本书以案例为基础，将实时系统的统一开发过程、实时统一建模语言、Rational Rose RealTime建模环境有机地结合起来，系统地介绍了实时系统的分析、设计与实现。全书共分基础篇、建模篇和案例篇3个部分。本书将面向对象的思想、当前主流的建模环境、领先的实时软件开发方法和工业案例融为一体，有助于实时系统的相关人员（架构人员、分析人员、设计人员和测试人员等）通过简单而且易于理解的步骤，为实时系统提供正确的解决方案。

本书将实时系统、实时统一建模语言、实时系统的统一开发过程和Rational Rose RealTime建模环境有机地结合起来，以案例为基础，系统地介绍了实时系统的设计与实现。全书分为3部分，第1部分为基础篇，主要介绍实时系统的基本概念、实时统一建模语言、实时对象约束语言和Rational Rose RealTime建模环境。第2部分为建模篇，结合实时统一建模语言和Rational Rose RealTime建模工具，介绍了实时系统的需求分析、系统设计和实现与部署。第3部分为案例篇，分析了4个典型的实时系统案例：纸牌游戏、咖啡机控制系统、ATM自动取款机控制系统和电梯控制系统的设计与实现。案例是针对不同层次的实时系统开发人员进行设计的，同时也涵盖了实时系统设计的主要特性。本书附带的光盘提供了案例的模型和模拟程序，可以帮助读者深入理解模型与代码实现之间的相关性。

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本书可供实时系统的分析人员、架构人员、系统设计人员和软件工程人员参考，也可以作为大专院校和培训机构的计算机及电子工程相关专业的教材。

