家庭中央控制器软件开发模型及其GUI编程平台构建研究

论文摘要

目前,在带有嵌入式操作系统与GUI的家庭中央控制器中,其软件的开发存在两方面的问题:①软件整体设计中缺乏对GUI设计的支持,GUI在实现时通常由实现人员直接编码完成,导致了GUI实现与用户使用需求之间的差距以及实现的复杂性。②随着系统功能与规模的不断扩大,软件的复杂性也与日俱增,而以编程为中心的软件开发方法无统一的标准,开发过程中人为因素影响严重,这使得家庭中央控制器软件的开发在质量与效率等方面存在不足。为解决以上两方面的问题,本文对家庭中央控制器的软件开发模型进行了研究。首先,引入了面向对象建模技术UML,分析了UML建模开发嵌入式系统的意义和步骤,将之用于家庭中央控制器的软件开发模型中。其次,为在家庭中央控制器软件的设计中提供有效的GUI设计手段,借鉴了WISDOM方法对家庭中央控制器的GUI进行分析与设计,并建立了GUI模型。WISDOM是软件工程与人机交互技术的结合,它通过UML的约束扩展机制来建模GUI,使得开发者在设计阶段对GUI有一个清晰的描述和定义,以便高质、高效地进行GUI的组织和设计。再次,从已建立的GUI模型分析入手,寻找出实现家庭中央控制器系统功能所需的类,在所得类的基础上,并借鉴UML建模嵌入式系统的方法,建立了家庭中央控制器的软件模型。最后,进行了家庭中央控制器GUI编程平台的构建,为已建立的GUI模型与软件模型的论证做好准备。本文提出了一种家庭中央控制器的软件开发模型,并对该开发模型涉及的活动、任务及全部过程进行了阐述,获得了家庭中央控制器的GUI模型与软件模型。与目前基于过程、以编程为中心的家庭中央控制器的软件开发相比,该开发模型可以让开发者快速地进行系统的方案设计,有利于降低开发成本和风险,提高软件开发的质量和效率,并为促进软件的重用等方面带来好处。而采用统一的设计语言UML对软件进行整体规划和设计,确保了GUI开发与软件整体开发的一致性与完整性,有效地将GUI的开发融入到了软件整体的开发过程中。另外,本文还实现了uCLinux操作系统、MiniGUI图形支持系统以及嵌入式Boa Web服务器的移植,编写了触摸屏、LCD、网卡驱动程序以及MiniGUI的输入、输出引擎,从而构建了家庭中央控制器GUI程序的编程平台。通过GUI测试程序与CGI测试程序对该编程平台的正确性进行了验证,取得了预期结果。并为家庭中央控制器GUI模型与软件模型论证工作做好了铺垫。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出与研究意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外应用研究
• 1.3 研究的目的、内容及技术路线
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 技术路线
• 2 课题相关技术概述
• 2.1 基于UML 的嵌入式系统软件开发
• 2.1.1 UML 在嵌入式系统软件开发中的作用和意义
• 2.1.2 使用UML 建模嵌入式系统软件的基本步骤
• 2.2 基于模型的图形用户界面开发
• 2.2.1 GUI 建模方法概述
• 2.2.2 GUI 任务建模方法分析
• 2.2.3 WISDOM 方法简介
• 2.2.4 基于WISDOM 方法的GUI 开发过程
• 2.3 嵌入式操作系统简介
• 2.3.1 Windows CE
• 2.3.2 VxWorks
• 2.3.3 Linux
• 2.3.4 uCLinux 应用于智能家居领域的优势
• 2.4 嵌入式图形支持系统
• 2.4.1 MicroWindows
• 2.4.2 QT/Embedded
• 2.4.3 MiniGUI
• 2.4.4 嵌入式图形支持系统的比较
• 2.5 本章小结
• 3 家庭中央控制器软件开发模型研究
• 3.1 家庭中央控制器系统功能
• 3.2 基于WISDOM 的家庭中央控制器GUI 开发
• 3.2.1 GUI 需求分析
• 3.2.2 建模GUI 所需类的识别
• 3.2.3 GUI 模型的建立
• 3.2.4 具体用户界面的生成
• 3.3 基于UML 的家庭中央控制器软件开发
• 3.3.1 系统静态结构建模
• 3.3.2 系统动态行为建模
• 3.3.3 系统线程的创建
• 3.4 本章小结
• 4 家庭中央控制器GUI 编程平台的构建
• 4.1 系统软硬件平台介绍
• 4.1.1 硬件平台
• 4.1.2 软件平台
• 4.2 嵌入式系统开发模式
• 4.3 硬件驱动程序的实现
• 4.3.1 Linux 设备驱动程序概述
• 4.3.2 触摸屏驱动程序的实现
• 4.3.3 LCD 驱动程序的实现
• 4.3.4 网络驱动程序的实现
• 4.4 MiniGUI 输入输出引擎的实现
• 4.5 GUI 应用程序的实现
• 4.6 家庭中央控制器 Web 服务器的实现
• 4.7 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 研究的结果与结论
• 5.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录