EDA的發(fā)展及其五種匯編語言1

1、EDA 的發(fā)展及其五種匯編語言電信 ZB0305 袁衛(wèi)華（重慶信息工程學(xué)院 重慶永川 402160）摘要 ：隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，在涉及通信，國防，工業(yè)自動化，儀器儀表等領(lǐng) 域的電子系統(tǒng)設(shè)計工作中， EDA 技術(shù)的含量正以驚人的速度上升，它已成為當(dāng)今電子技術(shù)發(fā)展的前沿之 一。本文闡述了 EDA 技術(shù)的發(fā)展特征以及應(yīng)有。關(guān)鍵字：EDA:發(fā)展：匯編語言：應(yīng)用前言 ：人類社會已進入到高度發(fā)達的信息化社會，信息社會的發(fā)展離不開電子產(chǎn)品的進步?，F(xiàn)代電 子產(chǎn)品在性能提高、復(fù)雜度增大的同時，價格卻一直呈下降趨勢，而且產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐也越來越快， 實 現(xiàn)這種進步的主要因素是生產(chǎn)制造技術(shù)和電子

2、設(shè)計技術(shù)的發(fā)展。前者以微細加工技術(shù)為代表，目前已 進展到深亞微米階段，可以在幾平方厘米的芯片上集成數(shù)千萬個晶體管。后者的核心就是EDA技術(shù)，EDA 是指以計算機為工作平臺，融合應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、智能化技術(shù)最新成果而研制成的電子CAD通 用軟件包。MPEG 壓縮技術(shù)已是目前視頻壓縮的重要技術(shù)之一。它解決了以往硬盤容量有限及計算 機總線瓶頸效應(yīng)，因而擴大了多媒體應(yīng)用空間的自由度及靈活度。它開拓了很多不同的數(shù) 字影像應(yīng)用，VCD節(jié)目制作就是運用了 MPEG壓縮技術(shù)。VCD盤上存儲的影視圖像和聲音是 采用MPEG算法壓縮的數(shù)字信息，并按MPEG的格 式交錯存放在VCD盤上。在數(shù)字多媒體壓 縮（

3、特別是視頻壓縮）領(lǐng)域內(nèi)的國際標(biāo)準(zhǔn)有很多，如ISO/ITU-T國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電信 同盟）技術(shù)委員會下的 JPEG （Joint Pho to graphic Exper ts Group）標(biāo)準(zhǔn)，CCITT （國際 電報電話咨詢委員會）制定的 H.261 標(biāo)準(zhǔn)等，而著名的 MPEG（Moving Pictures Experts Group，運動圖像專家組）是I （國際標(biāo)準(zhǔn)組織）和IEC （國際電工委員會）內(nèi)動作的一個 工作組，它組建于IEC （國際電工委員會）內(nèi)動作的一個工作組，它組建于1988年，開始 時只有 15位專家。MPEG的任務(wù)是開發(fā)運動圖像及其聲音的數(shù)字編碼標(biāo)準(zhǔn)，專家組最初的任

4、務(wù)有三個：實現(xiàn) 1.5Mb/s、10Mb/s、40Mb/s 的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，即 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-3。但因為 MPEG-2 的功能已使MPEG-3為多余，所M以MPEG-3于1992年撤消。MPEG-4項目是1991年5月建 議并于1993年7月確認。到現(xiàn)在為止，MPEG公布的標(biāo)準(zhǔn)有：MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)：1993年8月 公布。用于傳輸1.5Mb/s數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù)字存儲媒體運動圖像及其伴音的編碼；MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)： 1994年11月公布。其稱為： “運動圖像及其伴音的編碼”，主要針對高清晰度電視 （HDTV）所需要的視頻及伴音信號，傳輸速率為10Mbps，與MPEG-1兼容，

