EDA的发展及其五种汇编语言1

1、EDA 的发展及其五种汇编语言电信 ZB0305 袁卫华（重庆信息工程学院 重庆永川 402160）摘要 ：随着微电子技术和计算机技术的不断发展，在涉及通信，国防，工业自动化，仪器仪表等领 域的电子系统设计工作中， EDA 技术的含量正以惊人的速度上升，它已成为当今电子技术发展的前沿之 一。本文阐述了 EDA 技术的发展特征以及应有。关键字：EDA:发展：汇编语言：应用前言 ：人类社会已进入到高度发达的信息化社会，信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电 子产品在性能提高、复杂度增大的同时，价格却一直呈下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快， 实 现这种进步的主要因素是生产制造技术和电子

2、设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已 进展到深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管。后者的核心就是EDA技术，EDA 是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通 用软件包。MPEG 压缩技术已是目前视频压缩的重要技术之一。它解决了以往硬盘容量有限及计算 机总线瓶颈效应，因而扩大了多媒体应用空间的自由度及灵活度。它开拓了很多不同的数 字影像应用，VCD节目制作就是运用了 MPEG压缩技术。VCD盘上存储的影视图像和声音是 采用MPEG算法压缩的数字信息，并按MPEG的格 式交错存放在VCD盘上。在数字多媒体压 缩（

3、特别是视频压缩）领域内的国际标准有很多，如ISO/ITU-T国际标准化组织/国际电信 同盟）技术委员会下的 JPEG （Joint Pho to graphic Exper ts Group）标准，CCITT （国际 电报电话咨询委员会）制定的 H.261 标准等，而著名的 MPEG（Moving Pictures Experts Group，运动图像专家组）是I （国际标准组织）和IEC （国际电工委员会）内动作的一个 工作组，它组建于IEC （国际电工委员会）内动作的一个工作组，它组建于1988年，开始 时只有 15位专家。MPEG的任务是开发运动图像及其声音的数字编码标准，专家组最初的任

4、务有三个：实现 1.5Mb/s、10Mb/s、40Mb/s 的压缩编码标准，即 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3。但因为 MPEG-2 的功能已使MPEG-3为多余，所M以MPEG-3于1992年撤消。MPEG-4项目是1991年5月建 议并于1993年7月确认。到现在为止，MPEG公布的标准有：MPEG-1标准：1993年8月 公布。用于传输1.5Mb/s数据传输率的数字存储媒体运动图像及其伴音的编码；MPEG-2 标准： 1994年11月公布。其称为： “运动图像及其伴音的编码”，主要针对高清晰度电视 （HDTV）所需要的视频及伴音信号，传输速率为10Mbps，与MPEG-1兼容，

5、适用于 1.5Mbps60Mbps甚至更高的编码范围；MPEG-4标准：2002年10月公布。该标准的目标 为：支持多种多媒体应用（主要偶重于 多媒体信息内容的访问），可根据应用的不同要求现场配置解码器。目前，MPEG将研究重 点转向了交互 性更加高级的形式，在未来的几年里，技术的发展将使这种高级形式成为可能。1 MPEG 的发展及其特点MPEG-1在MPEG出现之前，关于图像压缩已经有两个标准，即用于静态图像数据压缩的JPEG和用 于电视电话、会议电视图像压缩的H.261，但是他们都与计算机数据标准无关。这就要求 制定一个图像、伴音、存储和传输四个方面的计算机系统和广播电视都统一的标准，从而

6、 有利于各种媒体广泛交流，因此MPEG就应运而生了。MPEG-1 标准完成的基本任务就是质量适当的图像（包括伴音）数据必须成为计算机数据的 一种，和已有的数据（如文字、绘图等数据）在计算机内兼容，并且这些数据必须在现有 的计算机网络和广播电视等通信网络中兼容传输。MPEG-1标准有3个组成部分：MPEG视 频、MPEG音频、MPEG系统。所以MPEG涉及的问题是视频压缩、音频压缩及多种压缩数据 流的复合和同步问题。MPEG-1标准是适用于传输1.5Mbps数据传输率的数 字存储媒体动力图像及其伴音的编码标准，可以处理各种类型的活动图像，其基本算法对 于压缩水平方向360个象素、竖直方向 288

7、个象素的空间分辨力，每秒 24 至30幅画面的 运动图像有很好的效果。与JPEG不同，它没有定义产生合法数据流所需的详细算法，而是 在编码器设计中提供了大量的灵活性，另外定义已编码位流和解码器的一系列参数都包含 在位流本身当中，这些特点允许算法可以用于不同大小和宽度比的图像，也可以用在工作 速率范围很大的信道和设备上。MPEG-1 标准压缩首先对色差信号进行亚采样，减少数据量，采用运动补偿技术，减少帧间 冗余度，利用二维DCT变换云除空间相关性，对DCT分量进行量化，舍去不重要的信息， 将量化后DCT分量按照频率得新排序，将DCT分量进行变字长编码，最后对每个数据块的 直流分量（DC）进行预测

