САПР RUS-CAD как вариант замещения импортных САПР печатных плат
Отметим также, что система ГРИФ‑4 прошла самую серьезную проверку функционирования в промышленной эксплуатации на предприятии оборонно-промышленного комплекса, каким является ОАО «ГСКБ «Алмаз-Антей». Также была проведена проверка свойств TopoR при его эксплуатации на многих отечественных и зарубежных предприятиях.
Основными требованиями, предъявляемыми к современным САПР печатных плат (ПП), являются:
- полная русификация системы;
- поддержка системы сквозного проектирования в реальном времени;
- возможность адаптации к технологии проектирования и производства ПП на конкретном предприятии;
- наличие отечественных и импортных баз данных электрорадиоизделий (ЭРИ) и поверхностно монтируемых компонентов (ПМК);
- наличие автоматического размещения ЭРИ и ПМК, а также интерактивной и автоматической трассировки ПП;
- автоматизированный выпуск эксплуатационной и конструкторской документации в соответствии с ГОСТ 1.123-93;
- возможность экспорта-импорта с другими САПР через список цепей и перечень элементов;
- расширение функциональности (наличие инструментов для моделирования схемы, контроля целостности сигналов на плате, проверки электромагнитной совместимости и т. д.);
- невысокая стоимость.
Стандартная САПР электронных модулей (по зарубежной терминологии система eCAD) должна реализовывать следующие этапы выполнения проектов:
- Разработку и ведение базы данных (БД) применяемых компонентов (в графических и текстовых форматах) как для формирования схемных данных, так и для решения конструкторских задач. В составе БД также необходимо иметь значительное число специализированных разделов, функционально связанных с реализацией отдельных аспектов выполняемых проектов электронных модулей, в том числе и отдельных прикладных программ (утилит). Исполнителем этапа могут быть средства ГРИФ‑4 в виде программного комплекса CompBox и/или менеджер библиотек DD-Librarian. Следует отметить, что автору не удалось получить достаточно информации о свойствах и возможностях библиотеки DD-Librarian. Дело в том, что средства библиотек в системе ГРИФ имеют сильно развитую структуру и ориентированы на хранение многих данных в форматах P‑CAD 200x.
- Этап формирования принципиальных и функциональных схем, с возможностью выполнения и других специализированных документов, в соответствии с требованиями государственных и международных стандартов. На этом же этапе необходимо иметь средства для формирования перечня компонентов (для конкретного проекта) и средства формирования списка соединений (обычно в простом текстовом виде, желательно в формате Tango P‑CAD). Исполнителем этапа могут быть средства P‑CAD (Schematic Entry) и/или редактор схем DD-Schematic.
- Этап функционального моделирования схемных решений для проектируемого электронного модуля. Исполнителем этапа могут быть средства PSpice и/или SimOne. Автору не удалось обнаружить полностью положительных отзывов от пользователей SimOne.
- Этап приема задания на конструктивное выполнение проекта, который содержит средства контроля исходных данных и предусматривает наличие заданных в схеме компонентов в конструкторской БД. C учетом опыта эксплуатации P‑CAD и ГРИФ‑4 в разрабатываемой САПР предусмотрены оба варианта библиотек компонентов, как интегрированной, так и не интегрированной. При успешном прохождении этапа контроля формируется набор компонентов («куча») и линии связей («гидов») компонентов между собой. Исполнителем этапа могут быть средства P‑CAD и ГРИФ‑4.
- Этап размещения компонентов на поле печатной платы как в автоматическом, так и в ручном режиме. Исполнителем этапа могут быть средства P‑CAD и TopoR, пакет SPECCTRA, отдельные специальные средства ГРИФ‑4 (пакет ППП), а также любая eCAD, имеющая импортно-экспортные средства обмена с P‑CAD 200x и средства реализации этапа размещения компонентов на плате.