第1部分 基 础 篇

第1章 实时系统概述 3

1.1 实时系统的基本概念 3

1.1.1 什么是实时系统 3

1.1.2 实时系统的一些重要概念 4

1.2 典型的实时系统——嵌入式

实时软件 5

1.2.1 嵌入式实时操作系统 5

1.2.2 嵌入式实时支撑软件 7

1.2.3 嵌入式实时应用软件 7

1.2.4 嵌入式实时系统开发工具 7

1.3 实时系统的设计方法与技术 7

1.3.1 实时系统的主要抽象层次 8

1.3.2 实时系统设计的一些考虑 8

1.3.3 典型的实时系统模型 10

1.3.4 实时系统的设计方法学 15

1.3.5 统一建模语言 18

1.3.6 基于UML的实时系统

开发概述 23

1.4 实时系统的统一开发

过程模型 23

1.4.1 4种典型的实时系统

开发模型 24

1.4.2 实时系统的统一开发

过程简介 25

1.4.3 开发过程中的静态结构 28

1.4.4 实时系统开发的核心

工作流 29

1.5 本书案例简介 30

1.5.1 纸牌游戏 31

1.5.2 咖啡机控制系统 31

1.5.3 ATM自动取款机

控制系统 32

1.5.4 电梯控制系统 33

第2章 实时统一建模语言 35

2.1 统一建模语言 35

2.2 实时统一建模语言模型的

基本特性 36

2.3 基本建模元素 38

2.3.1 基本建模元素概述 38

2.3.2 基本建模元素 39

2.4 关系 56

2.4.1 关联 56

2.4.2 实现 58

2.4.3 泛化 58

2.4.4 依赖 59

2.5 图 60

2.5.1 概述 60

2.5.2 用例图 61

2.5.3 类图 61

2.5.4 状态图 62

2.5.5 协作图 63

2.5.6 Capsule结构图 64

2.5.7 顺序图 65

2.5.8 组件图 65

2.5.9 部署图 66

第3章 实时对象约束语言 67

3.1 对象约束语言 67

3.1.1 何时使用对象约束语言 68

3.1.2 同UML元模型的关系 68

3.1.3 基本值类型 71

3.1.4 对象和属性 73

3.1.5 集合操作 77

3.1.6 OCL中的消息 79

3.2 实时对象约束语言 80

3.2.1 OCL-RT事件元模型 81

3.2.2 OCL-RT约束表达式子句 82

3.2.3 不变量、前置和后置条件、

动作子句 82

第4章 Rational Rose RealTime

建模环境 85

4.1 Rational Rose RealTime

概述 85

4.1.1 支持实时系统开发 85

4.1.2 语言支持和代码生成 86

4.1.3 使用服务库 86

4.1.4 新的实时建模元素 86

4.1.5 模型构造 87

4.1.6 开发过程和RUP工作流

支持 87

4.2 Rational Rose RealTime的

安装 88

4.2.1 安装需求 88

4.2.2 安装Rational Rose

RealTime 89

4.3 Rational Rose RealTime的

使用 92

4.3.1 Rational Rose RealTime的

主界面 92

4.3.2 Rational Rose RealTime的

使用 98

4.3.3 设置全局选项 100

4.3.4 图设计 102

4.3.5 代码生成 104

第2部分 建 模 篇

第5章 实时系统的需求分析与

用例建模 109

5.1 实时系统的需求分析 109

5.2 用例及用例图 110

5.2.1 参与者与用例 110

5.2.2 用例模型之间的关系 110

5.2.3 用例图 112

5.3 用例建模技术 112

5.3.1 确定系统参与者 112

5.3.2 确定系统用例 113

5.3.3 描述用例说明信息 113

5.3.4 复查和调整用例模型 113

5.3.5 创建实时系统的需求规格

说明书 114

5.4 实例分析 117

5.4.1 创建非投币式咖啡机控制

系统的用例模型 118

5.4.2 创建ATM自动取款机

系统的用例模型 121

5.5.3 创建电梯控制系统的

用例模型 127

第6章 实时系统的静态建模 129

6.1 创建包图 129

6.1.1 包 129

6.1.2 包之间的依赖关系 130

6.1.3 创建咖啡机控制系统的

包图 130

6.1.4 创建ATM自动取款机

控制系统的包图 132

6.2 创建类图 133

6.2.1 类图的基本建模元素 133

6.2.2 创建类图的步骤 135

6.2.3 咖啡机控制系统的类图 138

6.2.4 ATM自动取款机控制

系统的类图 142

6.2.5 电梯控制系统的类图 143

6.3 创建Capsule结构图和

协作图 143

6.3.1 Capsule结构图概述 143

6.3.2 协作图概述 144

6.3.3 结构图和协作图的

建模元素 144

6.3.4 创建咖啡机控制系统

Capsule的结构图 145

第7章 实时系统的动态建模 149

7.1 创建状态图 149

7.1.1 状态图概述 149

7.1.2 状态图的基本建模元素 149

7.1.3 状态图的建模技术 151

7.1.4 咖啡机控制系统的状态

图示例 154

7.1.5 ATM自动取款机控制系统

的状态图示例 159

7.2 创建活动图 160

7.2.1 活动图概述 160

