Алгоритмы проектирования проводных и печатных соединений (методы трассировки)
21.7. Программы конструкторского проектирования РЭС
Существуют чисто конструкторские пакеты, обеспечивающие более полное решение различных задач конструкторского проектирования РЭС.
Пакет программ P-CAD фирмы Personal CAD Systems Inc. - это полное комплексное программное решение для проектирования электронных устройств, в частности, ввода схемы и проектирования схемной печатной платы. Комплексное решение предполагает, что логика, описанная в схеме, воплощается в топологию печатной платы. Программы осуществляют функции логического моделирования, проверяют соблюдение правил проектирования, создают список соединений для моделирования, автоматически размещают компоненты, трассируют печатную плату и создают документы для автоматизированных производственных систем. Пакет содержит взаимодействующие средства проектирования, удобную для пользователя оболочку и интеллектуальную базу данных, обширную библиотеку, диалоговые редакторы, средства сопряжения с популярными средствами анализа. Пакет имеет открытую архитектуру, обеспечивает выдачу готовых документов для технологии монтажа и другую проектную документацию.
Вывод документации после контроля на дисплее может осуществляться на принтер, плоттер или фотоплоттер. Оболочка системы помогает пользователю двигаться сквозь процесс проектирования с помощью меню, подсказок и правок. Система проектирования печатной платы обеспечивает средства для полной разработки топологии: от диалогового редактора до автоматического размещения компонентов, автотрассировки, проверки соблюдения правил проектирования и сопряжения с производством.
Библиотека пакета содержит обширную информацию о компонентах электронных схем от дискретных и электромеханических деталей до существующих и заказных микросборок интегральных схем. Программные средства сопряжения превращают данные из списка соединения компонентов схемы в формат, необходимый для конкретной программы моделирования цифровой и аналоговой схемы (типа PSPICE). Пакет позволяет проектировать печатные платы, имеющие до 500 элементов и 2000 связей.
Пакет программ Or CAD фирмы Or CAD System Corp. является законченным и гибким программным блоком схемотехнического и конструкторского проектирования. Он обеспечивает ввод и вывод на печать принципиальных схем, трассировку печатной платы и другие операции. Пакет управляется с помощью иерархической разветвленной системы меню, легок в обучении, обладает многими дополнительными возможностями ввода и вывода схем.
Библиотека пакета содержит более 2700 изображений компонентов РЭС; можно легко создавать собственные начертания элементов. Простым нажатием клавиши выполняются многие графические операции при вводе и выводе схем: увеличение и уменьшение масштаба, преобразование (вращение, перенос, отображение) элементов и любых заданных фрагментов схемы. В системе предусмотрены создание перечня элементов (спецификаций), возможность разведения проводников, шин, входов модулей.
Пакет Or CAD в настоящее время является самым удобным и богатым по своим возможностям для ввода и вывода графических изображений принципиальных схем РЭС.
Пакет имеет удобный выход на подсистемы моделирования и анализа РЭС, а также другие графические пакеты (PSPICE, P-CAD).
Пакет универсального назначения AutoCAD фирмы Auto Desk разработан на самом современном уровне машинной графики и предоставляет разработчику исключительно широкие возможности проектирования разнообразных объектов, технических систем и устройств: домов, печатных плат, станков, деталей и одежды. Пакет представляет собой систему автоматизированной разработки чертежей, причем чертежи, рисунки и схемы создаются в интерактивном режиме, управляемом системой иерархических меню. В любой чертеж может быть вставлен поясняющий текст. В набор функций входят панорамирование, увеличение, масштабирование, поворот, секционирование, штриховка и другие операции преобразования изображений. В системе предусмотрены подсказки в любом состоянии и для любой команды.
В пакете разработан богатый выбор драйверов графических устройств - графических дисплеев, матричных принтеров, графических планшетов и плоттеров. Одним из важнейших достоинств пакета является возможность работы с трехмерной графикой, позволяющей строить реальные объекты, которые можно наблюдать в различных ракурсах (при желании невидимые линии на изображении стираются). Применен специальный метод полилиний для вывода сложных кривых контуров деталей.
