家庭保安系统案例

• 下面以“家庭保安系统”的传感器监测 子系统为例说明变换分析的各个步骤。 • 步骤一、复审基本系统模型 基本系统模型指顶级DFD和所有由外部 提供的信息。这一设计步骤是对系统规 格说明书和软件需求规格说明书进行评 估。这两个文档描述软件界面上信息的 流程和结构。
控制面板 用户命令
家庭保安 系统软件 警报类别
配置信息 配置数据 传感器 标识类型 读取传 感数据
传感器标志 的类型和位置
显示 格式
传感器信息 警报类别
异常数 据判别
警报数据 电话号码 电话 拨号
产生警 报信号
传感数据
电话拨号音频
图8 “传感器监测子系统”的第二级DFD
传感数据 读取传 感数据
传感器信息 产生 显示 置传感器标识 获取响 应信息 传感器标志的 类型和位置 建立警 报条件 格式化 显示 警报数据 产生警 报信号 警报类别
显示器 显示信息
警报器
传感数据
电话拨号音频 电话线
传感器
图6 “家庭保安系统”的顶级数据流图
控制面板 用户命令 用 户 交 互 子 系 统
用户命 令处理
启动/停止 系统和状态 口令 口令 核对
系统 配置 配置数据
原口令 配置信息 配置数据 显示信息 和状态
配置 数据 显示 信息 传感器
传感数据 警报器 显示器
变换分析
步骤七、采用启发式设计策略，精化所得
程序结构雏形，改良软件质量 对于程序结构的雏形，以“模块独立”为 指导思想，对模块进行整合或分解，旨在 追求高内聚、低耦合，以及易实现、易测 试、易维护的软件结构。
主控模块 输入流控制模块 B D
变换流控制模块
E
输出流控制模块 G
A
C
F
主控模块
H
输入流控制模块 B A D C
传感器 监测
电话线
图7 “家庭保安系统”的第一级DFD
1. 变换分析
步骤二、复审和精化软件数据流图 这一步主要是对软件需求规格说明书中的分析 模型进行精化，直至获得足够详细的DFD。 例如，由“传感器监测子系统”的第一级（图 6 的局部）和第二级 DFD 进一步推导出第三级 数据流图，此时，每个变换对应一个独立的功 能，可以用一个具有较高内聚度的模块实现， 至此已有足够的信息可用于设计“传感器监测 子系统”的程序结构，精化过程亦可结束。
“家庭保安系统”的部分初步需求文档(2) • 当系统处于监视状态时，软件系统即开始 对所有传感器实施监控。当软件系统接收 到传感器发出的数据后，判别是否出现异 常事件，如果是，则经过指定的延迟时间 即开始拨报警电话号码，拨号操作将按照 重拨延迟反复进行，直至电话接通。此时 软件系统负责向监控中心报告异常事件发 生的地点、时间和性质。
“家庭保安系统”初步需求的获取(3) • 之后的会议，小组负责人要求每位参加者 根据负责的范围列出应用问题及环境中有 关的对象、对象的操作及对象间的关系。 • 如市场营销人员列出控制面板、电话机、 监控中心等对象和用户编程控制、电话拨 号、报警等操作； • 负责传感器的用户可能列举烟雾传感器、 门窗监视器、警报器等对象。
• 第二部分
• 软件设计
SD方法的设计过程和有关概念
SD方法能方便地将数据流图转换为软件结构，其过 程分为五步： 1． 确定信息流的类型； 2． 划定流界； 3． 将数据流图映射为程序结构； 4． 提取层次控制结构； 5． 通过设计复审和使用启发式策略进 一步精化所得到的结构。
1）变换流
• 变换流 — 在基本系统模型（即顶级数据 流图）中信息通常以“外部世界”所具 有的形式进入系统，经过处理后又以这 种形式离开系统。
变换分析
程序结构的模块名已隐含了模块功能，但仍 有必要为每个模块写一个简要的处理说明， 它应当包括： 1．进出模块的信息（接口描述）； 2．模块的局部信息； 3．处理过程陈述，包括任务和主要的判 断点的位置、条件； 4．对有关限制和一些专门特性的简要说 明（例如，文件I/O，独立于硬件的 特性，特殊的实时要求等）。 这些描述构成第一版设计规格说明书。
电话 电话拨 拨号 号音频
图3 “家庭保安系统”2级数据流图： 对“传感器监测”的分解
过程规格说明举例——“设置口令”子功能
1．参数：口令；类别：字符串 2．处理步骤： 1）检查系统是否已有口令。若有，则验证用户输入 口令的有效性。如果有效，则显示提示信息要求输入 新口令；否则，显示失败信息并退出。 2）检查口令长度是否合法。如果非法，则显示提示 信息要求重新输入。 3）要求用户再次键入合法口令，以便用户确认和记 忆。如果两次键入的口令不符，则返回。 4）将确认后的口令按某种加密方法转换为另一字符 串存放于系统配置文件中。显示成功信息并退出。 3．约束条件：在上述1）、2）、3）步骤中，用户重试 的机会不超过3次。
号码表
选择电 话号码 电话号码 连通电 话网 产生拨 号脉冲
配 置 数 据
配置信息