5、適用于 1.5Mbps60Mbps甚至更高的編碼范圍；MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)：2002年10月公布。該標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo) 為：支持多種多媒體應(yīng)用（主要偶重于 多媒體信息內(nèi)容的訪問），可根據(jù)應(yīng)用的不同要求現(xiàn)場配置解碼器。目前，MPEG將研究重 點轉(zhuǎn)向了交互 性更加高級的形式，在未來的幾年里，技術(shù)的發(fā)展將使這種高級形式成為可能。1 MPEG 的發(fā)展及其特點MPEG-1在MPEG出現(xiàn)之前，關(guān)于圖像壓縮已經(jīng)有兩個標(biāo)準(zhǔn)，即用于靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮的JPEG和用 于電視電話、會議電視圖像壓縮的H.261，但是他們都與計算機數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)無關(guān)。這就要求 制定一個圖像、伴音、存儲和傳輸四個方面的計算機系統(tǒng)和廣播電視都統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從而

6、 有利于各種媒體廣泛交流，因此MPEG就應(yīng)運而生了。MPEG-1 標(biāo)準(zhǔn)完成的基本任務(wù)就是質(zhì)量適當(dāng)?shù)膱D像（包括伴音）數(shù)據(jù)必須成為計算機數(shù)據(jù)的 一種，和已有的數(shù)據(jù)（如文字、繪圖等數(shù)據(jù)）在計算機內(nèi)兼容，并且這些數(shù)據(jù)必須在現(xiàn)有 的計算機網(wǎng)絡(luò)和廣播電視等通信網(wǎng)絡(luò)中兼容傳輸。MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)有3個組成部分：MPEG視 頻、MPEG音頻、MPEG系統(tǒng)。所以MPEG涉及的問題是視頻壓縮、音頻壓縮及多種壓縮數(shù)據(jù) 流的復(fù)合和同步問題。MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)是適用于傳輸1.5Mbps數(shù)據(jù)傳輸率的數(shù) 字存儲媒體動力圖像及其伴音的編碼標(biāo)準(zhǔn)，可以處理各種類型的活動圖像，其基本算法對 于壓縮水平方向360個象素、豎直方向 288

7、個象素的空間分辨力，每秒 24 至30幅畫面的 運動圖像有很好的效果。與JPEG不同，它沒有定義產(chǎn)生合法數(shù)據(jù)流所需的詳細算法，而是 在編碼器設(shè)計中提供了大量的靈活性，另外定義已編碼位流和解碼器的一系列參數(shù)都包含 在位流本身當(dāng)中，這些特點允許算法可以用于不同大小和寬度比的圖像，也可以用在工作 速率范圍很大的信道和設(shè)備上。MPEG-1 標(biāo)準(zhǔn)壓縮首先對色差信號進行亞采樣，減少數(shù)據(jù)量，采用運動補償技術(shù)，減少幀間 冗余度，利用二維DCT變換云除空間相關(guān)性，對DCT分量進行量化，舍去不重要的信息， 將量化后DCT分量按照頻率得新排序，將DCT分量進行變字長編碼，最后對每個數(shù)據(jù)塊的 直流分量（DC）進行預(yù)測

8、差分編碼。MPEG視頻的編碼和解碼框圖如圖1所示。MPEG-1的壓縮目標(biāo)是先對分辨率為30幀/秒（NTSC制式）或704X576、25幀/秒（PAL制 式）的視頻圖像在水平方向和垂直方向上使象素減少一半，即變成352X240 （NTSC制式） 或352X288 （PAL制式）的SIF圖像格式，再對其與立體聲伴音進行壓縮。MPEG-2MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)全稱為“運動圖像及其伴音的編碼”，主要針對高精晰度電視（HDTV）所需要的 視頻及伴音信號，傳輸速率為 10Mbps。MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)分為八個部分，統(tǒng)稱為ISO/IEC1318國際標(biāo)準(zhǔn)。第一部分：系統(tǒng)，描述多個視 頻，音頻和數(shù)據(jù)基本碼流合成傳輸碼流和