- Этап трассировки как в автоматическом, так и в ручном режиме. Исполнителем этапа могут быть отдельные специальные средства TopoR, ГРИФ‑4 (пакет ППП), а также любая eCAD, имеющая импортно-экспортные средства обмена с P‑CAD 200x и средства реализации этапа трассировки связей компонентов на плате.
- Этап формирования и выпуска комплектов конструкторской документации (КД) на проект. Исполнителем этапа могут быть средства ГРИФ‑4, в частности пакет программ УВД и ППП ГРИФ‑4.
- Этап нормоконтроля и контроля со стороны заказчика проекта, по результатам которого производится корректировка как комплекта КД, так и зачастую собственно проектных данных. Исполнителем этапа корректировки могут быть средства любых рассмотренных выше подсистем, однако наиболее полные возможности имеют средства ГРИФ и P‑CAD 200x.
- Этап передачи проектных данных в отдел технической документации предприятия. Исполнителем этапа могут быть средства ГРИФ‑4 (это особенно важно для предприятий ОПК). ГРИФ позволяет осуществить выпуск полного комплекта КД в электронном виде, при этом существуют специальные программы для передачи проектных данных в отдел заказов предприятия и для расчета контрольных сумм хранимых проектов в техническом отделе.
Ниже приведены краткие описания средств и подсистем, рекомендуемых для реализации указанных этапов и ориентированных на создание в достаточно короткие сроки пилотного проекта отечественной eCAD. Исходные сведения для рекомендаций получены автором как результат собственного опыта, личных контактов с соответствующими специалистами, а также по данным публикаций в профильных журналах или по материалам из Интернета. Здесь логично упомянуть систему АСОНИКА (разработка научной школы «АСОНИКА» профессора Ю. Н. Кофанова), рекомендованную специальными руководящими документами МО РФ для замены испытаний электронной аппаратуры на ранних этапах проектирования. Эта система дополняет обычный перечень КД результатами расчетов и моделями, по которым такие расчеты проведены. Входящие в АСОНИКУ подсистемы позволяют моделировать электрические, тепловые, аэродинамические, механические и деградационные процессы в аппаратуре, осуществляют диагностическое моделирование, анализ показателей надежности, а также помогают интегрироваться с указанными выше САПР. С этой точки зрения АСОНИКА может рассматриваться как полноценный элемент отечественной eCAD. Однако, по-видимому, для этого потребуется разработка дополнительного информационного сопряжения процедур АСОНИКА предлагаемой САПР.
Менеджер библиотек DD-Librarian
Менеджер библиотек предназначен для организации БД электрорадиоизделий (ЭРИ) и включает всю необходимую информацию для соответствующих схемотехнических и (по утверждению авторов) конструкторских задач. Каждый компонент БД, представляющий ЭРИ САПР, может содержать условное графическое обозначение, посадочное место и модели для конкретных прикладных задач (моделирование и др.).
Как указано в рекламных проспектах, пользователь САПР имеет возможность организовать структуру библиотек по различным пользовательским характеристикам и отслеживать применяемость как компонентов, так и различных составных систем (символов, посадочных мест, контактных площадок). Компоненты БД могут содержать необходимую карточку с атрибутами для организации поиска ЭРИ в БД и для последующей автоматической генерации тестовой документации (перечень элементов, спецификации и др.). Дополнительно компонент может располагать ссылками на веб-ресурсы и на документы с техническим описанием ЭРИ в Datasheets, которые доступны как в БД, так впоследствии и в редакторе схем. К сожалению, авторы менеджера библиотек не сообщают о форматах данных и кодировки описаний компонентов в этой подсистеме, а также о количестве готовых к использованию компонентов (особенно в такой важной части, как описание конструкций компонентов для реализации этапов проектирования печатных плат).
Редактор схем DD-Schematic
Редактор схем (DD-Schematic) входит в состав системы сквозного проектирования электронных устройств Delta Design и реализует схемотехнический этап выполнения проекта электронного модуля. Он позволяет формировать схемы любого уровня сложности и иерархии с целью последующего создания списка соединений для соответствующих прикладных задач (проектирование платы, моделирование и др.).