7.2.2 活动图的基本建模元素 161

7.2.3 ATM自动取款机控制

系统活动图示例 162

7.3 创建顺序图 165

7.3.1 顺序图概述 165

7.3.2 顺序图的建模元素 166

7.3.3 顺序图的建模方法 166

7.3.4 咖啡机控制系统的顺序

图示例 167

第8章 UML的实现与部署 171

8.1 创建组件图 171

8.1.1 组件图的概述 171

8.1.2 组件图的建模元素 172

8.1.3 创建咖啡机控制系统的

组件图 175

8.2 代码生成 179

8.3 创建部署图 180

8.3.1 部署图的概述 180

8.3.2 部署图的建模元素 181

8.3.3 创建咖啡机控制系统的

部署图 182

第3部分 案例篇

第9章 纸牌游戏 187

9.1 概述 187

9.2 模型创建和工具集配置 187

9.3 创建用例和初始Capsule 190

9.3.1 创建用例 190

9.3.2 定义类 191

9.3.3 描述类的行为 192

9.3.4 创建类和Capsules 192

9.3.5 RTClasses包 194

9.3.6 创建Capsule结构 194

9.4 创建顺序图、协议、端口

和连接子 197

9.4.1 创建顺序图 198

9.4.2 创建协议 200

9.4.3 创建端口和连接子 203

9.5 编译和执行模型 208

9.5.1 创建原型系统 208

9.5.2 编译模型 208

9.5.3 创建部署视图 211

9.5.4 执行编译 212

9.5.5 运行组件实例 213

9.6 对Capsule添加行为 215

9.6.1 打开状态图 215

9.6.2 创建发牌人的行为 215

9.6.3 创建玩家的行为 219

9.7 调试和运行 226

9.7.1 重新编译模型 226

9.7.2 调试“Player”Capsule 229

9.8 类建模 232

9.8.1 创建包 232

9.8.2 创建初始类结构 233

9.8.3 定义类之间的关系 234

9.8.4 对“Card”类添加属性 237

9.8.5 为“CardList”类添加

实现细节 237

9.8.6 实现“Deck”类 241

9.8.7 实现“Hand”类 242

9.8.8 实现“PokerHand”类 243

9.9 为Capsule行为添加

纸牌类 244

9.9.1 完成“Dealer”Capsule

行为定义 244

9.9.2 为“Dealer”Capsule添加

析构函数 246

9.9.3 完成“Player”Capsule

行为定义 246

9.9.4 添加依赖关系 247

9.9.5 添加引用 251

9.9.6 编译与执行 252

第10章 咖啡机控制系统 255

10.1 咖啡机概述 255

10.2 需求分析 256

10.2.1 需求描述 256

10.2.2 创建初始模型 257

10.2.3 创建用例的包模型 257

10.2.4 创建全系统用例模型 258

10.2.5 创建非投币式咖啡机控制

系统用例模型 260

10.2.6 创建投币式咖啡机控制

系统的用例模型 262

10.3 系统设计 263

10.3.1 创建包图 263

10.3.2 静态建模 265

10.3.3 动态建模 273

10.4 咖啡机控制系统的

测试建模 294

10.5 创建组件图 299

10.5.1 创建Wondows环境下

的组件 300

10.5.2 创建SUN5T环境下

的组件 304

10.6 代码生成 308

第11章 ATM自动取款机系统 311

11.1 ATM自动取款机

系统概述 311

11.1.1 ATM自动取款机简介 311

11.1.2 ATM自动取款机的

开发流程 312

11.1.3 ATM自动取款机系统

初始需求描述 312

11.2 ATM自动取款机系统的

初始模型的创建 319

11.3 ATM自动取款机系统

用例模型的创建 320

11.3.1 识别与创建参与者 321

11.3.2 识别与创建用例 322

11.3.3 创建用例图 324

11.3.4 创建初始功能测试用例 326

11.4 ATM自动取款机系统的

概要设计 329

11.4.1 分析初始类模型 329

11.4.2 创建ATM的CRC卡 330

11.4.3 创建类及类图 334

11.4.4 创建状态图 335

11.4.5 创建顺序图 337

11.4.6 创建协作图 340

11.5 ATM自动取款机系统的

详细设计与实现 342

11.5.1 详细设计 342

11.5.2 创建包图 347

11.5.3 编码与实现 348

11.6 ATM自动取款机

系统模拟 360

第12章 电梯控制系统 361

12.1 电梯控制系统概述 361

12.1.1 实时系统设计的

RUP模型 361

12.1.2 电梯控制系统的

需求描述 361

12.2 电梯控制系统的

静态建模 362

12.2.1 电梯控制系统用例图

的创建 362

12.2.2 电梯控制系统类图

的创建 363

12.2.3 电梯控制系统静态

结构的概述 368

12.3 电梯控制系统的

动态建模 368

12.3.1 电梯控制系统的

顺序图 368

12.3.2 电梯控制系统的

状态图 376

12.4 利用实时Java实现

电梯控制系统 377