9、節(jié)目碼流的方式；第二部分：視頻，描述視頻編 碼方法；第三部分：音頻，描述與 MPEG-1 音頻標(biāo)準(zhǔn)反向兼容的音頻編碼方法；第四部分： 符合測試，描述測試一個編碼碼流是否符合 MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)的第一、二、三部分的軟件實現(xiàn)方 法；第五部分：數(shù)字存儲器體-命令與控制，描述交互式多媒體網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)器與用戶間的會 話信令集；第六部分；非向后兼容的音頻，規(guī)定不與MPEG-1音頻反向兼容的多通道音頻編 碼；第七部分： 1 0比特視頻，現(xiàn)已停止；第八部分：實時接口，規(guī)定了傳送碼流的實時接 口。MPEG-2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)是一個按等級劃分的系列，按編碼圖像的分辨率分成4個“級”：低級 （LL： low level）

10、，輸入信號的像素為ITU-R601格式的四分之一；主級（ML： mainlevel），輸入信號的像素為 ITU-R601 ；高級T440 （H14L： high-1440 level）為 4： 3模式電視高清晰度格式；高級（HL： high level）為16： 9模式電視的高清晰度格式。 按所使用的編碼工具的集合分成5個“類”：簡單類（SP： simple profile），只有基準(zhǔn)幀I 和預(yù)測幀P;主類（MP： main profile），比SP增加了雙向推測幀B；信雜比分層類（SNRP： SNR scalableprofile）；空間可分層類（SSP： spatial scalable

11、profile）；高類（HP： highprofile）?！凹墶迸c“類”的若干組合構(gòu)成MPEG-2視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)在某種特定應(yīng)用下的子 集。對某一輸入格式的圖像，采用特定集合的壓縮編碼工具，產(chǎn)生規(guī)定速率范圍內(nèi)的編碼 碼流。MPEG-2的編碼碼流分為6個層次。從上至下依次為：視頻序列層（Sequence）；圖 像組層（GOP： GroupofPicture）；圖像層（Picture）；像條層（Slice）；宏塊層（MacroBlock）和像塊層（Block）。MPEG-2的編碼流程：在幀內(nèi)編碼的情況下，編碼圖像僅經(jīng)過DCT,量化器和比特流編碼器 即生成編碼比特流，而不經(jīng)過預(yù)測環(huán)處理。DCT直接應(yīng)用于

12、原始的圖像數(shù)據(jù)。在幀間編碼 的情況下，原始圖像首先與幀存儲器中的預(yù)測圖像進行比較，計算出運動矢量，由此運動 矢量和參考幀生成原始圖像的預(yù)測圖像。而后，將原始圖像與預(yù)測像素差值所生成的差分 圖像數(shù)據(jù)進行DCT變換，再經(jīng)過量化器和比特流編碼器生成輸出的編碼比特流。MPEG-4MPEG-4 標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是：支持多種多媒體應(yīng)用（主要側(cè)重于對多媒體信息內(nèi)容的訪問），可 根據(jù)應(yīng)用的不同要求現(xiàn)場配置解碼器。MPEG-4旨在為視（音）頻數(shù)據(jù)的通信、存取與管理 提供一個靈活的框架與一套開放的編碼工具。在 MPEG-4 圖像與視頻標(biāo)準(zhǔn)中，視頻表示工具的目標(biāo)，是為多媒體環(huán)境下的紋理、圖像和視 頻數(shù)據(jù)的有效存儲、傳輸及