Принципиальным отличием данного редактора от существующих аналогов (P‑CAD, OrCAD и др.) является развитый функционал графического редактора, который по своим возможностям приближается к механическим системам (AutoCAD, «Компас» и т. д.). Создание схемы ведется из компонентов единой библиотеки, при этом в любой момент можно проверить актуальность компонентов, используемых в проекте, если необходимо выполнить их обновление из БД. Как и в случае библиотек, авторы не сообщают о формате и кодировке файлов описаний схем.
ГРИФ‑4
ГРИФ‑4 представляет собой надстройку к системе проектирования ячеек радиоэлектронной аппаратуры на основе печатных плат. Система использует программные и информационные средства САПР PCAD 2000–2006, собственную базу данных проектирования и дополнительные программные средства, разработанные в отделе САПР ОАО «ГСКБ «Алмаз-Антей» с целью оптимизации и модернизации технологических процессов проектирования печатных плат (пакет прикладных программ ППП). ГРИФ имеет специальные уникальные средства формирования и хранения базы данных компонентов печатных плат (комплекс CompBox), средства контроля проектов (комплекс Inspector), средства ускоренного формирования и выпуска электронных комплектов КД на спроектированные ячейки и печатные платы (комплекс УВД). Перечисленные средства не имеют аналогов в известных отечественных и зарубежных САПР электронных модулей.
Успех при выполнении проектов печатных плат основывается на отработанных отечественных базах данных, библиотеках радиоэлектронных компонентов, платах стандартных и уникальных типоразмеров, а также на единых технологических процессах проектирования, которые устанавливаются в ранге стандартов предприятия. Особенностью ГРИФ является возможность использования как интегрированных, так и не интегрированных библиотек компонентов, что существенно упрощает технологический процесс проектирования печатных плат и выпуска конструкторской документации проекта.
САПР ГРИФ обеспечивает функционирование следующих технологических процессов проектирования:
- Процесс автоматизированного проектирования цифро-аналоговых ячеек РЭА на базе двух- и многослойных печатных плат различных стандартных и нестандартных типоразмеров.
- Процесс конструкторского проектирования микрополосковых СВЧ и гибридных (смешанных) ячеек на базе двухслойных печатных плат.
- Процесс автоматизированного проектирования объединительных двух- и многослойных печатных плат (ОПП).
При этом рекомендуется унификация ячеек в части конструкции планок (передних панелей ячеек) с элементами индикации, контроля и средств извлечения ячеек из блока, составляющими фронтальную часть таких ячеек.
Структура ГРИФ предполагает наличие двух составляющих логических уровней, обеспечивающих адаптивность САПР к различным типам САПР печатных плат и электронных модулей. При этом уровни БД и оболочки ГРИФ независимы от сменяемого ядра. Состав этих внешних логических уровней базируется на средствах САПР P‑CAD 2000–2006, дополненных собственными средствами ГРИФ, а в составе ядра может быть использована практически любая САПР печатных плат, содержащая программные средства для выполнения экспортно-импортных операций обмена данными с САПР P‑CAD. В настоящей статье в качестве сменяемого ядра более подробно рассматривается САПР TopoR‑6. На рис. 1 приведена структура объединенной САПР.
В составе оболочки ГРИФ‑4 предусмотрено решение следующих задач:
- формирование библиотек компонентов, типоразмеров плат, заготовок и шаблонов документов;
- ускоренный выпуск КД на модуль и ПП;
- широкое применение прикладных программ сервиса.
