Литература / Иллюстрированный самоучитель по OrCAD / Glava7 / 2
.HTMГлава 7. Программа автоматизации проектирования печатных плат SPECCTRA 9 Часть II
7.4.3. Интерактивное размещение компонентов
7.4.4. Примеры размещения компонентов
7.5. Трассировка проводников
7.5.1. Основные понятия
7.5.2. Автоматическая трассировка
7.5.3. Интерактивная трассировка
Глава 7.
Программа автоматизации проектирования печатных плат Часть II
7.4.3. Интерактивное размещение компонентов
Нажатие правой кнопки мыши переводит программу в режим интерактивного размещения компонентов, который управляется с помощью всплывающего меню:
INTERACTIVE PLACE (Интерактивное размещение)
Setup... — задание глобальных параметров размещения компонентов
Select (режим выбора):
- Сотр Mode — выбор компонентов,
- Gate Mode — выбор секций компонентов,
- Subgate Mode — выбор подсекций,
- Pin Mode — выбор выводов компонентов,
- Terminator Mode — выбор конечных точек для разводки Daisy Cain;
Unselect All Objects — отмена выбора всех объектов;
Measure Mode - измерение расстояний;
Measure Options (применение специальных знаков для повышения точности измерений):
- Alignment Marks — включение/выключение отображения значков для выравнивания компонентов,
- Snap Angle: All — разрешения поворота указателя на любой угол,
- Snap Angle: 45 — разрешения поворота указателя на угол, кратный 45°;
Place Components (размещение компонентов):
- Place Connect. Mode — последовательное размещение компонентов, находящихся вне контура печатной платы, в порядке убывания количества связей, курсор автоматически выбирает компонент с наибольшей плотностью связей,
- Guided Place Overlap Allowed Mode — последовательное размещение компонентов, находящихся вне контура ПП, в порядке убывания количества связей с указанием рекомендуемого расположения, при этом не обращается внимание на возможное перекрытие компонентов,
- Guided Place Connect. Mode -- последовательное размещение компонентов, находящихся вне контура печатной платы, в порядке убывания количества связей с указанием рекомендуемого расположения,
- XY Location... — размещение компонента в точку с указанными координатами X, Y,
- Place List Mode... — размещение компонентов в порядке, указанном в составленном ранее списке;
Move Comp Mode - перемещение компонента;
Push Comp Mode - перемещение компонента со сдвигом мешающих компонентов;
Pivot Comp Mode - вращение компонента;
Flip Comp Mode Trade Comp Mode Align Comp Mode
— перемещение компонента на другую сторону ПП;
— перестановка двух любых компонентов;
— выравнивание компонентов;
Swap (перестановка логически эквивалентных объектов):
- Gate Mode — перестановка эквивалентных секций компонентов,
- Subgate Mode — перестановка эквивалентных выводов внутри секции,
- Pin Mode — перестановка эквивалентных выводов,
- Terminator Mode — перестановка эквивалентных конечных точек;
Undo — отмена последней команды.