13、管理提供標(biāo)準(zhǔn)化的核心技術(shù)。尤其強調(diào)這些工具對圖像和視頻 內(nèi)容的原子單元（稱為視頻對象V0）的編解碼能力。對任意形狀的視頻對象進行有效的表 示，以支持所謂基于內(nèi)容的功能集。而此功能集支持內(nèi)容（即場景中的物理對象V0）的單 獨編碼和解碼，這一特性為交互性提供了有力的底層機制支持，也為在壓縮域?qū)D像或視 頻的 VO 內(nèi)容進行靈活的表示和管理提供了有利條件。 MPEG-4 圖像與視頻標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一支持傳 統(tǒng)矩形和任意形狀圖像與視頻的編解碼。對于基于內(nèi)容的應(yīng)用，輸入的圖像序列可能具有 任意形狀和位置。形狀可以用8位透明分量表示（一個V0由多個其它對象構(gòu)成時）或用一 個二值掩模描述。另外，通對場景中每個物理采用

14、適當(dāng)?shù)暮途毜幕趯ο蟮倪\動預(yù)測工 具，可以大大提高某些視頻序列的壓縮比。對于MPEG-4擴展的基于內(nèi)容的編碼可視為傳統(tǒng) 的VLBV內(nèi)核或HBV工具由矩形輸入向任意形狀輸入的邏輯延伸。從這個意義上，基于內(nèi)容 的編碼是VLBV和HBV內(nèi)核的超集。MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)在原有的基礎(chǔ)上增加了七個新的功能。增加的各個功能的特點：（1）基于內(nèi)容的操作與比特流編輯支持無需編碼就可進行基于內(nèi)容的操作與比特流編輯（2）自然與合成數(shù)據(jù)混合編碼。提供將自然視頻圖像同合成數(shù)據(jù)（文本、圖形）有效結(jié)合 的方式，同時支持交互性操作。（3）增強的時間域隨機存取。MPEG-4將提供具有效的隨 機存取方式：在有限的時間間隔內(nèi)，可按幀

15、或任意形狀的對象，對一音、視頻序列進行隨 機存取。（4）高編碼效率。在與現(xiàn)有的正在形成的標(biāo)準(zhǔn)的可比擬速率上，MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)將 提供更好的主觀視覺質(zhì)量的圖像。（5）對多個并發(fā)數(shù)據(jù)流的編碼。MPEG-4將提供對一景 物的有效多視角編碼，加上多伴音聲道編碼及有效的視聽同步。在立體視頻應(yīng)用方面， MPEG-4將利用同一景物的多視點觀察所造成的信息冗余，在足夠的觀察視點條件下有效地 描述三維自然景物。（ 6）錯誤易發(fā)環(huán)境中的抗錯性“靈活多樣”是指允許采用各種有線網(wǎng)和各種存儲媒體，MPEG-4將提高抗 錯誤能力，尤其是在易發(fā)生嚴重錯誤環(huán)境下的低比特應(yīng)用中（移動通信鏈路）。MPEG-4是 第一個在其音、視

16、頻表示規(guī)范中考慮信道特性的標(biāo)準(zhǔn)，目的不是取代已由通信網(wǎng)提供的錯 誤控制技術(shù)，而是提供一種對抗殘留錯誤是緊韌性。（7）基于內(nèi)容的尺度可變性。內(nèi)容尺 度可變性意味著給圖像中的各個對象分配優(yōu)先級?；趦?nèi)容的尺度可變性是MPEG-4的核 心，因為一旦圖像中所含對象的目錄及相應(yīng)的優(yōu)先級確定后，其它的集內(nèi)容的功能就比較 容易實現(xiàn)了。對甚低比特率應(yīng)用來說，尺度可變形成一個關(guān)鍵的因素，因為它提供了自適 應(yīng)可用資源的能力。以上七個新的功能可以歸納為三類：基于內(nèi)容的交互性、高壓縮率和靈活多樣的存取模 式。前三個功能為基于內(nèi)容的交互性，四、五為高壓縮率模式，最后兩個為靈活多樣的存 取模式。MPEG-7MPEG-7標(biāo)