Главной особенностью процедур оболочки является обеспечение инвариантности относительно ядра САПР и форматов его данных. Такой подход позволяет, приняв однажды описания данных наиболее освоенной на предприятиях РФ САПР P‑CAD 200x в качестве основного формата, в дальнейшем успешно адаптировать процедуры оболочки при переходе к САПР с другими ядрами. Несомненное достоинство систем P‑CAD состоит в наличии двух вариантов представления данных о схемных и конструкторских описаниях компонентов, о проекте схемы и проекте печатной платы. Первый из них — простой текстовый формат (ASCII), а второй — двоичный формат. Первый формат является открытым (он опубликован разработчиками системы) и, как показала практика, наглядным, простым и понятным, что помогает создавать достаточно эффективные прикладные программы, при необходимости расширяющие функционал версий P‑CAD. Именно эти возможности, использованные в ГРИФ при формировании пакета прикладных программ ППП ГРИФ‑4, позволяют разработать пакет программ CompBox и предложить вариант унифицированного описания компонентов отечественной САПР. Эти разработки предлагается положить в основу реализации распределенной БД для координации создания единого формата библиотеки компонентов силами участников проекта и эксплуатации отечественной eCAD. При этом весьма существенно, что при работе в новой САПР любой пользователь P‑CAD 200x может реально сохранить ранее сформированные библиотеки компонентов. Предполагается, что создание описания нового компонента возможно единообразным способом с помощью средства CompBox, а сертификация такого описания предусмотрена в специальном центре. Более того, следует ориентироваться на формирование электронной модели для симуляции и конструктивных свойств нового компонента непосредственно предприятием — изготовителем компонента. Почему бы не помечтать?
В качестве унифицированной оболочки САПР в данной работе рассматривается система ГРИФ‑4, разработка и совершенствование которой производится в последние годы в процессе ее плановой эксплуатации. Представленный далее материал посвящен описанию состава средств и организации работы этой системы совместно с системами из упомянутого выше ряда САПР P‑CAD. Попутно надо отметить, что на сегодня этот формат (в кодировке ASCII) позволяет использовать в качестве ядра такие системы, как Spectra Expert System, Allegro и OrCAD фирмы Cadence Design System (США), САПР TopoR фирмы ООО «Эремекс» (Россия), САПР Altium Designer (Австралия).
Состав базы данных ГРИФ
В составе базы данных имеются библиотеки графики символов (условные графические обозначения — УГО) для выпуска СхЭ в соответствии с требованиями отечественных ГОСТов и руководящих документов предприятия, двух- и трехмерные графические описания корпусов компонентов в различных представлениях, библиотеки посадочных мест компонентов в РСВ‑формате, текстовые (неграфические) атрибуты, необходимые для формирования и выпуска перечней и спецификаций, реестры компонентов ЭРА, сгруппированные по типам, и соответствующие им имена условных графических обозначений на принципиальных схемах (УГО) и корпусов в каталоге, а также дополнительная нормативно-техническая информация. Здесь же расположены созданные для оптимизации работы САПР программные модули ГРИФ.
Одним из условий, обеспечивающих успешное выполнение основных этапов реализации проекта конструирования печатной платы, является наличие в САПР тщательно продуманной и эффективной базы проектных данных (БД). Оптимальный состав БД скомпонован по результатам практической работы по выпуску комплекта конструкторской документации в рамках ГРИФ и САПР PCAD 2000–2006 в течение более 20 лет. За этот период в проектном подразделении выполнено свыше 1600 проектов электронных модулей на базе двухслойных и многослойных печатных плат различных типоразмеров и конструкций, в том числе плат, соответствующих евростандарту. Не вдаваясь в подробности, укажем только основные разделы БД в ГРИФ‑4:
- папка ZAG — шаблоны для работы специальных программных модулей (около 200 шаблонов);
- папка STR — описания стандартных типоразмеров плат и дополнительных данных (более 500 типоразмеров);
- папка PCB — описания посадочных мест и корпусов компонентов при их установке на печатной плате (более 2500 корпусов с учетом вариантов исполнения);
- папка FIX — описания координат фиксированных компонентов (более 80 таблиц с координатами установки);
- папка EXE — прикладные программные модули (утилиты) в загрузочном формате (более 400);
- папка TAB — таблицы дополнительных данных для работы программных прикладных модулей (около 40);
- папка 3DM — описания компонентов в формате SOLID Works (более 1700 компонентов в 3D-формате);
- папка 3DM_jpg — описания 3D-компонентов в пиксельном формате (более 1700);
- папка AddPart — описания вспомогательных элементов и конструкций для закрепления компонентов на плате, в формате SOLID Works (более 1600 файлов, сгруппированных по типам в 34 таблицы);
- папка DataSheets — данные о функциях и конструкции компонентов, как правило, в формате PDF (285 файлов, сгруппированных по типам в 80 папках);
- папка Mounting_PCAD — чертежи установки компонента на плате в формате PCB (более 500 вариантов);
- папка NGA — данные о неграфических атрибутах компонента для печатной платы (около 2500 вариантов);
- папка Panel — описание внешнего вида компонентов при их установке под планкой (панелью) ячейки — вид сверху и снизу на планку (около 20);
- папка Pointer — описание виртуальных линий-выносок для деталей и крепежных элементов (около 20);
- папка SCH — описание условного графического отображения на схеме принципиальной электрической (около 100 наименований различных типов УГО).
