基于UML扩展的无线传感器网络应用程序建模(专业论文)

基于UML扩展的无线传感器网络应用程序建模(专业论文)

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摘要无线传感器网络作为一种新型的无线网络形式已被普遍应用于许多领域。nesC语言编写的TinyOS是一种基于组件的无线传感器网络的操作系统，这使得TinyOS上的应用程序开发不同于传统面向对象应用程序开发。本文提出一种利用UML的扩展机制，基于nesC语言的组件模型对UML的元模型进行扩展，支持TinyOS上应用程序的建模的方法，并给出使用本方法对一个简单应用程序的建模实例。
关键词无线传感器网络，TinyOS，nesC，UML扩展

1引言
无线传感器网络将传感器与无线网络进行结合，使用大量形体较小、能源受限并且配置有计算能力和无线通信能力的传感器节点以Ad Hoc方式组成网络，能够协作探测、感知、采集、处理和传输网络覆盖的区域内的被感知对象的各种信息，已经在军事，基础设施安全，医疗，环境，交通等各个领域得到广泛的应用L1]。
TinyOS作为一种嵌入式操作系统，使用基于组件
……（新文秘网https://www.wm114.cn省略858字，正式会员可完整阅读）……　
Component)分两类，配置(Con—figuration)和模块(Module)，nesC将配置和模块予以严格地区分，可以使系统设计者快速地开发装配应用程序，从而使得应用程序的设计和更新更加方便易行。这样将不同的设计工作有效地分开，符合软件设计的一般规则。
3UML的扩展性UML是统一建模语言，提供一种直观、可视化、统一的面向对象建模方法。OMG指定其为面向对象的标准建模语言。UML提供了许多元模型，供建模人员在面向对象分析和设计时使用，而在一些特殊领域的建模活动中，原有的UML元模型不能满足建模人员的要求。为避免UML语言的复杂性，UML没有包含特殊领域的建模机制，而是设计了一种扩展机制，允许用户定义使用自己的元素‘7，8|。
UML的扩展机制包括约束，标记值和版型(sterotype)：
1．约束是使用花括号{)包含的一串字符串，其中使用形式语言或者自然语言表达语义的限制。
2．标记值也是使用花括号{)包含的一个键值对，储存元素的一些信息，可以与任何元素关联，是向元素添加特定附加信息的一种方法。
3．版型使用已经定义的元模型为基础，不修改元模型的结构，只是赋予它新的语义。版型用放置在基本模型元素符号中或附近的被双尖括号《》包围的文字串显示。建模人员还可为特殊的版型创建图标。
使用UML的扩展机制，不仅可以满足特殊领域的建模要求，还可以使现有的支持UML工具无需完全理解模型语义的情况下进行存储和操作。
4基于nesC组件模型的UML扩展nesC是面向组件化编程的语言，它通过接口(Interface)连接(wiring)开发组件或系统组件，完成对一个应用的开发。
4．1 nesC的组件模型nesC中组件(Component)分为两类一一Con—figuration和Module。Configuration只描述不同的组件之间的连接(wiring)关系，并不提供具体功能的实现，而Module具体实现了组件的逻辑功能。
Configuration中包含提供和使用的接口的声明，可以通过UMI。中“Class”元模型元素添加名为《Con—figuration))的版型表示，为了与元模型元素class图标加以区别?本文使用如图2所示的双重边“Class”图标表示，以显示这种组件的性质是配置文件。
Module提供组件的具体功能实现代码。其首先声明本模块提供和使用的接口，实现部分包括它所提供的接口中的命令(command)和所使用的接口的事件(event)的实现，以及其它私有方法的代码。
同样也可以使用UMI。中“Class”元模型元素添加名为((Module)}的版型表示。
另外参数化接口(Parameterized Interfaces)，可以使用将他们的图标边框用虚线替换表示。
4．2接口Interface(接口)是nesC中的一个重要概念，各个模块之间就是通过接口相互关联，协同工作的。
Inerface中只含有命令(command)和事件(e—vent)的声明，并不具体实现，而是让command在提供该接口的组件中实现，event在使用该接口的组件中实现。在本文中接口使用UML中“Interface”元模型表示。
对于接口中的命令和事件，可以使用分别使用版型《command}和《event}表示。
4．3组件问的连接关系各个组件之间是通过接口的连接(wiring)相互关联在一起的，这种连接关系在Configuration中定义。wiring可以用来连接Configuration中已声明的元素(interface，command，event)，通常称那些在Configuration中声明的元素为e*tenal，而那些在Configuration声明的组件中声明的元素为inter—nal。nesC中有三种wiring的声明方式：“一”，“一>”和“<一。当wiring的任何一端有一元素是e*-ternal的时候使用“一”，当wiring的两端都是in—ternal的时候使用“一>”或“<一，“一>”和“<一”的区别仅仅是方向。
因此连接关系可以使用版型《wiring》扩展UML中的“association”元模型表示，方向含义与wiring中的方向含义相同，wiring两端注明连接的接口名，并使用实线与虚线来区别“一>”和“一”。
ConfigurationModule Interface刃{wiring)),／。
图2各种UM ……（未完，全文共6862字，当前仅显示2410字，请阅读下面提示信息。收藏《基于UML扩展的无线传感器网络应用程序建模(专业论文)》）