图9 “传感器监测子系统”的第三级DFD
电话拨 号音频
1. 变换分析
步骤三、确定DFD的特性，判定它为变换 流还是事务流。 以图9所示DFD为例，数据沿一个传入路径 进来，沿三个传出路径离开，没有明显的 事务中心，因此，该信息流应属变换流。 步骤四、划定输入流和输出流的边界，孤 立变换中心。
•
第一部分 需求获取与需求分析
•
这里以“家庭保安系统”为例，简要说明初步 需求的获取过程。假设用户的原始需求描述如 下：
根据家庭保安市场的增长趋势，我们希 望建立一种基于微处理器的家庭保安系 统，它能够识别异常事件并采取相应的 报警措施。
这些异常事件有：非法进入、火灾、水 淹，等等。当传感器一旦探测出相应的 异常事件时，系统应自动用电话向监控 中心报警。此外，系统应允许户主对其 行为实施程序式控制。
“家庭保安系统”初步需求的获取(4) 之后，根据“家庭保安系统”的特点，将联合 小组分成两个小组，并行处理用户编程控制和 传感器检测两个子系统，以便使子问题的软件 需求进一步细化，这时可能又会增加新对象、 新操作、新约束条件。在子系统的需求基本明 确并形成文档后，还应就子系统的整合及需求 验证标准等进行初步的讨论。 最后，初步需求分析应形成结论性文档。比如， 经过初步的需求分析，“家庭保安系统”的部 分初步需求文档如下：
E F
G H
图9-2-8 结构的优化
变换分析
• 上述七个设计步骤的目标是给出软件 的一个整体描述。 • 一旦有了这样一个描述，设计人员即 可从整体角度评价和精化软件的总体 结构，此时修改所需耗费不多，却能 大大提高软件质量。
2. 事务分析
当数据流具有明显的事务特征时，即能找到一 个事务（亦称触发数据项）和一个事务中心， 采用事务分析法更为适宜。 下面以“家庭保安系统”中“用户交互子系统” 为例，说明事务分析法。 该子系统的第一级数据流图精化后得到如图13 所示第二级数据流图。图中“用户命令数据” 流入系统后，沿三条动作路径之一离开系统， 若将数据项“命令类型”看作事务，该子系统 的信息流具有明显的事务特征。
“家庭保安系统”初步需求的获取(2)
为进行初步的需求分析，这里采用开发方和用 户方组成联合小组的方法。为此，联合小组应 制定工作制度：每次会议开始前必须有确定的 议程，小组成员必须针对议程进行充分准备并 应形成文字。
联合小组会议首先应明确问题的范围、问题与 环境的关系，并就开发软件产品的必要性达成 共识。
输入流 变换流 输出流
Байду номын сангаас
A C
B E D F G H
主控模块 输入流 控制模块
变换流 控制模块
输出流 控制模块
图10 一级分解
变换分析
• 图10展示的是一个简单三叉结构，实际 处理大型系统的复杂数据流时，可能需 要多个模块对应图10中一个模块的功能。 “一级分解”总的原则是，在完成控制 功能并保持低耦合度、高内聚度的前提 下尽可能地减少模块的数量。 • “传感器监测子系统”一级分解如图11 所示，其中控制模块的名字概括了所有 下属模块的功能。
“家庭保安系统”初步需求的获取(4)
接着，将对这些列举的对象和操作进行更 详细的讨论和描述，比如，详细地描述接 收传感器事件、用户编程控制、电话报警 等操作等。 之后，用户可能提出一些约束条件。比如， 造价不应超过3000元，对传感器事件的响 应时间不得超过1秒，事件必须按优先级顺 序进行处理等等。 会后，小组负责人应对这些信息加以整理 并形成文档，该文档应能反映“家庭保安 系统”的全貌。
变换分析
• 步骤五、执行“一级分解”（first level factoring） 一级分解的目标是导出具有三个层次的程 序结构，顶层为主控模块；底层模块执行 输入、计算和输出功能；中层模块控制、 协调底层的工作。
变换分析
程序结构可用Yourdon结构图表示。结构图中，方框 代表模块，框内名称表示模块的功能；方框之间的有 向边（无二义时也可用无向边）表示模块间的调用关 系。调用模块上无标志表示顺序调用：从左至右；菱 形表示选择调用；弧形箭头表示循环调用。但本书后 面除了顺序调用外，并没有遵循这些规定。
信 息 外 部 表 示 内 部 表 示 输出流 输入流 变换流
时间
图3 信息流
1）变换流
C
A B E F
D
图4 典型的变换流 变换流的特点是：经过变换B的数据流一部分先 经过变换C到达变换E，然后另一部分经过变换D 到达E；即C和D是顺序结构。
2）事务流
事务流——单个数据项称为事务（transaction） 沿传入路径（也称接受通道）进入系统，由外部形 式变换为内部形式后到达事务中心，事务中心根据 数据项计值结果从若干动作路径中选定一条继续执 行。 可见它是一个选择结构。
“家庭保安系统”的部分初步需求文档(3)
以上文档没有包括约束条件、测试标准 等方面的内容。