В интерактивном режиме сначала выполняется команда Setup для задания глобальных параметров размещения компонентов:
РСВ Placement Grid — шаг эквидистантной глобальной сетки размещения компонентов на ПП согласно правилу низшего уровня РСВ. Значение О означает отказ от определения сетки. Задание индивидуальных сеток размещения компонентов со штыревыми выводами и пленарных компонентов производится по команде Rules>PCB/Placement Grids;
РСВ Placement Spacing — допустимый зазор между любыми компонентами на всей ПП или отдельно на ее верхней и нижней сторонах согласно правилу уровня РСВ. Значение —1 означает отказ от определения зазора. Задание разных зазоров между компонентами со штыревыми и пленарными выводами производится по команде Rules>PCB/Spacing;
Pointer Style (тип указателя):
- 90/45 Degree Crosshair — перекрестье во весь экран,
- Cursor Only — обычный курсор;
High Speed — контроль в процессе размещения компонентов за возможностью прокладки проводников заданной длины или имеющих ограничение на длину. По умолчанию эта опция выключена;
Consider Secondary Connection — учет всех связей, соединяющих малый компонент с двумя большими с помощью различных цепей (при выключении этого флага SPECCTRA размещает большие компоненты вместе);
Rebuild Power Net — перестроение оптимальным образом цепей подключения источников питания при выполнении операций интерактивного размещения компонентов;
Align Reference (задание расположения точки, относительно которой выравниваются компоненты):
- Upper Left/Right Pin — верхний левый/правый вывод компонента,
- Lower Left/Right Pin — нижний левый/правый вывод компонента,
- Center/Origin — центр компонента/точка привязки компонента;
Shove for Move — включения режима расталкивания для обеспечения необходимого свободного места при перемещении одного из компонентов (по умолчанию эта опция выключена). Если эта опция включена, то при выполнении команд Move (сдвинуть), Pivot (повернуть) и Flip (перенести на другую сторону ПП) будет сделана попытка сдвинуть мешающие компоненты без нарушения допустимых зазоров. Если это не удастся, то компонент будет возвращен на первоначальное место;
Show Move Vector — отображение вектора, показывающего направление связей текущего компонента;
Move Component (выбор точки привязки при перемещении компонентов):
- At Pointer — текущие точки выбора отдельных компонентов,
- At Working Origin (задание точки «привязки» курсора): Center — к центру компонента (устанавливается по умолчанию), Origin — к точке, указанной в редакторе OrCAD Layout;
Move Direction (разрешенное направление перемещения компонентов):
- All — любое направление,
- X, Y — по оси X или Y (поочередно),
- X Only — только по оси X,
- Y Only — только по оси У;
Move With Wires (разрешение перемещать компоненты вместе с проводниками в режиме Move Comp Mode или при выполнении команды relocate):
- No Wire Moved — удаление всех подсоединенных проводников,
- Extend or Remove Wires — удаление всех подсоединенных проводников кроме параллельных направлению перемещения компонента (по горизонтали или по вертикали только при выборе опции X, Y в разделе Move Direction),
- Extend Wires Only — удаление только проводников, расположенных параллельно направлению перемещения компонента (по горизонтали или по вертикали при выборе опции X, Y в разделе Move Direction),
- Reconnect Wires — запрет удаления подсоединенных проводников при выборе опции All в разделе Move Direction.
Многие команды меню INTERACTIVE PLACE, переключающие режимы размещения, имеют разворачивающиеся подменю. Например, в режиме Move Component Mode перемещаемый компонент выбирается щелчком левой кнопки мыши, он перемещается движением курсора, щелчок правой кнопки разворачивает меню для продолжения редактирования. Фиксация положения компонента выполняется повторным щелчком левой кнопки мыши.
Таблица 7.5. Меню режимов интерактивного размещения
Команда меню
Назначение
MOVE COMPONENT MODE
Pivot Mode
Вращение компонента:
180
на угол с дискретностью 180°
90
на угол с дискретностью 90°
45
на угол с дискретностью 45°
1
на угол с дискретностью 1 O
Flip
Перенос на противоположную сторону ПП
Setup:
Переход в меню Placement Setup
Move Setup:
Назначение угла поворота компонента нажатием клавиши [Пробел]
Cancel
Отмена операции
GUIDED CONNECTIVITY MODE
Pivot Mode
Угол поворота компонента:
180
с дискретностью 180°
90
с дискретностью 90°
45
с дискретностью 45°
1
с дискретностью 1 O
Flip
Перенос на противоположную сторону ПП
Toggle Guide
Отскок в сторону для повторения операции
Accept System Location
Размещение компонента в рекомендованное положение
Exit To Move Сотр. Mode
Возвращение в режим Move Сотр. Mode
PUSH COMP MODE
Cancel
Отмена операции
PIVOT COMP MODE
180
Вращение компонента на угол с дискретностью 180°
90
Вращение компонента на угол с дискретностью 90°
45
Вращение компонента на угол с дискретностью 45°
1
Вращение компонента на угол с дискретностью 1 O
Cancel
Отмена операции
При выборе компонента для перемещении высвечивается его позиционное обозначение (Reference Designator) и крестиком желтого цвета помечается точка привязки.