8、差分编码。MPEG视频的编码和解码框图如图1所示。MPEG-1的压缩目标是先对分辨率为30帧/秒（NTSC制式）或704X576、25帧/秒（PAL制 式）的视频图像在水平方向和垂直方向上使象素减少一半，即变成352X240 （NTSC制式） 或352X288 （PAL制式）的SIF图像格式，再对其与立体声伴音进行压缩。MPEG-2MPEG-2标准全称为“运动图像及其伴音的编码”，主要针对高精晰度电视（HDTV）所需要的 视频及伴音信号，传输速率为 10Mbps。MPEG-2标准分为八个部分，统称为ISO/IEC1318国际标准。第一部分：系统，描述多个视 频，音频和数据基本码流合成传输码流和

9、节目码流的方式；第二部分：视频，描述视频编 码方法；第三部分：音频，描述与 MPEG-1 音频标准反向兼容的音频编码方法；第四部分： 符合测试，描述测试一个编码码流是否符合 MPEG-2 标准的第一、二、三部分的软件实现方 法；第五部分：数字存储器体-命令与控制，描述交互式多媒体网络中服务器与用户间的会 话信令集；第六部分；非向后兼容的音频，规定不与MPEG-1音频反向兼容的多通道音频编 码；第七部分： 1 0比特视频，现已停止；第八部分：实时接口，规定了传送码流的实时接 口。MPEG-2视频编码标准是一个按等级划分的系列，按编码图像的分辨率分成4个“级”：低级 （LL： low level）

10、，输入信号的像素为ITU-R601格式的四分之一；主级（ML： mainlevel），输入信号的像素为 ITU-R601 ；高级T440 （H14L： high-1440 level）为 4： 3模式电视高清晰度格式；高级（HL： high level）为16： 9模式电视的高清晰度格式。 按所使用的编码工具的集合分成5个“类”：简单类（SP： simple profile），只有基准帧I 和预测帧P;主类（MP： main profile），比SP增加了双向推测帧B；信杂比分层类（SNRP： SNR scalableprofile）；空间可分层类（SSP： spatial scalable

11、profile）；高类（HP： highprofile）。“级”与“类”的若干组合构成MPEG-2视频编码标准在某种特定应用下的子 集。对某一输入格式的图像，采用特定集合的压缩编码工具，产生规定速率范围内的编码 码流。MPEG-2的编码码流分为6个层次。从上至下依次为：视频序列层（Sequence）；图 像组层（GOP： GroupofPicture）；图像层（Picture）；像条层（Slice）；宏块层（MacroBlock）和像块层（Block）。MPEG-2的编码流程：在帧内编码的情况下，编码图像仅经过DCT,量化器和比特流编码器 即生成编码比特流，而不经过预测环处理。DCT直接应用于

12、原始的图像数据。在帧间编码 的情况下，原始图像首先与帧存储器中的预测图像进行比较，计算出运动矢量，由此运动 矢量和参考帧生成原始图像的预测图像。而后，将原始图像与预测像素差值所生成的差分 图像数据进行DCT变换，再经过量化器和比特流编码器生成输出的编码比特流。MPEG-4MPEG-4 标准的目标是：支持多种多媒体应用（主要侧重于对多媒体信息内容的访问），可 根据应用的不同要求现场配置解码器。MPEG-4旨在为视（音）频数据的通信、存取与管理 提供一个灵活的框架与一套开放的编码工具。在 MPEG-4 图像与视频标准中，视频表示工具的目标，是为多媒体环境下的纹理、图像和视 频数据的有效存储、传输及

13、管理提供标准化的核心技术。尤其强调这些工具对图像和视频 内容的原子单元（称为视频对象V0）的编解码能力。对任意形状的视频对象进行有效的表 示，以支持所谓基于内容的功能集。而此功能集支持内容（即场景中的物理对象V0）的单 独编码和解码，这一特性为交互性提供了有力的底层机制支持，也为在压缩域对图像或视 频的 VO 内容进行灵活的表示和管理提供了有利条件。 MPEG-4 图像与视频标准统一支持传 统矩形和任意形状图像与视频的编解码。对于基于内容的应用，输入的图像序列可能具有 任意形状和位置。形状可以用8位透明分量表示（一个V0由多个其它对象构成时）或用一 个二值掩模描述。另外，通对场景中每个物理采用

14、适当的和精细的基于对象的运动预测工 具，可以大大提高某些视频序列的压缩比。对于MPEG-4扩展的基于内容的编码可视为传统 的VLBV内核或HBV工具由矩形输入向任意形状输入的逻辑延伸。从这个意义上，基于内容 的编码是VLBV和HBV内核的超集。MPEG-4标准在原有的基础上增加了七个新的功能。增加的各个功能的特点：（1）基于内容的操作与比特流编辑支持无需编码就可进行基于内容的操作与比特流编辑（2）自然与合成数据混合编码。提供将自然视频图像同合成数据（文本、图形）有效结合 的方式，同时支持交互性操作。（3）增强的时间域随机存取。MPEG-4将提供具有效的随 机存取方式：在有限的时间间隔内，可按帧

