嵌入式系统工程开发的新模式|软件自动化( 代码自动生成)|使用建模的方法(数字孪生)
<结合视频一起学习>
嵌入式系统工程开发的新模式|软件自动化( 代码自动生成)|使用建模的方法(数字孪生)学习UML编程语言，是嵌入式系统编程的一条成功之路和未来趋势，这个方法更快捷_哔哩哔哩_bilibili
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亲爱的同学们，大家好！
我想和你们聊聊未来如何继续单片机编程的学习，接下来可以做什么
首先来看一下，我们在这个课程里学习了哪些内容
我们学习了这个板子的编程，大家也很努力的写了很多代码，还用这个板子做了许多有趣的练习
我们再具体看看
我们写了类似这种源代码，然后把代码烧写到板子上，再进行测试
这就是开发嵌入式系统的一般方法
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我们回顾一下单片机的历史
像这个单片机，它已经有30年历史，是一个8位单片机
它是8051的架构，今天已经不再流行了
接下来还发生了什么？
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我们先看看十多年前
以前的8051架构，在很长一段时间内都是工业标准
那时候几乎只有这一种架构
大概在2000年左右，开始有了竞争
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出现了PIC和AVR，AVR在这里标红了
从此，单片机的架构变得多样化，市面上有许多不同的架构
也不能再说某一种架构才是工业标准了
这时出现了许多现代单片机，8位，16位
大约6、7年前也就在2012年前后的时间，
市面上出现了使用ARM控制器的32位单片机
也就是我们现在学习编程的STM32单片机
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那标准的和现代的这两种架构有什么区别呢？
要强调的一点是在这10年间单片机性能是呈指数性发展的
我们看这个指数曲线上，短的红线表示旧的8位单片机的性能
长的红线表示现在ARM Cortex M单片机的性能
现在谈论的不是几百行、几千行代码，而是上百万行代码，而且是在一个单片机上
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接下来，我们再谈谈复杂性这个方面。什么是复杂性？
我现在随手扔出几根火柴，你第一眼便可看出是3根火柴
我再扔出几根，现在你不能一眼看出，而需要数数了
你可能要花上20秒、半分钟的时间来数清楚有几根火柴
现在我用个小技巧，这样给出火柴
通过这个排列，你可以很快看出这是30根火柴
这就是复杂性的管理
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我们再看一个例子，工程师是如何管理复杂性的
这个工地看起来很复杂，问题是，工人们如何知道要在哪里做什么呢？
这个秘密也藏在图片中，就是这里
这就是如何管理复杂性的秘密：
对于较复杂的事情，我们先制定计划
在软件编程里，我们也这样做
建筑工程师先在电脑上画出蓝图，通常不再是手动画图，而是用计算机软件
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我们现在看看软件编程的蓝图是怎样的
我们看到的这是源代码，源代码不能称为蓝图
因为我们开始写代码时，就相当于工人已经在盖楼了
如果我们没有蓝图的话，就是无计划地工作
通常的方法是，我们先编写文本，例如用word，确定要完成哪些工作
这是一个稍好些的方法，但还不是最佳的
我们常常可以看到软件开发人员在白板上画方块、画线条，画完后他们介绍这个结构图，有些人同意的话还会点头
可见大家都能看懂和理解这种图
这个方法在工程师间很快流传开来，大家认为这种图很方便，也易于快速理解
而在实际软件编程中，这种图看起来是这样的
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这就是软件编程的蓝图的样子
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我们再具体看看是怎么做的
通过软件来建立蓝图，专业用语称为software engineering
我们接下来以SiSy软件为例，介绍如何建立编程的蓝图
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首先，我们要理解一个概念：什么是建模？
建模是一个软件工程领域的概念，在机械制造中，人们称之为机械设计
建模其实就是软件的设计
建模可以理解为画出一个真实的物体的样子，而且是通过统一规范的符号语言，例如小方框、线条、圆等
这些统一的符号规定了人们如何画设计图，对图纸有哪些要求
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现在很常见的工作都是基于计算机的设计然后再自动生成。
如在机械领域的CNC，在电子电气领域的PCB，同样也适用于软件。这种工作方式就称为建模。
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软件建模用的是什么符号语言？这里也有相应的标准
就是ISO 19505标准，UML语言的标准。借助UML语言我们建立软件编程的蓝图
这就是UML语言，通常一张纸就足以描述清楚它最重要的一些符号
那它是怎么起作用的呢？人们是怎么使用它的呢？
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让我们来看看从模型到运行的软件这项工作是如何完成的。
第一步：我们绘制了软件结构的蓝图。 这就是软件架构的设计。
第二步：我们将逻辑纳入蓝图。这可以写成源代码，甚至可以绘制。以下是序列图的示例。
第三步：我们按一个按钮，SiSy自动生成完整的源代码。
所有专业的UML工具都可以做到这一点。 SiSy在嵌入式系统方面特别擅长。
第四步：编译和链接源代码。 然后代码可以传输到微控制器
第五步: 然后我们可以像往常一样测试并继续工作。
这是不是很容易。这就完成了
问题是，这种编程方法难学吗？
不，一点也不难，反而更简单。
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在一开始，只要学习三样东西
第一，要知道什么是“类”？我们要在蓝图里放入“类”
第二，要知道怎么将“类”连接起来，他们之间的“关系”，我们要知道一些常见的关系
第三，要理解“继承”的概念
这些都了解后，我们就可以像坐上火箭一样快速的开始学习啦。
首先，什么是“类”？
“类”是系统的组成部分，就像建房子用的砖块
在UML语言里，我们用方块来表示“类”，里面写上类的名称
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接下来，我们要了解什么是“继承”
“继承”指的是将一个类的属性传递给另一个类，使这个类也具有了它的属性
对于初学者，“继承”关系可以理解为“是”的关系
这个图的含义是：“故障LED是一个输出引脚”
故障LED的亮起，需要输出引脚。
我们用一个空心三角形来表示“继承”/“是”关系。
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接下来，还有“拥有”的关系
也就是我们用若干个较小的对象来组成一个较大的对象
例如我们可以建立一个系统，它拥有故障LED、按钮等等。
“拥有”可以用一端菱形一端箭头的线条来表示，菱形有空心和实心两种，对于初学者我们先不介绍它们的区别，暂且先用空心菱形
这个图表示的就是“控制器有一个故障LED”
我们再来分析一个具体的完整案例
我们可以用刚才学到的知识来读图，学了两分钟我们就能看懂UML图啦，这真的不难。
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控制器有一个故障LED和按钮，故障LED是一个输出引脚，按钮是输入引脚。
很简单的系统，看起来和在SiSy里真实的结构图是一样的。
现在我只需要按下按钮即可，按下软件里的按钮，这个程序就能运行了
事实上就是这么简单
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有哪些人在使用这种编程方法、使用SiSy工具呢？
这里有个世界地图，下方是欧洲和德国
SiSy是来自德国的软件，用户最多是集中在德国
仅在德国，就有超过27000名用户。这里是一些使用SiSy软件的德国大学和应用技术型大学以及职业技术学院。可以说，大约有一半的德国高校使用SiSy，还有奥地利和瑞士的高校也使用。康斯坦茨、慕尼黑、亚琛、海德堡、汉诺威、科布伦茨以及柏林的所有高等院校等都在教学中使用SiSy。
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通过SiSy软件完成了哪些项目呢？
SiSy不仅用于学校教学，还用于很多实际项目
不算上27000名用户，仅我们SiSy公司就做了不少项目
例如，我们使用SiSy为移动机械开发控制器
除了移动机械和汽车领域，还有关于建筑能源管理的项目。
左边这个建筑是不需要外部的能源供应的，它的能源可以自给自足。
另外一个建筑是一所学校，也是零能耗建筑被动屋。
这里涉及上千个传感器，上百个节点，每天超过200万个测量值，它们通过网络传递到主机。
也就是说，SiSy不仅可以用于单片机编程，还能用于其他很多领域。
我们最大的项目是2000年汉诺威世博会项目的业务流程建模。
世博会有超过2万名员工，我们对业务流程进行建模，生成了工作指示 。
SiSy中不仅可以生成源代码，还可以生成文件（工作指示）。
这是SiSy作为建模工具的绝对优势。
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最后，我推荐你们使用建模的方法，学习UML编程语言，使用SiSy软件。
这是嵌入式系统编程的一条成功之路和未来趋势，这个方法更快捷、更有效、更稳定，而且可以保存为文本文档，
所有软件编程的需要都可以在SiSy中得到满足。
最好祝大家在学习中有所收获并乐在其中！