По завершении размещения компонентов полезно выполнить команду Rules>Check Rules для проверки соблюдения заданных ранее правил. Места замеченных нарушений правил проектирования помечаются цветными метками и пунктирными линиями. При выборе подкоманды Placement проверяется соблюдение только правил размещения компонентов: согласование текущего расположения и ориентации компонентов с заданными. Компоненты, которые размещены с нарушением правил, заключаются в прямоугольную рамку со значками в виде ромбов по углам. При выборе подкоманды АИ дополнительно проверяются правила трассировки проводников:
соблюдение допустимых зазоров (нарушения помечаются знаком в виде ромба);
отсутствие пересечений (пересечения помечаются прямоугольной рамкой);
соблюдение заданной длины отдельных цепей (цепи неправильной длины помечаются желтой пунктирной линией).
Для анализа конфликтов выбирается один или несколько вовлеченных в них объектов и выполняется команда Report>Specify>Conflicts — Placement для составления текстового отчета. Если перед выполнением этой команды ни один объект не вьГбран, то в отчет заносится информация о всех конфликтах размещения компонентов на ПП.
7.4.4. Примеры размещения компонентов
Рассмотрим стандартные приемы размещения компонентов в интерактивном режиме на примере, поставляемом вместе с программой SPECCTRA (находится в каталоге \Tutorial).
Предварительное размещение разъемов и других компонентов. Загрузим проект Lesson2.dsn и после задания правил размещения приступим к размещению разъемов и других критичных компонентов. Сначала нужно вывести на экран позиционные обозначения всех компонентов на обеих сторонах ПП по команде View>Labels (пометив строки Ref Des и Side Both). Далее нажимается правая кнопка мыши и в выпадающем меню выбирается команда Place Components>XY Location. В диалоговом окне этой команды приведен список позиционных компонентов проекта, в котором сначала выберем разъем Л и на панелях X, Y введем координаты его размещения X = 1.8, Y = 8.8 и нажмем на панель Apply. Далее выберем разъем J2 и введем его координаты X = 4.1, Y = 6.5. В заключение поставим на ПП большую ИС U9: X = 3.1, Y = 6.9, в результате получим ПП.
На следующем этапе разместим ряд компонентов, задавая их списком Components>Place List Mode. На строке Сотр List приведем список позиционных обозначений размещаемых компонентов:
С1 С2 СЗ С4
После нажатия на панель ОК курсор «привязывается» к первому компоненту из списка С1. Его необходимо повернуть на 90°, для чего выбирается команда Pivot Mode>90, и в результате на экране появляется короткая ось, поворачиваемая движением курсора — текущий угол поворота отображается на строке состояний после символов DR (Delta Rotation). Вращение завершается нажатием левой кнопки мыши, после чего движением курсора компонент перемещается на нужное место (в данном примере конденсатор С1 размещается слева от разъема J1). После фиксации расположения компонента щелчком левой кнопки, курсор автоматически «привязывается» к следующему компоненту списка. По завершении размещения четырех компонентов, зафиксируем все размещенные компоненты по команде Edit>Lock Components (выбор фиксируемых компонентов из списка) или Edit>Lock Components Mode (выбор фиксируемых компонентов щелчком курсора или в окне) — контуры зафиксированных компонентов меняют окраску.
Автоматическое размещение больших компонентов. Предварительно по команде Define>Keepout>Draw Mode нарисуем границы областей, запрещенных для размещения компонентов. Граница рисуется в виде многоугольника, фиксируя каждую вершину щелчком курсора, или в виде прямоугольника, фиксируя его противоположные вершины. По завершении рисования каждой области выполняется команда выпадающего меню Define Polygon As Keepout — и после задания типа области запрета (Place) и слоя размещения (All Signal Layers) на нее наносится штриховка. Чтобы рисованию областей запрета не мешали линии связи, их изображения удаляются командой View>Guides>Off или выключением слоя Guides. В результате ПП приобретает вид.
Большие компоненты (имеющие 4 и более выводов) размещаются по команде Autoplac>lnitPlace Large Components. В диалоговом окне этой команды указывают параметры размещения.
Улучшение размещения. После завершения начального размещения компонентов приступают к их перестановкам для снижения плотности размещения компонентов и уменьшения числа пересечений трасс и их общей длины. В диалоговом окне команды Autoplace>Interchange Components выбираются параметры перестановок (для перестановок больших компонентов Component Type = Large) и указывается количество проходов (обычно достаточно Passes = 8).