15、或任意形状的对象，对一音、视频序列进行随 机存取。（4）高编码效率。在与现有的正在形成的标准的可比拟速率上，MPEG-4标准将 提供更好的主观视觉质量的图像。（5）对多个并发数据流的编码。MPEG-4将提供对一景 物的有效多视角编码，加上多伴音声道编码及有效的视听同步。在立体视频应用方面， MPEG-4将利用同一景物的多视点观察所造成的信息冗余，在足够的观察视点条件下有效地 描述三维自然景物。（ 6）错误易发环境中的抗错性“灵活多样”是指允许采用各种有线网和各种存储媒体，MPEG-4将提高抗 错误能力，尤其是在易发生严重错误环境下的低比特应用中（移动通信链路）。MPEG-4是 第一个在其音、视

16、频表示规范中考虑信道特性的标准，目的不是取代已由通信网提供的错 误控制技术，而是提供一种对抗残留错误是紧韧性。（7）基于内容的尺度可变性。内容尺 度可变性意味着给图像中的各个对象分配优先级。基于内容的尺度可变性是MPEG-4的核 心，因为一旦图像中所含对象的目录及相应的优先级确定后，其它的集内容的功能就比较 容易实现了。对甚低比特率应用来说，尺度可变形成一个关键的因素，因为它提供了自适 应可用资源的能力。以上七个新的功能可以归纳为三类：基于内容的交互性、高压缩率和灵活多样的存取模 式。前三个功能为基于内容的交互性，四、五为高压缩率模式，最后两个为灵活多样的存 取模式。MPEG-7MPEG-7标

17、准称为“多媒体内容描述接口”，它将扩展现有内容识别专用解决方案的有限能 力，特别是还包括了更多数据类型。换言之，MPEG-7将规定一个用于描述各种不同类型多 媒体信息的描述符的标准集合。MPEG-7对定义其它描述符及其结构（描述方案）和他们之 间关系的方法进行标准化。这种描述（也就是描述符和描述方案的组合）将与内容本身关 联起来，以便对用户感兴趣的素材进行快速高效的搜索。MPEG-7标准化了一种用来定义描 述方案的语言，即描述定义语言（DDL）。加之相关的MPEG-7数据的AV素材，就可以被加 上索引，并可进行检索。MPEG-7像MPEG家族中其他成员一样，是针对满足特定需要的音、视频信息的标

18、准化表 述， MPEG-7 的描述符并不依赖于描述的内容是编码的或存储的方式，可以把 MPEG-7 的描 述说明附加到模拟制的电影里或使用纸张打印出来的图片上。然而，尽管 MPEG-7 描述不 依赖于所处理素材的（编码）表示方式，但由于在一定程度上它是在MPEG-4的基础上发展 起来的，而 MPEG-4 采用了按照具有一定时间关系和空间关系的对象来进行音、视频编码的 处理方式，因此用MPEG-4编码有可能把描述说明附加到场景中的成员（对象）。所以， MPEG-7 在描述中要提供不同的程度，才可能实现不同等级的识别。我们通过EDA的发展知道其在很多方面的应用，因此我们要很好地运用这个工具，我们就

19、 必需搞懂它的语言。下面是它的五种可编程汇编语言:1、梯形图语言（ LD）梯形图语言是PLC程序设计中最常用的编程语言。它是与继电器线路类似的一种编程语 言。由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎 和应用。梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电 器控制相一致，电气设计人员易于掌握。梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流， 内部的继电器也不是实际存在的继电器，应用时，需要与原有继电器控制的概念区别对 待。图1是典型的交流异步电动机直接启动控制电路图。图2是采用PLC控制的程序梯形图。

20、图 1 交流异步电动机直接启动电路图图2 PLC梯形图2、指令表语言（ IL）指令表编程语言是与汇编语言类似的一种助记符编程语言，和汇编语言一样由操作码和操 作数组成。在无计算机的情况下，适合采用PLC手持编程器对用户程序进行编制。同时， 指令表编程语言与梯形图编程语言图一一对应，在PLC编程软件下可以相互转换。图3就 是与图2PLC梯形图对应的指令表。图 3 指令表指令表表编程语言的特点是：采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在 手持编程器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计算机的场合进行编程设计；与 梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本一致。3、功能模块图语言（FBD） 功能模块图语言是与数字逻辑电路类似的一种PLC编程语言。采用功能模块图的形式来表 示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。图 4是对应图1交流异步电动机直 接启动的功能模块图编程语言的表达方式。图 4 功能模块图功能模块图编程语言的特点：功能模块图程序设计语言的特点是：以功能模块为单位，分 析理解控制方案简单容易；功能模块是用图形的形式表达功能，直观性强，对于具有数字 逻辑电路基础的设计人员很容易掌握的编程；对规模大、控制逻辑关系复杂的控制系统， 由于功能模块图能够清楚表达功能关系，使编程调试时间大大减少。4、顺序功能流程图语言（SFC