Технологии в электронной промышленности №3'2008

Пакет CADSTAR. Урок 18. Редактор печатных плат системы CADSTAR: трассировщик P.R.Editor XR. Основы управления автоматической разводкой

Юрий Потапов

Сергей Прокопенко


На предыдущем занятии мы научились работать с атрибутами объектов печатной платы, которые представляют собой один из важнейших элементов управления процессом трассировки. Сейчас мы готовы приступить к выполнению простейших приемов автотрассировки. Мы научимся запускать программу автотрассировки, выбирать цепи или области платы для трассировки, отменять выполненную разводку, а также исследуем ряд опций трассировщика: Push aside, Contour following и Effort.

Для работы нам потребуется специальный пример Preditor1.pcb, который входит в комплект стандартной поставки программы CADSTAR.

  1. Находясь в редакторе плат системы CADSTAR выполним команду меню FileOpen, в появившемся окне выберем папку Self Teach и в ней файл Preditor1.pcb, после чего нажмем кнопку «Открыть». Откроется окно редактора печатных плат с выбранным проектом.
  2. Выполним команду меню ViewView All или нажмем кнопку на панели инструментов.
  3. Выполним команду меню ToolsPREditor XR.
  4. В появившемся на экране диалоговом окне RIF Export Option нажмем кнопку OK.
  5. В появившемся на экране окне отчета нажмем кнопку Close и закроем его.

На экране откроется окно программы P.R.Editor XR, в котором будет отображаться выбранный нами проект печатной платы.

Настройки безопасности

Прежде чем приступать к трассировке топологии, необходимо выполнить ряд вспомогательных настроек, связанных с обеспечением безопасности проектных данных. Во время работы над проектом могут произойти различные непредвиденные обстоятельства, например, ошибка пользователя или выключение электроэнергии. Специальные средства позволяют сохранить текущие проектные данные, а также лучший вариант трассировки.

Что подразумевается под понятием «лучший вариант трассировки» (Best Pass)? Во время многопроходной автоматической трассировки, особенно для сложной топологии, есть вероятность выполнения проходов (например, прорисовка стрингеров, автоматическая разводка, сглаживание или размещение контрольных точек), в ходе которых возникают нарушения или ошибки. Система автоматически отслеживает количество нарушений и сохраняет вариант с их наименьшим количеством, считая его лучшим.

1. Выполним команду меню ConfigureSecurity.

На экране появится диалоговое окно Security, показанное на рис. 1. Здесь в верхней части настраивается периодичность автоматического сохранения резервной копии. Включение опции Save security copy every XXXX minutes активирует таймер, выполняющий автосохранение. Таймер игнорирует длительные периоды бездействия, превышающие 2 минуты. После загрузки проекта таймер не запускается до тех пор, пока пользователь не внесет изменения в проект. Сохранение резервной копии выполняется, только если система находится в том состоянии, чтобы это сделать. Например, сохранение не будет сделано во время ручной трассировки цепи или во время прохода автоматической разводки. Таймер резервного копирования продолжает работать во время автоматической трассировки. Если время, прошедшее с начала запуска прохода, больше, чем заданное время резервного копирования, то сохранение будет выполнено сразу по окончании прохода. Таймер сбрасывается в ноль после загрузки нового проекта, при сохранении текущего проекта под своим или новым именем через меню команды меню File.

Настройки безопасности автотрассировщика P.R.Editor XR

Опция Ask for confirmation before saving предписывает системе запрашивать подтверждение сохранения резервной копии (рис. 2). Если в ответ на запрос Take security copy now? («Сохранить резервную копию прямо сейчас?») нажать кнопку No, то сохранение выполнено не будет, а таймеры обнулятся.

Запрос на подтверждение резервного копирования

В средней части окна Security настраиваются критерии определения наилучшего варианта трассировки. Включение опции Save best pass предписывает системе сохранять наилучший вариант, который определяется по степени завершенности трассировки. Система также может использовать три дополнительных критерия: количество переходных отверстий (Number of Vias), число сегментов проводников (Number of segments) и суммарную длину проводников (Total length), которые включаются соответствующими опциями.

Общая логика работы системы следующая. Если степень завершенности трассировки увеличивается, то сохранение выполняется. Если степень завершенности останется неизменной, то рассматриваются вторичные критерии (если включены). Если они улучшаются, сохранение выполняется, в противном случае оно не выполняется. В зависимости от выбранных критериев, улучшением считается уменьшение числа переходных отверстий, меньшее число сегментов или сокращение общей длины дорожек. Расчеты количества переходных отверстий, числа сегментов или общей длины дорожек проводятся по всей плате.