Кроме того, можно дополнительно выровнять компоненты, выбрав в выпадающем меню INTERACTIVE PLACE режим Align Mode . Выравниваемые компоненты (один или несколько) сначала заключаются в окно, после чего щелчком курсора выбирается опорный компонент, по которому нужно выровнять выбранные по оси X или Y .
Из других вспомогательных операций рассмотрим сдвиг (Move) и зеркальное отображение (Flip). Для перехода в режим сдвига компонента выбирают строку Move Comp Mode выпадающего меню INTERACTIVE PLACE, открываемого щелчком правой кнопки мыши, или нажимают пиктограмму . Компонент выбирается щелчком левой кнопки мыши и перемещается движением курсора (кнопку можно отпустить). При этом нажатие клавиши Пробел поворачивает компонент на угол, величина которого задается в диалоговом окне команды Move Setup (список команд выпадающего меню режима MOVE COMPONENT MODE приведен в табл. 7.5. Выбор команды Flip этого меню переносит компонент на противоположную сторону ПП. Перемещаемый компонент фиксируется повторным щелчком левой кнопки. Непосредственное перемещение выбранного компонента выполняется в режиме Flip Comp Mode щелчком левой кнопки.
В заключение рассмотрим размещение компонентов по образцу. Допустим, что конденсатор С5 расположен определенным образом относительно большого компонента U1 (выводы питания Р этих планарных компонентов расположены друг под другом). SPECCTRA может запомнить их взаимное расположение и затем разместить другие малые компоненты того же типа таким же образом относительно соответствующих больших компонентов. Для этого на этапе обучения выберем размещенные компоненты Ul, C5 в окне и выполним команду Autoplace>Small Comp Pattern>Learn. После этого выберем команду Select>Images>Set Image Mode и щелкнем курсором по U1 — в результате будут выбраны все экземпляры однотипных больших компонентов U1, U2, U3 и U4. После этого по команде Autoplace>Small Comp Pattern>Apply to Selected конденсаторы C6, C7 и C8 будут помещены рядом с U2, U3 и U4 согласно образцу.
7.5. Трассировка проводников
7.5.1. Основные понятия
Программа SPECCTRA успешно трассирует ПП большой сложности благодаря применению нового принципа представления графических данных, так называемой ShapeBased-технологии (см. разд. 7.1). За счет этого повышается эффективность трассировки ПП с высокой плотностью расположения компонентов и обеспечивается тонкая настройка стратегии трассировки.
Автотрассировщик SPECCTRA использует адаптивные алгоритмы, реализуемые за несколько проходов трассировки. На первом проходе выполняется соединение абсолютно всех проводников без обращения внимания на возможные конфликты, заключающиеся в пересечении проводников на одном слое и нарушении зазоров. На каждом последующем проходе автотрассировщик пытается уменьшить число конфликтов, разрывая и прокладывая вновь связи (метод Rip-up-and-retry) и проталкивая проводники, раздвигая соседние (метод Push-and-shove).
Информация о конфликтах на текущем проходе трассировки используется для «обучения» — изменения весовых коэффициентов (штрафов) так, чтобы уменьшить число конфликтов на следующем проходе.
Всем объектам ПП присваивается определенный уровень иерархии, и вводятся правила трассировки, составляющие ее стратегию. В результате можно, например, автоматически проложить трассу, состоящую из сегментов разной ширины. В стратегию трассировки можно включить большое количество подкоманд, задающих способы изгиба трасс, цен.трирование проводников и другие особенности стиля разводки конкретной ПП. Перечень правил трассировки в порядке возрастания приоритета приведен в табл. 7.6.
Таблица 7.6. Правила трассировки проводников
Правило трассировки
Описание
РСВ (имеет низший приоритет)
Глобальные правила трассировки на всей ПП; устанавливаются параметры: ширина проводников и зазоры между объектами, правила прокладки проводников и др.
LAYER
Правила трассировки на отдельных слоях
CLASS
Правила трассировки групп цепей, объединенных в классы
CLASS LAYER
Правила трассировки цепей на определенном слое
GROUP_SET
Правила трассировки группы сегментов цепей .
GROUP_SET LAYER
Правила трассировки группы сегментов цепей, расположенных на определенном слое
NET
Правила трассировки индивидуальных цепей
NET LAYER
Правила трассировки индивидуальных цепей, расположенных на определенных слоях
GROUP
Правила трассировки группы сегментов цепей
GROUP LAYER
Правила трассировки группы сегментов цепей, расположенных на определенных слоях
FROMTO
Правила трассировки участков цепи, соединяющих отдельные выводы
FROMTO LAYER
Правила трассировки участков цепи, соединяющих отдельные выводы на определенном слое
CLASS to CLASS
Правила трассировки двух выделенных классов цепей
CLASS to CLASS LAYER
Правила трассировки двух выделенных классов цепей, находящихся на одном слое
PADSTACK
Зазоры между стеками контактных площадок и другими объектами
REGION
Ширина проводников и зазоры между объектами в заданной области
REGION CLASS
Ширина проводников определенного класса и зазоры между объектами в заданной области
REGION NET
Ширина проводников определенной цепи и зазоры между объектами в заданной области
REGION CLASS_CLASS (высший приоритет)
Ширина проводников определенного класса и зазоры между объектами разных классов в заданной области
Приведем краткое описание основных понятий, используемых при трассировке проводников.
Конфликты. На начальных проходах автоматической трассировки пытаются выполнить все соединения, не обращая внимание на возникающие конфликты, которые будут разрешены в дальнейшем. Графически конфликты помечаются пунктирными прямоугольниками и ромбами.
Сглаживание изгибов проводников. Два примыкающих взаимно ортогональных проводника образуют изгибы, которые могут быть сглажены по диагонали или по дуге.
Спрямление выступов и уступов проводников. Для улучшения технологичности платы без повторной разводки проводников производится их спрямление.
Центрирование сегментов проводников. Сегменты проводников сдвигаются таким образом, чтобы они были расположены на равном расстоянии между соседними выводами компонентов .
Расталкивание проводников. При перемещении проводников, компонентов и других объектов они отталкивают мешающие проводники с соблюдением допустимых зазоров.
После огибания вывода и расталкивания проводников
Автоматическое определение возможных вариантов продолжения трассировки. В процессе интерактивной трассировки предлагаются возможные направления завершения трассировки проводника и места расположения ПО.
Подключение проводников к выводам планарных компонентов. Для подключения проводников к контактным площадкам планарных компонентов генерируются короткие сегменты, заканчивающиеся ПО, — так называемые стрингеры (термин стрингер принят в P-CAD, в SPECCTRA используется понятие escape wire). Допускается также располагать ПО непосредственно на КП.
Особенности трассировки высокочастотных цепей. Контролируется максимальная длина параллельных сегментов, расположенных на одном или смежных слоях, для уменьшения уровня перекрестных искажений и наведенного шума. Высокочастотные цепи экранируются цепями питания или «земли» . Имеется возможность провести симметричные трассы — так называемые дифференциальные цепи.
Использование перемычек и навесных проводников. По команде wirebond вокруг КП ИС, к которым должны быть подведены проводники навесного монтажа при использовании гибридной технологии, автоматически генерируются дополнительные КП bond site .
Техника трассировки. При выполнении автоматической трассировки проводников представляется возможность выбора техники трассировки.
В табл. 7.7 приведены списки команд меню программы SPECCTRA в режиме трассировки проводников.
Таблица 7.7. Команды программы SPECCTRA в режиме трассировки проводников
Команда
Назначение
Меню File (Файл)
Read
Чтение файлов:
Wires...
Информация о трассах и ПО (расширение имени файла *.W)
Routes...
Информация о цепях, трассах и ПО (*.RTE)
Keepouts...
Информация о барьерах (*.SES)
Write
Запись файлов:
Wires...
Информация о проводниках и ПО (для продолжения трассировки в другом сеансе, расширение имени файла *.W)
Routes...
Информация о цепях, проводниках и ПО (для передачи данных о результатах трассировки обратно в OrCAD Layout или продолжении трассировки в другом сеансе, расширение имени файла *.RTE)
Nerwork...