17、準(zhǔn)稱為“多媒體內(nèi)容描述接口”，它將擴展現(xiàn)有內(nèi)容識別專用解決方案的有限能 力，特別是還包括了更多數(shù)據(jù)類型。換言之，MPEG-7將規(guī)定一個用于描述各種不同類型多 媒體信息的描述符的標(biāo)準(zhǔn)集合。MPEG-7對定義其它描述符及其結(jié)構(gòu)（描述方案）和他們之 間關(guān)系的方法進行標(biāo)準(zhǔn)化。這種描述（也就是描述符和描述方案的組合）將與內(nèi)容本身關(guān) 聯(lián)起來，以便對用戶感興趣的素材進行快速高效的搜索。MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)化了一種用來定義描 述方案的語言，即描述定義語言（DDL）。加之相關(guān)的MPEG-7數(shù)據(jù)的AV素材，就可以被加 上索引，并可進行檢索。MPEG-7像MPEG家族中其他成員一樣，是針對滿足特定需要的音、視頻信息的標(biāo)

18、準(zhǔn)化表 述， MPEG-7 的描述符并不依賴于描述的內(nèi)容是編碼的或存儲的方式，可以把 MPEG-7 的描 述說明附加到模擬制的電影里或使用紙張打印出來的圖片上。然而，盡管 MPEG-7 描述不 依賴于所處理素材的（編碼）表示方式，但由于在一定程度上它是在MPEG-4的基礎(chǔ)上發(fā)展 起來的，而 MPEG-4 采用了按照具有一定時間關(guān)系和空間關(guān)系的對象來進行音、視頻編碼的 處理方式，因此用MPEG-4編碼有可能把描述說明附加到場景中的成員（對象）。所以， MPEG-7 在描述中要提供不同的程度，才可能實現(xiàn)不同等級的識別。我們通過EDA的發(fā)展知道其在很多方面的應(yīng)用，因此我們要很好地運用這個工具，我們就

19、 必需搞懂它的語言。下面是它的五種可編程匯編語言:1、梯形圖語言（ LD）梯形圖語言是PLC程序設(shè)計中最常用的編程語言。它是與繼電器線路類似的一種編程語 言。由于電氣設(shè)計人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎 和應(yīng)用。梯形圖編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；與原有繼電 器控制相一致，電氣設(shè)計人員易于掌握。梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點是，梯形圖中的能流不是實際意義的電流， 內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的繼電器，應(yīng)用時，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對 待。圖1是典型的交流異步電動機直接啟動控制電路圖。圖2是采用PLC控制的程序梯形圖。

20、圖 1 交流異步電動機直接啟動電路圖圖2 PLC梯形圖2、指令表語言（ IL）指令表編程語言是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，和匯編語言一樣由操作碼和操 作數(shù)組成。在無計算機的情況下，適合采用PLC手持編程器對用戶程序進行編制。同時， 指令表編程語言與梯形圖編程語言圖一一對應(yīng)，在PLC編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換。圖3就 是與圖2PLC梯形圖對應(yīng)的指令表。圖 3 指令表指令表表編程語言的特點是：采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在 手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計算機的場合進行編程設(shè)計；與 梯形圖有一一對應(yīng)關(guān)系。其特點與梯形圖語言基本一致。3、功能模塊圖語言（FBD） 功能模塊圖語言是與數(shù)字邏輯電路類似的一種PLC編程語言。采用功能模塊圖的形式來表 示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。圖 4是對應(yīng)圖1交流異步電動機直 接啟動的功能模塊圖編程語言的表達方式。圖 4 功能模塊圖功能模塊圖編程語言的特點：功能模塊圖程序設(shè)計語言的特點是：以功能模塊為單位，分 析理解控制方案簡單容易；功能模塊是用圖形的形式表達功能，直觀性強，對于具有數(shù)字 邏輯電路基礎(chǔ)的設(shè)計人員很容易掌握的編程；對規(guī)模大、控制邏輯關(guān)系復(fù)雜的控制系統(tǒng)， 由于功能模塊圖能夠清楚表達功能關(guān)系，使編程調(diào)試時間大大減少。4、順序功能流程圖語言（SFC