theo, lúc đèn DONG-TAY cịn màu đèn đỏ Giao diện 3: Pha đèn chuyển đổi, đèn DONG-TAY chuyển màu xanh, đèn NAM-BAC chuyển màu đỏ, thời gian pha đèn 30s Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 71 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính 3.6 Kết luận chƣơng Nội dung chƣơng bƣớc triển khai toán điều khiển đèn giao thông, bao gồm bƣớc thu thập thông tin, phát thảo UC, xác định đối tƣợng cần có hệ thống, xây dựng chuỗi thông điệp UC biểu diễn biểu đồ tuần tự, biểu đồ cộng tác Để đƣa chi tiết hoạt động đối tƣợng, ta sử dụng biểu đồ trạng thái mô hành vi đối tƣợng hoạt động hệ thống Sau q trình xây dựng mơ hình cần phải kiểm tra lại lần tính quán nó, tiếp đến phát sinh mã sang ngơn ngữ c sharp xây dựng tốn mơ cho hệ thống trình bày Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 72 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính KẾT LUẬN 1.Kết đạt đƣợc luận văn Phát triển ứng dụng công nghệ tự động đời sống, điện tử, viễn thông ngày đƣợc mở rộng đa dạng đặc biệt công nghệ ứng dụng hệ thống thời gian thực Do đó, qui trình thu thập thơng tin, phân tích thiết kế hệ thống điều khiển nhằm đáp ứng yêu cầu ngƣời thu hút đƣợc quan tâm nhà nghiên cứu khoa học máy tính, cơng ty thiết kế phần mềm ứng dụng, phần mềm thời gian thực nhúng, nhà đầu tƣ công nghệ mới, Tuy nhiên, hoạt động ngƣời diễn tự nhiên liên tục phong phú, phụ thuộc vào thời gian, không gian thực Vì thế, việc tổng hợp thơng tin để xây dựng chƣơng trình ứng dụng thời gian thực, với qui trình hoạt động đối tƣợng hệ thống phải phù hợp với thực tế, đáp ứng tính lơgic, xác, phản ứng trả lời nhanh, kịp thời khoảng thời gian ràng buộc đƣợc luận văn đề cập chi tiết Phần đầu luận văn tập trung trình bày yêu cầu ràng buộc thời gian hệ thống thời gian thực Phần thứ hai, luận văn giới thiệu bƣớc để mô hình hóa hệ thống, trọng tâm ý đến mơ hình hóa hệ thống mang tính thời gian thực Tiếp đến triển khai toán “Xây dựng chƣơng trình mơ hoạt động hệ thống điều khiển đèn giao thơng”, từ thu thập thơng tin, phân tích thơng tin, xác định đối tƣợng, xây dựng mơ hình động cho thấy thuận lợi hƣớng khả thi ứng dụng UML để phân tích thiết kế hệ thống thời gian thực 2.Hƣớng nghiên cứu Phân tích thiết kế hệ thống thời gian thực theo cách tiếp cận hƣớng đối tƣợng khả thi ứng dụng thực tiễn, tác giả mong muốn đƣợc tiếp tục phát triển luận văn theo định hƣớng: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 73 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính Phân tích thiết kế hệ thống thời gian thực nhúng, ứng dụng UML thiết kế xây dựng chƣơng trình minh họa mô hệ thống thời gian thực nhúng ngôn ngữ hƣớng đối tƣợng Liên kết phần mềm thời gian thực với thiết bị phần cứng, điều khiển hệ thống liên kết tự động hoàn, thiết kế với giao diện thân thiện Kết luận văn trình học hỏi, tìm tịi nghiên cứu thân, nhiên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến Thầy - Cơ, bạn bè để luận văn đƣợc hồn thiện Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 74 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Công Khoa học máy tính TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Đồn Văn Ban, Lập trình hướng đối tượng với Java, NXB Khoa học kỹ thuật, 2005 [2] Đoàn Văn Ban, Phân tích thiết kế hướng đối tượng UML, Giáo trình cao học(Trƣờng ĐH Huế, Trƣờng ĐH Đà Nẵng), 2004 [3] Đoàn Thiện Ngân, Huỳnh Văn Đức, Hoàng Đức Hải, Giáo trình nhập mơn UML, NXB Lao động - Xã hội, 2003 [4] Hoàng Đức Hải, Nguyễn Phƣơng Lan, Java - tập 1, NXB Lao động xã hội, 2003 [5] Hoàng Đức Hải, Nguyễn Phƣơng Lan, Java - tập 2, NXB Thống kê, 2004 [6] Nguyễn Tiến, Nguyễn Văn Hồi, Ngơ Quốc Việt, Đặng Xuân Hƣờng, Kỹ thuật ứng dụng UML với Rotionnal Rose 2002, NXB Thống kê, 2003 [7] Nguyễn Trung Kiên, Hệ điều hành thời gian thực hướng nghiên cứu ứng dụng viễn thông Hội nghị khoa học lần thứ VI, Học viện công nghệ bƣu viễn thơng [8] Quỳnh Nguyễn, Ngơn ngữ mơ hình hoá UML - Theo NET Việt Nam, http://net.chungta.com [9] Trần Duy Hòa, Hệ thống thời gian thực khái niệm sở-Chương 1, http://www.ebooks.vdcmedia.com Tiếng Anh [10] Alan Dennis, Barbara Wixom, and David Tegarden, Systems Analysis and Design An Object – Oriented Approach with UML, John Wiley & Sons, 2002 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 75 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lê Bá Huỳnh Cơng Khoa học máy tính [11] Martin Gogolla, UML for the Impatient, University of Bremen, FB 3, Computer Science Department, Postfach 330440, D-28334 Bremen, Germany [12] Michael B., William P., Object – Oriented Modeling and Design for Database Applications, Prentice Hall, New Jersey 1998 [13] J Kratz, Unified Modeling Language for Real-Time Systems Development, Department of Computing Science, University of Nijmegen Toernooiveld 1, NL-6525 ED, Nijmegen, The Netherlands [14] James Rumbaugh, Michael Blaha, William Premerlani, Frederick Eddy, William Lorensen, Object – Oriented Modeling and Design, Prentice Hall, New Jersey 1991 [15] Jochen M Ku~ster Embedded Real-time and Joachim Stroop, Consistent Design of Systems with UML-RT, University of Paderborn/C-LAB Furstenallee 11 D-33094 Paderborn [16] Sione Palu, Real-time Specification for Java (RTSJ), http://www.developer.com Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 76 http://www.lrc-tnu.edu.vn ... ? ?Phân tích thiết kế hệ thống thời gian thực theo cách tiếp cận hƣớng đối tƣợng với UML? ?? để hiểu sâu lĩnh vực ứng dụng hệ thống thời gian thực, dùng công nghệ để phân tích thiết kế ứng dụng hệ. .. Các hệ thống thời gian thực Các RTS thƣờng đƣợc phân thành hai loại tùy thuộc vào ràng buộc thời gian: Hệ thống thời gian thực mềm Hệ thống thời gian thực cứng Hệ thống thời gian thực mềm: hệ thống. .. thông suốt hệ thống, tránh tắt nghẽn 1.3 Phân tích ràng buộc thời gian hệ thống thời gian thực 1.3.1 Quan niệm thời gian hệ thống thời gian thực 1.3.1.1 Đồng hồ hệ thống Thời gian hệ thống đƣợc