Убедимся, что все настройки выполнены так, как показано на рис. 1, и, нажав кнопку OK, закроем окно Security.

При ручном сохранении проекта все файлы резервных копий, а также аварийные файлы автоматически удаляются. Относительно файлов лучшего варианта выдается запрос на их сохранение или удаление. При выборе решения сохранить файлы все имеющиеся файлы с такими же именами перезаписываются автоматически без дополнительного предупреждения.

Остается добавить, что все файлы резервных копий и лучших проходов имеют имя текущего проекта и различаются расширениями. Перечень используемых расширений файлов приведен в таблице.

Таблица. Расширения файлов резервного копирования
Расширения файлов резервного копирования

В зависимости от набора сохраненных файлов при загрузке проекта могут возникнуть три различных ситуации:

  • Есть только исходные файлы данных. В данном случае проект загружается обычным способом, который мы уже несколько раз наблюдали.
  • В папке проекта существуют файлы лучшего прохода или резервной копии. В этом случае на экране появится диалоговое окно Restore (рис. 3), предлагающее выбрать нужный вариант проекта.
  • Выбор варианта загрузки проекта при наличии файла лучшего прохода
  • В папке проекта существуют аварийные файлы. В этом случае на экране появится немного другое диалоговое окно Restore (рис. 4), предлагающее выбрать нужный вариант проекта.
  • Выбор варианта загрузки проекта при наличии аварийного файла

Несколько слов необходимо сказать о блокировании проектных файлов. Если какой-либо RIF-файл используется в настоящий момент программой P.R.Editor XR, то доступ к нему других пользователей блокируется. Блокировка осуществляется посредством создания файла с расширением .rlk в папке проекта …pcb outer. Аналогичным образом в папке проекта …pcb будет создан одноименный файл с расширением .flk, блокирующий доступ к FIF-файлу, содержащему информацию о размещении компонентов.

При окончании работы с проектом или закрытии программы P.R.Editor XR эти файлы автоматически удаляются. Однако при аварийном завершении работы они сохраняются и будут препятствовать повторной загрузке проекта. В этом случае блокирующие файлы нужно удалить вручную.

Не следует путать эти файлы с файлом с расширением .prk из папки …pcb, который сигнализирует о согласованности данных в RIF- и FIF-файлах. При отсутствии этого файла проект в программу P.R.Editor XR не будет загружен вообще.

Настройка программы автотрассировки

Настройка программы автотрассировки выполняется в окне Routing Tool Options, с которым мы познакомились ранее при изучении ручной трассировки.

  1. Выполним команду меню ConfigureRoutingRouting Tool.
  2. В появившемся окне Routing Tool Options нажмем кнопку Standart.

Все настройки в данном окне будут приведены в состояние по умолчанию (рис. 5). При трассировке будут разрешены: добавление переходных отверстий (Vias Allowed) и каплевидных контактных площадок (Auto Teardrop), расталкивание препятствий (Push Aside), а также трассировка с нарушениями (Errors Allowed). Ширина проводников при трассировке будет установлена согласно значению параметра Necked, стиль трассировки будет ортогональным (Angle 90). Будет выполнено 10 проходов (Passes) и 10 попыток (Effort).

Настройки автотрассировщика по умолчанию

Проделаем небольшое упражнение.

  1. В окне Routing Tool Options зададим количество проходов трассировки равным 1 и оставим включенной только одну опцию Vias Allowed (рис. 6).
  2. Настройки для одного прохода трассировки с добавлением переходных отверстий
  3. Нажмем кнопку OK и закроем окно.
  4. Выполним команду меню RoutingAutoroute или нажмем кнопку на панели инструментов.
  5. Выполним команду меню SelectModeWhole Net или нажмем кнопку на панели инструментов.
  6. Наведем указатель мыши на любую из линий связи, обозначающий неразведенную цепь, и выполним на ней щелчок левой кнопкой мыши.

Программа запустит процедуру трассировки указанной цепи, а на экране появится окно, содержащее отчет о ходе ее выполнения. По завершению трассировки программа предложит нам сохранить или удалить этот отчет. Сейчас данный отчет для нас не интересен, поэтому нажмем кнопку Discard и откажемся от его сохранения. Чтобы в ходе данного занятия многократно не нажимать эту кнопку, соответствующим образом настроим генератор отчетов.

  1. Выполним команду меню ConfigureUtilitiesReports.

В появившемся окне Report Options выполним все настройки, как показано на рис. 7, а именно: выключим опцию Screen, предписывающую системе выводить отчет на экран; включим опцию File, чтобы отчет выводился в файл, а также опцию Append, чтобы каждый новый отчет дописывался в существующий файл, а не поверх его (Overwrite).

