2. Технологический раздел 1
2.1. Технология разработки электронных плат контроллера 1
2.2. Технология разработки программного обеспечения 6
2.3. Аппаратные средства отладки 9
2.4. Программные средства отладки 16
2.5. Конструктивное исполнение 18
2.6. Методика поиска неисправностей 21
2. Технологический раздел
2.1. Технология разработки электронных плат контроллера
При разработке электронных плат контроллера-компенсатора реактивной мощности была использована система автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры P-CAD.
Система PCAD создана фирмой Personal CAD Systems, Inc. (P-CAD). Система проектирования P-CAD является интегрированным набором специализированных программных пакетов и имеет иерархическую модульную структуру. P-CAD ориентирован на эффективное проектирование принципиальных схем (ПС), полузаказных ИС, программируемых логических матриц (ПЛМ) и топологии печатных плат (ПП). Программные средства P-CAD'а позволяют автоматизировать процесс проектирования ПП: начать с конструирования ПС, выполнить автоматическое или интерактивное размещение радиоэлектронных компонентов (РЭК) на ПП и автотрассировку соединений, провести проверку соответствия правилам проектирования, получить конструкторскую документацию и подготовить информацию для производства плат на технологическом оборудовании. То есть, набор взаимосвязанных пакетов обеспечивает сквозное проектирование РЭА. При этом используются уже существующие в P-CAD'е библиотеки РЭК или пользователь может их расширить, дополнив новыми элементами.
Из системы P-CAD были задействованы следующие программы.
PC-CAPS - предназначен для проектирования принципиальных электрических схем РЭА и создания образов радиоэлектронных компонентов (РЭК). При этом формируется база данных электрических соединений и связей: для принципиальных схем файл с расширением .SCH; для РЭК - файл с расширением .SYM, эти вновь созданные РЭК используются в следующих этапах проектирования принципиальных схем.
Имеются средства редактирования и коррекции. Все функции пакета реализуются с помощью команд МЕНЮ в интерактивном режиме.
PC-NODES извлекает список электрических соединений из схематической базы данных, созданной посредством PC-CAPS, или из базы данных печатных плат, созданной посредством PC-CARDS (файл .PCB).
При этом присваиваются имена неименованным связям и создается таблица соединений. Результат работы - файл .NLT. Выходной список соединений потом может быть входным для PC-LINK, PC-FORM, PC-PACK, PRESIM, PC-ERC и интерфейсным программам.
PC-PACK читает таблицу соединений (.XNL) электрической схемы из базы данных электрических схем, двоичный ссылочный файл используемых в схеме компонентов (.LIB), файл базы данных печатной платы (.PCB) и файл компонентов печатной платы (.PRT).
Он выводит следующее:
базу данных печатной платы (.PCB) с логическими вентилями, упакованными по кристаллам микросхем и соединенными согласно предварительному размещению на плате;
список физических соединений базы данных печатной платы (.pnl);
командный файл упаковки (.cmd), содержащий информацию об упаковке вентилей электрической схемы в физические микросхемы для обратной связи с исходной базой данных электрической схемы;
двоичный файл списка соединений схемы с номерами упакованных выходов элементов с ссылочными обозначениями, присвоенными каждому компоненту для ввода в интерфейсные программы.
PC-ROUTE читает файл (.PLC) базы данных, содержащей физическое размещение РЭК, упаковочную и логическую информацию и выполняет автотрассировку ПП. Пользователь может указать следующие параметры и стратегию трассировки:
метод соединений;
пары выводов с Т-образными соединениями;
пары выводов без Т-образных соединений;
только цепочечное соединение пар выводов;
стратегия трассировки;
качество трассировки;
большая скорость трассировки;
ширина проводников и зазоров;
разрешающая способность 0.001" (0.0254 мм);
отдельно определяемые конкретным цепям, таким как земля, питание;
зазоры контактных площадок и переходов;
разрешающая способность 0.001";
определяемые отдельно конкретным типам площадок и переходов;
вертикальные и горизонтальные прямые сетки;
резервирование точек переходов для предварительного размещения переходов;
количество трассируемых слоев;
количество проходов трассировки каждого слоя;
порядок трассировки;
вначале короткие соединения;
вначале длинные соединения;
Информация о состоянии трассировки:
изображение состояния только в текстовом виде;
изображение состояния и графического образа ПП, показывающих оттрассированные проводники и "воздушную линию" текущей трассируемой цепи;
статус, оттрассированые проводники, "воздушную линию" и область поиска пути трассировки текущей цепи.
Информация о состоянии трассировки включает:
общее количество пар слоев;
количество проходов трассировки на пару слоев;
общее количество соединений;
количество оттрассированных соединений;
количество оттрассированных проводников в процентах;
текущая трассируемая пара слоев;
текущий проход трассировки на паре слоев;
порядковый номер текущей трассируемой цепи;
Программные характеристики:
вводит базу данных ПП, созданную с PC-PLACE или PC-CARDS (с или без предварительной ручной трассировкой части цепей);
выводит оттрассированную базу данных ПП, которая может быть введена в PC-CARDS и отредактирована (дотрассирована).
PC-ROUTE поддерживает:
300 компонентов;
2500 цепей;
4000 выводов;
50 слоев;
60"х60" печатную плату с масштабом 1:1;
разрешающая способность для ширины и зазоров проводников (0.001");
внутренние слои цепей питания и земли.
PC-CARDS это интеллектуальный графический редактор топологии проектируемой ПП. Меню редактора включает набор команд для черчения, редактирования, вращения, копирования, уничтожения, перемещения и ввода компонентов, цепей и площадок. Многие из этих команд оперируют как с одиночными элементами, так и с их группами. Команды обзора обеспечивают 11 уровней увеличения и уменьшения, перемещение, сохранение и восстановление 10 изображений, а также обзор изображения, выбранного окна.
PC-PRINT считывает данные из плоттерного файла, созданного с PC-CAPS, PC-CARDS или PC-PLACE и преобразует его в инструкции (команды) принтера (мозаичного печатающего устройства).
PC-PLOTS считывает данные из плоттерного файла, созданного с PC-CAPS, PC-CARDS, или PC-PLACE и преобразует его в инструкции (команды) плоттера (чертежного устройства).
При проектировании платы контроллера были использованы все перечисленные выше программы системы. Последовательность действий, выполняемых при проектировании печатной платы, приведена на рисунке 2.1.1.
Вручную было произведено лишь размещение элементов на печатной плате. Это связано с наличием на плате контроллера элементов работающих с повышенным напряжением (измерительные цепи контроллера), которые необходимо было разместить рядом с разъемом. По этой же причине после автоматической трассировки ширина печатных проводников этой цепи была вручную увеличена.
Плата тиристорного управления ввиду своей необычности проектировалась непосредственно в PCCARD. Это позволило оптимально расположить элементы и назначить ширину проводников с учетом протекающих по ним токов.