Эти данные служат для эффективной реализации программ и процедур проектирования печатной платы в целом и для выпуска комплекта конструкторской документации на электронный модуль в соответствии с требованиями ГОСТ РФ.
При работе ГРИФ предусмотрено несколько основных этапов:
- Формирование базы данных изображений символов элементов на схеме принципиальной (УГО), бланков платы (как правило, стандартного типоразмера) и набора компонентов (примененных в принципиальной схеме, то есть имеющих электрические связи между собой) и дополнительных компонентов, необходимых для реализации проекта платы (формирования набора («кучи») элементов вне контура платы).
- Формирование схемы электрической принципиальной, перечня элементов и задания на конструирование платы. Подготовка соответствующих эксплуатационных документов, состав которых определен нормативными документами.
- Контроль компонентов платы (перечня элементов для конкретной ячейки (платы)) на соответствие требованиям к выбранному типоразмеру и контроль компонентов на предмет их наличия в базе данных системы проектирования. Установка на плате фиксированных (по определению) компонентов, относящихся, как правило, к таким компонентам, которые реализуют внешние связи платы (соединители, индикаторы на планке, контрольные гнезда и т. п.).
- Решение задач размещения основной массы компонентов на плате при учете конструктивных правил и ограничений по зазорам между компонентами на плате и по допустимой их высоте, вычисление ширины трасс для отдельных цепей (в соответствии с требованиями по токовой нагрузке и допустимому температурному превышению), трассировка печатных проводников, формирование экранирующих слоев. При этом используются интерактивные и автоматические процедуры ядра.
- Контроль проекта на соответствие нормативно-техническим требованиям и ранее выданному ТЗК и конструкторским правилам и установкам с помощью программных модулей контроля (программные модули Inspector и другие), формирование и выпуск комплекта конструкторской документации.
Как следует из изложенного, организация всего процесса проектирования предполагает тесное взаимодействие конструкторского и схемотехнических подразделений. Такое разделение труда оправдано тем, что этап формирования комплекта КД является весьма специфичным и трудоемким. Этот этап часто занимает почти половину времени, отведенного на выполнение проекта платы. Кроме того, данный этап требует знаний большого количества нормативных документов и стандартов, выполнения трудоемких графических и других операций. Многочисленные сервисные программы ППП ГРИФ позволяют реализовать этот этап быстро и эффективно. Большинство из них имеют свидетельства о государственной регистрации в Роспатенте.
Основные свойства ГРИФ
Следует отметить характерную особенность систем проектирования, принятых на многих предприятиях. Она состоит в том, что формирование принципиальной схемы и конструкторское проектирование ячейки производится в различных подразделениях предприятия. Следовательно, важнейшим аспектом ведения базы данных является соответствие между кодами УГО, используемыми схемотехниками при формировании принципиальной схемы, и кодами компонентов в конструкторском подразделении.