Настройка генератора отчетов
  1. Нажав кнопку OK, сохраним сделанные установки и закроем окно.

Обратите внимание, система все еще будет находиться в режиме автотрассировки цепей целиком.

  1. Снова наведем указатель мыши на любую из линий связи, обозначающую неразведенную цепь, и выполним на ней щелчок левой кнопкой мыши.

Программа автоматически оттрассирует указанную цепь, отчет при этом будет сохраняться в файл … eportPreditor1.rep.

  1. Аналогичным образом разведем еще несколько цепей.

Теперь попробуем оттрассировать сразу несколько цепей в некоторой обрасти платы.

  1. Удерживая нажатой левую кнопку мыши, зададим окно охвата вокруг некоторой области платы, где присутствует много неразведенных цепей, например вокруг микросхем U33, U25 и U4.

Сразу после того как мы отпустим левую кнопку мыши, программа трассировки начнет разводить цепи, попавшие в указанную область, в результате чего будет получена топология, похожая на ту, что изображена на рис. 8.

Результат автоматической трассировки выделенной области

Если процесс трассировки необходимо принудительно прервать, то следует нажать клавишу ESC и в появившемся окне Operation Suspended (рис. 9) на вопрос Resume current operation? («Продолжить текущую операцию?»), нажав кнопку No, ответить «нет».

Прерывание процесса автотрассировки

Только что выполненную трассировку можно отменить. Для этого необходимо выполнить команду меню EditUndo или нажать комбинацию горячих клавиш CTRL+Z.

Далее нам следует научиться удалять полученную трассировку.

  1. Выполним команду меню RoutingUnroute или нажмем кнопку на панели инструментов.
  2. Выполним команду меню SelectModeItem или нажмем кнопку на панели инструментов.
  3. Наведем указатель мыши на любой из сегментов ранее разведенной цепи и выполним на нем щелчок левой кнопкой мыши.

Указанный сегмент будет удален, а вместо него на экране появится линия связи, сигнализирующая о разрыве в цепи.

  1. Изменим режим выделения, для чего выполним команду меню SelectModeNode-To-Node или нажмем кнопку на панели инструментов.
  2. Снова наведем указатель мыши на любой из сегментов ранее разведенной цепи и выполним на нем щелчок левой кнопкой мыши.

Теперь удален будет не только один сегмент, а весь участок цепи от вывода до вывода. Отменить трассировку всей цепи можно, изменив соответствующим образом режим выделения на Whole Net. Рекомендует проделать это в качестве самостоятельного упражнения.

Аналогично команде Autoroute, команда Unroute работает для выделенных областей платы.

  1. Удерживая нажатой левую кнопку мыши, зададим окно охвата вокруг некоторой разведенной области платы.

Трассировка всех незаблокированных цепей внутри указанной области будет отменена. Аналогичным образом можно отменить трассировку на всей плате. Для этого достаточно выполнить команду меню SelectAll или нажать комбинацию горячих клавиш CTRL+A.

Отметим, что команда меню EditDelete работает аналогично команде Unroute. При щелчке левой кнопкой мыши на проложенном проводнике его сегменты удаляются, но сама цепь сохраняется. Изучить работу команды Delete в разных режимах выделения мы рекомендуем в качестве самостоятельного упражнения.

В завершение упражнения следует отметить еще один способ управления программой автотрассировки.

  1. Выполним команду меню ConfigureRoutingTool Status.

На экране появится немодальное окно Tool Status (рис. 10). Настройки в этом окне дублируют некоторые настройки окна Routing Tool Options. Удобство в использовании окна Tool Status заключается в том, что его не нужно многократно открывать и закрывать. Например, чтобы включить режим проверки DRC «на лету», достаточно лишь включить соответствующую опцию Online DRC одним щелчком мыши.

Окно Tool Status

Контроль топологии цепи

Для цепей, соединяющих три и более выводов, может быть важна последовательность соединения выводов, а также топология ветвления цепи. Программа P.R.Editor XR имеет возможность управлять трассировкой таких цепей посредством соответствующих атрибутов net_topology, задаваемых на уровне всей платы (Board), класса цепей (Net Class) и отдельных цепей (Net).

Легко видеть, что для ряда цепей топология ветвления ordered задана на уровне цепей или классов цепей, о чем сигнализирует красный значок перед значением атрибута (рис. 11). Для других цепей топология ветвления была задана нами как Tpinvia на уровне платы только что, о чем сигнализирует синий значок. Как мы помним из предыдущего занятия, приоритет атрибутов, заданных на уровне цепей и классов цепей, выше, чем у заданных для всей платы.

Настройка атрибутов, определяющих топологию ветвления цепи

Функция обтекания контура (Contour Following)

Алгоритм автотрассировки в P.R.Editor XR является бессеточным и в своей работе использует метод прямоугольников. Метод достаточно хорошо описан в литературе, но если говорить кратко, суть его заключается в следующем: все свободное пространство печатной платы разбивается на прямоугольники, касающиеся стороны которых программа использует для поиска возможного пути трассировки. Как только такой путь найден, программа прокладывает проводники с использованием сетки трассировки и правил проектирования. В общем случае, путь трассировки прокладывается по центру прямоугольников разбиения, этим достигается максимально возможный зазор между проложенными проводниками.

При высокой плотности платы бывает полезно прокладывать проводники максимально близко к уже имеющимся препятствиям (проводникам, областям заливки, переходным отверстиям, контактным площадкам), чтобы оставить больше свободного места для последующей трассировки. Программа P.R.Editor XR имеет функцию Contour Following (огибание контура), при включении которой найденный путь трассировки будет прокладываться ближе к краям прямоугольников разбиения. При этом проводники будут иметь большее количество изгибов и переходных отверстий (рис. 12), что легко исправляется последующей процедурой сглаживания.

Работа функции Contour Following

Задание количества попыток трассировки (Effort)

Параметр Effort (количество попыток трассировки) из настроек программы трассировки указывает ей, насколько упорно автотрассировщик должен пытаться развести связь или цепь до отказа от попытки и перехода к следующей. Допустимые значения параметра лежат в диапазоне от 1 (слабые усилия) до 10 (высокие усилия). Обычно выбор значения параметра Effort является компромиссом между тем, как много времени мы хотим потратить на трассировку, и тем, насколько полными мы хотим видеть результаты разводки. Быстрый результат предполагает меньший процент завершенности трассировки.

Обычное для любой автоматической разводки значение параметра Effort по умолчанию указывается равным 10. Пользователь может задать меньшее значение количества попыток, но он должен понимать, что в этом случае разводка, возможно, не будет завершена на все 100%. В некоторых методах разводки предполагается сначала несколько проходов авторазводки с малым количеством попыток, а затем проходы с большим количеством попыток. Это может быть очень полезно для сложных задач разводки.

Проделаем небольшое упражнение и посмотрим, как настройка параметра Effort влияет на результаты трассировки:

  1. Выполним команду меню ConfigureRoutingRouting Tool.
  2. В появившемся окне Routing Tool Options в выпадающем списке Effort выберем значение 1 и нажмем кнопку OK.
  3. Выполним команду меню ViewFrame или нажмем кнопку на панели инструментов.
  4. С помощью мыши зададим окно охвата таким образом, чтобы на экране оптимально отображалась область платы с микросхемами U15, U19 и U39.
  5. Выполним команду меню RoutingAutoroute или нажмем кнопку на панели инструментов.
  6. Последовательно отрассируем цепи, начинающиеся на выводах 13, 14 и 15 микросхемы U19.

Программа относительно легко справится с этой задачей.

  1. Попробуем теперь оттрассировать цепи, начинающиеся на выводах 3, 6 и 7 микросхемы U19.

Система не сможет проложить проводники, так как ранее проложенные сегменты проводников являются препятствием для прокладки последующих, а заданное значение количества попыток (1) не позволяет программе повторно совершить попытку проложить трассы.

  1. Выполним команду меню ConfigureRoutingRouting Tool.
  2. В появившемся окне Routing Tool Options в выпадающем списке Effort выберем значение 10 и нажмем кнопку OK.
  3. Выполним команду меню RoutingAutoroute или нажмем кнопку на панели инструментов.
  4. Снова попробуем оттрассировать цепи, начинающиеся на выводах 3, 6 и 7 микросхемы U19.

Теперь программа без труда справится с этой задачей.

В завершение данного занятия нам остается только выйти из трассировщика P.R.Editor XR без сохранения текущих результатов.

  1. Выполним команду меню FileExit.
  2. В появившемся окне Save нажмем кнопку Discard.

На следующем занятии мы продолжим изучение различных приемов и настроек автоматической трассировки.

Другие статьи по этой теме


 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо

Рулонная штора с фотопечатью
Где дешевле Рулонные шторы? Я нашел здесь
roltec.ru
Сигнализация starline
Системы охранной сигнализации; надежная защита вашего дома
starline-saratov.ru
Электродвигатель
В продаже - Электродвигатель, низкие цены! Невостребованные остатки
uralemotor.ru