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.

увеличить изображение
Рис. 21.9. Структура ПТЦ САПР

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

1. Что означает слово трассировка?
2. Что является критерием трассировки?
3. На какие группы делится трассировка?
4. Дайте характеристику трассировки проводных соединений.
5. На чем основаны алгоритмы трассировки проводных соединений?
6. Какие ограничения необходимо учитывать при трссировке проводных соединений?
7. Как работает алгоритм трассировки Прима?
8. Дайте характеристику печатного и пленочного монтажа.
9. Что относится к метрическим параметрам схемы?
10. Что относят к топологическим параметрам схемы?
11. Что называют минимальным связывающим деревом?
12. Как строится дискретное рабочее поле (ДРП)?
13. Как работает волновый алгортм Ли?
14. Как осуществляется трассировка по магистралям?
15. Что называют магистралями 1-го и 2-го уровней?