Система AutoCAD непрерывно совершенствуется. Так, в последние версии системы включен интерпретатор языка Auto Lisp - одной из версий языка LISP, широко применяемого в символьной обработке и в системах искусственного интеллекта. Использование этого языка позволяет пользователю, с одной стороны, определять собственные функции и команды в среде AutoCAD, с другой - обеспечивать связь AutoCAD с другими приложениями.
Продукт AutoCAD 2010 позволяет разрабатывать сложные качественные проекты и выпускать сопроводительную документацию к ним. С помощью улучшенных средств моделирования проектируются любые объекты и поверхности. AutoCAD 2010 обеспечивает быстрое оформление документации и анализ проектов в виртуальной трехмерной среде. Проектные идеи можно визуализировать в формате PDF, реализовать в макетах, получаемых посредством 3D-печати.
Сейчас начинают появляться еще более сложные системы, включающие не только язык программирования, но и экспертные системы (экспертные настройки) для принятия решений и подсказок конструктору в процессе разработки. В эти настройки включен набор правил и математических моделей; конструктор в процессе работы может получить советы по оптимальному выбору тех или иных параметров разрабатываемой системы.
Известным производителем программного обеспечения для проектирования интегрированных электронных систем, печатной платы и формирования технической документации является комания Cadence Design Systems Inc.
Программно-технический Центр САПР (ПТЦ САПР) обеспечивает сквозной маршрут автоматизированного проектирования микроэлектронной аппаратуры и элементной базы. Средства САПР используются при создании перспективных образцов аппаратуры, а также являются инструментом разработки сверхбольших интегральных схем (СБИС), в частности, "систем на кристалле" (SoC - System on Chip), сложность которых достигает нескольких миллионов вентилей. ПТЦ САПР позволяет проектировать интегральные схемы с технологическими нормами до 0.13 мкм ("глубокий субмикрон").
Программную основу комплекса составляет лицензионное прикладное программное обеспечение (ППО) фирмы Cadence Design Systems (www.cadence.com), которое позволяет выполнять сквозное проектирование цифровых, аналоговых и аналогово-цифровых СБИС: от системного уровня до разработки топологии. ППО функционирует на сервере и рабочих станциях фирмы Sun Microsystems (www.sun.com) в операционной среде UNIX (Solaris 8.x) (рис. 21.9). Наиболее часто используемые пакеты ПО - Verilog и VHDL, моделирование, синтез логических схем, моделирование аналоговых схем - перенесены на платформу IBM PC под управлением операционной системы (ОС) Linux Red Hat (версии 8.0 и выше). На этой же платформе функционирует лицензионное ПО фирмы Xilinx, которое используется для оперативного проектирования и программирования схем на основе ПЛИС (FPGA). Все технические средства САПР объединены в единую сеть, которая обеспечивает безбумажную технологию проектирования и изготовления образцов микроэлектронной аппа ратуры и субмикронных СБИС.
Rodnik Altium Designer - сквозная система проектирования печатных плат. В Rodnik Altium Designer работа над проектами печатных плат ведется в тесной интеграции с программированием цифровых устройств на уровне ПЛИС в единой управляющей оболочке Design Explorer.
РrogeCAD 2009 - универсальная 2D/3D САПР система с базовыми форматами DWG и DXF, обладающая пользовательским интерфейсом, сходным с AutoCAD. Кроме общих технических характеристик, профессиональная версия программы включает в себя и улучшенные функциональные возможности, обладающие высокими эксплуатационными качествами.
Контрольные вопросы
- Что означает слово трассировка?
- Что является критерием трассировки?
- На какие группы делится трассировка?
- Дайте характеристику трассировки проводных соединений.
- На чем основаны алгоритмы трассировки проводных соединений?
- Какие ограничения необходимо учитывать при трссировке проводных соединений?
- Как работает алгоритм трассировки Прима?
- Дайте характеристику печатного и пленочного монтажа.
- Что относится к метрическим параметрам схемы?
- Что относят к топологическим параметрам схемы?
- Что называют минимальным связывающим деревом?
- Как строится дискретное рабочее поле (ДРП)?
- Как работает волновый алгортм Ли?
- Как осуществляется трассировка по магистралям?
- Что называют магистралями 1-го и 2-го уровней?