В ГРИФ такая функциональная и логическая связь осуществляется посредством создания и ведения специального реестра компонентов в виде «Таблицы соответствия Symbol-Pattern» в базе данных (файл C:\GRIF\TAB\S‑P.txt). Таблица содержит информацию по различным типам применяемых электронных элементов, поэтому количество разделов таблицы соответствует типам ЭРЭ.
По существу, таблица C:\GRIF\TAB\S‑P.txt — это главный реестр радиоэлектронных элементов в базе данных ГРИФ, представляющий собой текстовый файл в формате ASCII, состоящий из строк, каждая из которых содержит 10 столбцов, разделенных знаками «!». Наименование столбцов (в реестре они располагаются слева направо) приведено ниже.
Префикс позиционного обозначения компонента (при вводе позиционного обозначения на схеме изделия):
- Наименование компонента (на русском языке).
- Component name (на английском языке).
- Тип компонента (имя обозначения изделия или компонента).
- Обозначение для заказа (децимальный номер или фирма-изготовитель).
- Единицы измерения (номинала).
- Номинал компонента (диапазон через тильду или перечисление номиналов через точку с запятой).
- Имя корпуса (посадочного места) компонента (всегда символами латиницы для совместимости с ДОС). При транслитерации имени компонента в имя корпуса используется согласованная таблица соответствия символов кириллицы и латиницы.
- Имя УГО и SCH компонента (всегда символами латиницы для совместимости с ДОС и правилами транслитерации).
- Вариант установки компонента (номер рисунка в нормативном документе, номер варианта установки в Отраслевом стандарте или файл чертежа установки компонента в формате РСВ или другом).
- Комментарий (топологический тип корпуса компонента и другая справочная информация).
В настоящее время главный реестр содержит около 7 тысяч записей (то есть компонентов), с соответствующим количеством данных в БД ГРИФ. Например, количество типов микросхем в реестре составляет 38%, конденсаторов — 15%, резисторов — 6%, остальные — 40%.
В ГРИФ используется два типа библиотек компонентов: как правило, не интегрированные, а также интегрированные. Практика показала, что одновременное использование обоих типов библиотек представляется достаточно разумным, поскольку удовлетворяет предпочтения того или иного пользователя. Однако следует отметить, что в САПР P‑CAD не предусмотрен вариант не интегрированных библиотек.
Поэтому наряду с описанными выше особенностями применения ГРИФ пользователи имеют возможность применить стандартные средства и методы проектирования ПП в системе P‑CAD 200х. Для этого создан набор интегрированных монобиблиотек электронных компонентов (НИМБ‑1) для работы в системе P‑CAD 200х.
Реализация СхЭ производится в соответствии с требованиями руководящего документа «Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой и аналоговой техники — РД», который устанавливает порядок выполнения условных графических обозначений (УГО) микросхем, полупровод-никовых диодных и транзисторных матриц, резисторных и конденсаторных сборок (блоков) и элементов индикации отечественного и зарубежного изготовления в схемах электрических принципиальных, выполняемых автоматизированным способом с использованием программных средств P‑CAD 200х.
Дополнительные (или неграфические) атрибуты компонентов в не интегрированной библиотеке состоят из записей, каждая из которых содержит наименование (метку) атрибута и его значение. Количество таких записей для одного компонента может быть произвольным, синтаксис и семантика наименований унифицирована и приведена ниже:
- ПН — полное наименование или тип;
- ТУ — децимальный номер технических условий для отечественных (российских или СНГ) предприятий или наименование фирмы — производителя компонента типа, указанного в ПН;
- НОМ — номинал (для компонентов с номиналом);
- НР — наименование раздела в спецификации, куда должен быть помещен компонент;
- Выс. — высота компонента относительно платы после его монтажа;
- НЭ — название элемента (в перечне или в спецификации);
- ПЧ — позиция на чертеже (если способы установки компонента приведены в специальном ссылочном документе);
- КЛ — количество дополнительных деталей для компонента;
- ПР. — применяемость (0 — новый, 1 — заимствованный, 2 — крепеж, 3 — покупные).
