2.3 Сапр цифро-аналоговой и смешанной аппаратуры
САПР этого класса покрывают проектирование достаточно широкого класса устройств. Рассмотрим здесь системы, ориентированные на проектирование устройств на основе ИМС (как цифровых, так и аналоговых, и смешанных), а также схемных элементов, работающих только с аналоговым сигналом. Как правило, подобные устройства реализуются в виде печатных плат. В рамках обозначенного класса объектов могут быть выделены ранее упоминавшиеся крупные сквозные САПР (Cadence, Mentor Graphics), а также САПР, предназначенные преимущественно для проектирования печатных плат.
САПР ПП являются достаточно распространенными, развиваются более 30 лет. За эти годы достигнут огромный прогресс в средствах проектирования. Эти САПР в последние годы почти все были модернизированы и включили возможности проектирования аналоговой и смешанной аналого-цифровой аппаратуры, покрывая практически все этапы проектирования, от ввода проекта до разработки топологии и верификации всего проекта.
2.3.1 Сапр Mentor Graphics
Mentor Graphics предлагает три базовых маршрута проектирования ПП:
- классический Board Station, изначально ориентированный на ОС Unix, а сейчас адаптированный под Windows и Linux;
- Expedition, реализованный в среде Windows (в первой половине 2004 появилась версия для Linux);
- PADS (собственность Mentor Graphics после приобретения компании Innoveda в 2002 году), работающий исключительно под Windows.
Первые два маршрута ориентированы на корпоративных пользователей и самые сложные современные ПП. PADS продвигают как решение для небольших рабочих групп специалистов. Однако разделение это носит условный характер и определяется в основном стоимостью, набором функций и возможностями расширения. Так, ограниченная конфигурация пакета Expedition может быть эффективна для небольшой рабочей группы при выполнении проектов средней сложности. А максимальная конфигурация PADS с опциями функционального моделирования и анализа целостности сигналов позволяет проектировать достаточно сложные платы.
Наибольшее внимание уделяется развитию Expedition, поддерживающему все основные форматы технологических файлов для производства ПП, а именно: Gerber, ATE, AIS Drill и другие. Дополнительные возможности в плане адаптации к требованиям конкретного оборудования, а также общей автоматизации выпуска технологических файлов предоставляет модуль CAM Output Manager.
Создание проекта печатной платы в среде САПР Mentor Graphics реализуется с помощью следующих программных средств (рис.2.6):
Рисунок 2.6 - Технология проектирования ПП
в среде САПР MG
- ввод проекта:
DxDesigner – редактор принципиальных схем и универсальная среда создания проекта, управления процессом проектирования, библиотеками компонентов и базами данных проекта. Является основным средством создания проекта для маршрутов Expedition и PADS в конфигурациях, предназначенных для большой рабочей группы или корпоративного решения;
Design Capture, DesignView – редактор принципиальных схем и система управления процессом проектирования для маршрута Expedition в конфигурации, предназначенной для небольшой рабочей группы;
I/O Designer – модуль, интегрирующий маршруты проектирования FPGA и PCB.
- функциональная верификация проекта:
Analog Designer – система аналогового моделирования (Spice-подобная), ориентированная на схемотехнический редактор Design Capture;
DxAnalog – система аналогового моделирования, ориентированная на схемотехнический редактор DxDesigner;
SystemVision – пакет смешанного (аналого-цифрового) моделирования на системном уровне;
ModelSim – система моделирования проектов на основе VHDL, Verilog и “смешанных” описаний с встроенными функциями анализа производительности и индикатора “активности” кода;
BetaSoft Board – средство теплового анализа печатных плат, учитывает тепловые характеристики платы, компонентов и окружающей среды.
- проектирование топологии печатной платы:
Expedition PCB Ascent/Pinnacle – семейство масштабируемых модулей проектирования топологии, моделирования и подготовки технологических файлов для изготовления печатных плат. Среда AutoActive сочетает интерактивные и автоматические методы трассировки. Пакеты Ascent и Pinnacle, входящие в состав Expedition PCB, включают весь функциональный спектр, начиная от простейших базовых функций, с последующим переходом к более высоким уровням автоматизации, по мере увеличения сложности проекта;
FPGA BoardLink – модуль, обеспечивающий интеграцию сквозного маршрута проектирования FPGA/ASIC – FPGA Advantage (HDL Designer-ModelSim-Leonardo Spectrum/Precision Synthesis) и сквозного маршрута проектирования печатных плат – Expedition PCB. Поддерживает связность межсоединений без ручного маппирования контактов, интегрируя оба процесса (FPGA и PCB) на уровне системы.
- анализ целостности сигналов:
Signal Vision – модуль анализа целостности сигналов на основе расчета параметров передающих линий с учетом перекрестных наводок (взаимовлияния проводников в одном или множестве слоев печатной платы);
HyperLynx – LineSim – анализ целостности сигналов, перекрестных наводок и электромагнитной совместимости на предварительном этапе (до размещения и трассировки печатной платы). Дает возможность пользователю быстро построить модель сложной передающей линии на основе таких примитивов, как пины ИС, распределенные передающие линии, разъемы, пассивные компоненты и т.п. Основными функциональными характеристиками являются возможность моделирования различных сочетаний параметров источник-нагрузка, быстрый подбор геометрических и электрических ограничений для трассировки, моделирование различных конфигураций сигнальных слоев и слоев питания с автоматическим контролем импеданса передающих линий, оптимизация параметров согласующих сопротивлений, предварительный контроль перекрестных наводок до этапа размещения и трассировки, оценка электромагнитного излучения на основе расчета токов в межсоединениях. Волновые формы сигналов выводятся в “окно”, имитирующее дисплей цифрового осциллографа. Имеется встроенный редактор (HyperLynx's IBIS Wizard), позволяющий создавать IBIS-модели на основе имеющихся паспортных данных компонентов;
HyperLynx – BoardSim – анализ целостности сигналов, перекрестных наводок и электромагнитной совместимости на этапе после размещения и трассировки печатной платы. Обеспечивает возможность точного моделирования вышеуказанных процессов до этапа создания физического прототипа и экспериментального исследования. Основными функциональными возможностями являются оценочное моделирование всей платы в пакетном режиме до этапа детального моделирования, контроль участков межсоединений с нарушением параметров по взаимовлиянию с быстрым устранением этих нарушений, возможность анализа многоплатных систем, встроенный анализатор спектра для расчета ЭМИ, модуль оптимизации согласующих сопротивлений (Terminator Wizard), возможность генерации SPICE-моделей передающих линий, прямое импортирование физических характеристик трасс и топологических слоев из PowerPCB и других топологических редакторов, включает библиотеку из более 7000 моделей (ИС, ферриты, конструктивы разъемов и др. компоненты);
HyperLynx GHz – версия HyperLynx для работы с частотами до 10 ГГц.
- подготовка производства:
CAM Output Manager – автоматическая генерация технологических файлов для изготовления печатной платы;
GerbTool – средство генерации и контроля технологических файлов, содержащих всю необходимую информацию для изготовления платы (WISE Software Solutions, Inc.);
FabLink XE/Pro – средство подготовки файлов для изготовления печатной платы и оптимизации технологичности проекта.
Информационные источники, использованные при подготовке раздела: