разработка методики автоматизированного проектирования печатных
Основная цель работы – разработка методики автоматизированного проектирования печатных плат в среде топологического трассировщика FreeStyle Router. Система FreeStyle Router построена на принципах, совершенно отличающихся от ранее используемых (Grid-Based и Shape-Based – технологий), поэтому при ее эксплуатации могут возникать некоторые трудности даже у конструкторов, имеющих опыт работы в других САПР. На основе анализа систем, выполняющих процесс трассировки соединений: QuickRoute (ACCEL Technologies), PRO Route, Specctra (Cadence) PC Route и FreeStyle Router удалось выделить и описать особенности, присущие топологическому трассировщику .
Программный комплекс FreeStyle Router объединяет в себе высокопроизводительный бессеточный трассировщик печатных плат SpeedWay и корректор FreeStyle. Трассировщик SpeedWay изотропен, то есть не выделяет никакие направления, не пользуется никакими ортогональными сетками. Моделью коммутационного пространства служит триангуляция Делоне, а для определения маршрутов проводников применяется алгоритм оптимального поиска Нильсона. Корректор FreeStyle предназначен для вычисления точной, оптимальной формы печатных проводников. Результирующие проводники огибают препятствия с необходимыми зазорами по дугам окружностей, а с одной дуги на другую переходят вдоль отрезков прямых. Таким образом, суммарная длина проводников становится минимальной для заданной топологии (относительного расположения).
Рассмотрим особенности проектирования печатных плат на этапах трассировки и коррекции.
1) Особенности стиля трассировки:
Автоматическая трассировка проводников выполняется согласно заранее установленным правилам - стилю. Он (стиль) позволяет настроить программу в соответствии с теми технологическими требованиями, которые предъявляются к трассировке конкретной платы.
Исходным файлом для системы FreeStyle Router является файл обмена данными формата PDIF. При использовании данных, полученных от других САПР (PCAD, ACCEL EDA и др.), может возникнуть необходимость их корректировки, связанная прежде всего с тем, что в указанных САПР допускается некорректное описание данных.
При определении правил трассировки цепей, в системе FreeStyle Router помимо установки номинального зазора задается минимальный, причем трассировщик будет стараться в процессе оптимизации выдерживать номинальные зазоры между проводниками. Если же для этого не будет возможности, система начнет уменьшать его вплоть до минимального, создавая таким образом «узкие места». Узкие места индицируются в процессе трассировки, и могут быть затем ликвидированы путем перемещения компонентов.
2) Особенности трассировщика SpeedWay:
Большое значение на качество трассировки оказывает удачное расположение компонентов на плате. В системе FreeStyle Router есть ряд функций, позволяющих приблизится к оптимальному размещению.
Поскольку алгоритмы, лежащие в основе этой системы дают возможность получить 100%-ую разводку за 1-2 секунды, на этапе размещение целесообразно использовать псевдооднослойную трассировку – трассировка всех проводников в одном слое (рис. 63). По рисунку получившийся разводки, можно легко определить места скученности трасс и еще до начала основного процесса трассировки ликвидировать их. Потенциально узкие места будут подсвечиваться автоматически.
Трассировка соединений может быть выполнена в двух режимах: Full check и Weak check. Full check - полный контроль - при трассировке в этом режиме происходит полное соблюдение всех введенных ранее ограничений. В случае трассировки в режиме Weak check разрешена перегрузка между модулями, то есть допустимы нарушения ограничений с учетом того, что незафиксированные компоненты считаются подвижными, и узкие места будут ликвидированы путем перемещения компонентов во время процесса оптимизации.
Рис. 63
Псевдо –
однослойная
разводка
Система автоматически отбирает наиболее удачные варианты разводки и сохраняет их под именами vvv_lll. fsb, где vvv - число переходных отверстий, а lll - суммарная длина проводников в сантиметрах. Автосохранение начинается только после прохода одного цикла оптимизации, то есть все цепи были единожды переразведены по-новому.
В таблице сохраненных вариантов, обычно, присутствует не один вариант, а несколько – в одних случаях есть преимущество в длине, в других – в количестве переходов. В зависимости от того, какой параметр наиболее важен пользователю - общая длина или количество переходов, будет сделан соответствующий выбор.
3) Особенности корректора FreeStyle:
Как уже отмечалось, корректор FreeStyle применяется для улучшения лэйаута разведенной платы. Перемещение компонентов, переходных отверстий и ветвлений выполняется для уменьшения длины проводников, обеспечения заданных зазоров (ликвидация узких мест), а также для уменьшения площади платы, занятой компонентами. Перемещение может выполняться либо вручную, либо автоматически. Функция автоматического сдвига компонентов – универсальная функция топологического трассировщика.
Для перемещения компонентов лучше использовать комбинированную стратегию, заключающуюся в сочетании автоматических и ручных этапов. Для уменьшения площади платы рекомендуется включить «дрейф» в нужную сторону. Компоненты, которые не должны автоматически перемещаться, следует зафиксировать. Хочется отметить, что на данном этапе не происходит изменения топологического расположения проводников.