На рис. 2 показан пример набора атрибутов компонента «Переключатель PP21.pcb»:
- ПН ПП21-1 Б‑В (полный номинал);
- ТУ АГ0.360.078 ТУ (номер технических условий);
- НР ПРОЧИЕ ИЗДЕЛИЯ (наименование раздела в СП);
- ПР 3 (признак — собственные, изготовляемые, заимствованные);
- НЭ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ (наименование элемента);
- ТТ. ПО РИС. 150 (технические требования на установку);
- КЛ 1 (количество);
- НР1 ДЕТАЛИ (раздел «Детали» в спецификации);
- ПР1 2;
- НЭ1 КОНТАКТ;
- ДН1 ЫК7.733.766 (децимальный номер);
- ТУ1;
- КЛ1 5;
- НР2 ДЕТАЛИ;
- ПР2 1;
- НЭ2 УГОЛОК;
- ДН2 ЫК9.346.631;
- ФТ2 А4 (формат чертежа);
- КЛ2 1;
- НР3 СТАНДАРТНЫЕ ИЗДЕЛИЯ (раздел «Стандартные изделия» в спецификации);
- ПР3 2;
- НЭ3 ВИНТ;
- ПН3 В.М2-6gx8.36.013;
- ТУ3 ГОСТ 1491-80;
- КЛ3 4;
- …
- Здесь пропущены номера разделов с НР4 до НР10;
- …
- НР11 МАТЕРИАЛЫ;
- ПР11 М;
- НЭ11 ПРОВОД;
- ПН11 МГТФ 0.07;
- ТУ11 ТУ16-505.185-71;
- КЛ1 0.3;
- ПЧ1 (позиция на чертеже);
- ВЫС 14 (высота элемента).
Следует еще раз отметить, что для своей работы ГРИФ не нуждается в интегрированных библиотеках. Это значительно упрощает как ведение баз данных, так и формирование схем, введение атрибутов в формат описания компонентов и т. п.
Формирование исходных данных для конструирования платы
Исходными данными для проектирования ячейки или платы являются:
- Файл технического задания на конструирование печатной платы и/или ячейки (ТЗК) в формате хххх.IPX.
- Файл описания схемы принципиальной электрической в формате хххх.net (вариант Tango) или в формате хххх.ALT (специальный вариант, принятый в ГРИФ).
- Файл перечня элементов для ячейки в формате хххх.PSF (перечень в специальном формате).
Формирование технического задания на конструирование
Техническое задание на конструирование (ТЗК) формируется с помощью текстового редактора и обычно производится посредством редактирования шаблона ТЗК, приведенного в файлах TZKDPP.ipx, TZKDPP-К.ipx, TZKMPP.ipx, TZKGIS.ipx и TZKOPP.ipx (все они находятся в директории C:\GRIF\TAB).
Это вспомогательный, а не конструкторский документ, который представляет собой основную информационную единицу, отражающую планы (директивные сроки выполнения этапов), сроки реализации отдельных этапов (фактические сроки), факты сдачи-приемки этапов между участниками работ, а также дополнительную неформализованную информацию о назначении проектных работ и составе сформированных документов, и поэтому является информационной картой в системе электронного документооборота.
Формирование перечня элементов
Этот процесс выполняется в формате PSF с помощью диалогового модуля NETPSF.exe с использованием главного реестра компонентов в текстовом формате. Для подбора корпусов модуль NETPSF.exe использует также файл описания принципиальной схемы ячейки ХХХХХ.net (формат Tango). Программа последовательно просматривает данный файл, выбирает позиционные обозначения примененных в схеме элементов (в алфавитном порядке) и их краткие номиналы, после чего предлагает оператору на выбор допустимые варианты корпусов. Результаты выбора заносятся в промежуточный массив. По окончании подбора корпусов производится программная сортировка корпусов и формирование файла перечня в специальном формате (файл ХХХХ.psf).