Список соединений
Conflicts...
Сообщения о конфликтах (пересечениях проводников, нарушениях зазоров)
Padstacks...
Описания стеков КП всех штыревых и пленарных выводов и ПО
Corners...
Список координат всех точек излома трасс под прямым углом
Rules Did File-
Открытие окна для контроля записи в файл *.RUL правил трассировки
Session...
Выходной файл SPECCTRA (*.SES). Содержит имя файла исходной ПП и результаты размещения и трассировки
Environment...
Запись в файлы палитры цветов и назначений «горячих» клавиш
Execute Do File...
Выполнение Do-файла команд
AutoSave...
Управление автоматическим сохранением файла данных о проводниках после каждого прохода трассировки
BestSave...
Автоматическое сохранение файла данных о проводниках после каждого прохода трассировки при улучшении трассировки
Did File...
Включение /выключение режима записи всех команд в Did-файл протокола, информация об имени этого файла
Status File...
Текущие результаты трассировки (в файле monitor. sts)
Release Licenses...
Просмотр списка сетевых лицензий и освобождение ряда из них
Placement Mode
Переход в режим размещения компонентов
Команда
Назначение
Quit... (Alt+F4)
Завершение работы
Меню Edit (Редактирование)
Undo (Ctrl+Z)
Восстановление последнего удаленного объекта (откат назад)
Redo (Ctrl+A)
Восстановление предыдущей операции Undo (откат вперед)
Delete Wires
Удаление проводников (не зафиксированных и не указанных в команде protect):
Selected
Выбранных курсором цепей
All Wires
Всех цепей
By Net List...
Выбранных из списка цепей
Conflicts...
Одной из двух цепей (от вывода до вывода), вовлеченных в каждый конфликт
Incomplete Wires
Не полностью проведенные цепи
Incomplete Wires By Net List...
Не полностью проведенные цепи, выбираемые из списка
Redundant Wires
Лишних проводников (проложенных вручную)
Delete Wiring Polygons
Удаление полигонов:
Selected
Выбранных
All
Всех
Delete All Fences
Удаление всех областей запрета трассировки
Delete All Testpoints
Удаление всех атрибутов контрольных точек ПО и удаление проводников и ПО, добавленных для образования контрольных точек
Delete All Wirebonds
Удаление всех перемычек, сгенерированных по команде AutoRoute>Pre Route>Wirebonds
Delete Redundant Pseudopins
Удаление всех ненужных псевдовыводов, созданных в режиме Cut Segment Mode
[Un] Fix Groups...
Освобождение /фиксация изолированных групп, предотвращая их трассировку
[Un] Fix Nets...
Освобождение /фиксация выбранных предварительно цепей. Фиксированные цепи помечаются тонкой белой линий и они полностью изолированы — автотрассировщик не может передвигать их сегменты и подключать трассы
[Un] Fix Nets By Class List...
Освобождение /фиксация классов цепей, выбираемых из списка классов
[Un] Protect
Защита/освобождение выбранных предварительно цепей. Защищенные цепи помечаются тонкой белой линий; они не могут быть передвинуты, но к ним можно подключать другие трассы:
All Testpoints...
Защита/освобождение всех точек тестирования
All Vias...
Защита /освобождение всех ПО
Selected Wiring Polygons...
Защита/освобождение всех полигонов
Команда
Назначение
[Un] Protect
Wires By Class List...
Защита /освобождение цепей, принадлежащих классам цепей
Wires By Layer List...
Защита /освобождение цепей, находящихся на определенных сигнальных слоях
Wires By Net
Защита /освобождение цепей, заданных по именам
Point Route Selected Guide
Трассировка соединений двух выводов, выбранных предварительно по команде Select>Guides
Rules Did File...
Открытие окна для контроля записи правил трассировки в файл (расширение имени файла *.RUL)
Меню View (Просмотр)
(как в табл. 7.3)
Меню Select (Выбор объектов)
Components
Выбор компонентов для контроля подключения цепей в процессе автотрассировки:
Sel Comp Mode
Режим выбора компонента щелчком левой кнопки мыши или выбором в окне
Select All
Выбор всех компонентов платы