При отсутствии файла ХХХХ.net система позволяет сформировать файл XXXX.psf (то есть осуществить подборку корпусов) при помощи программного модуля FORMPSF.exe. В этом варианте оператор должен задать позиционное обозначение элемента и его краткий номинал, затем программа предложит на выбор допустимые варианты корпусов. Дальнейшие действия программы не отличаются от варианта, описанного выше.
Полученный файл черновика перечня элементов в специальном формате (ХХХХ.psf) позволяет создать собственно перечень элементов (как сдаточный документ) в соответствии с требованиями ГОСТов. Сделать это можно на различных бланках, которые хранятся в виде файлов в формате MS WORD в директории С:\GRIF\TAB, — PERBL1.doc, PERBL2.doc, PERBL3.doc, PERBL_ru.doc и т. п. Формирование перечня на выбираемом бланке производится с помощью программного модуля FPEL.exe. Полученный перечень элементов имеет формат MS WORD. Описание состава компонентов (и цепей ячейки и платы) может быть задано и при отсутствии СхЭ и файла в формате PSF. В таком случае описание платы задается в специальном формате ALT, который может быть создан любым редактором текста (простой текстовый файл в кодировке ANSI).
Передача/прием задания на конструирование
На этом этапе для цифро-аналоговой ячейки происходит определение варианта входных данных и контроль корректности представленных файлов с помощью специальных сервисных программ:
- Файла описания СхЭ в формате SCH или Tango с расширением .NET или файл в формате ALT.
- Файла перечня элементов в специальном формате с расширением .PSF.
- Файла технического задания на конструирование печатной платы в простом текстовом формате с расширением .IPX (информационно-поисковые характеристики).
По окончании контроля файла в формате PSF и исправления всех допущенных ошибок необходимо запустить программу TanPcb.exe (исходные файлы с расширением *.Net, *.Psf, *.IPX должны иметь одинаковые имена и находиться в рабочем каталоге) и получить описание платы в формате PCB с набором виртуальных компонентов (НВК), размещенных за границей контура платы (так называемую «кучу»).
Программный модуль TanPcb.exe формирует файл «кучи» в формате P‑CAD 2000. «Куча» содержит полный набор компонентов из файла в формате PSF и образ бланка платы с установленными разъемами, запретными зонами для трассировки, контурами области ввода экранов «земли», питания, установленными стойками (для ячеек с крышками) и контрольными гнездами. Элементы, которые должны быть размещены на внешних слоях (Top и/или Bottom) и не являются присоединительными (не имеют связей с «внешним миром»), расположены выше и вне контура платы. Все связи выводов элементов между собой индицируются прямыми линиями — «гидами» (в американской терминологии). На рис. 3 приведен вид экрана с «кучей» из размещаемых компонентов МПП типоразмера UM6.pcb.
На этом этапе появляется возможность экспортировать файл «кучи» в САПР TopoR (или в другую САПР, рассматриваемую в составе ядра системы, например Specctra или Allegro фирмы Cadence, Altium Designer), но в принципе можно продолжить работу в САПР P‑CAD, если более продвинутые функции этих пакетов не требуются.
Выпуск комплекта КД на ячейку
В последние годы были разработаны алгоритмы и программно реализован пакет программ ускоренного выпуска комплекта КД на электронные модули на базе печатных плат (УВД), а также проведено их тестирование и ввод в эксплуатацию. Этот пакет позволяет конструктору в кратчайшие сроки и практически безошибочно формировать комплект документов на спроектированную ячейку. Ниже приведено описание пакета УВД и инструкция по работе с ним.
Кратко перечислим основные шаги выполнения этого этапа:
- Запустить программу exe— формирование спецификации на ячейку. В рабочем каталоге должны быть файлы хххххх.psf и файл дополнительных данных для формирования спецификации DOPxxx.txt. Этот файл содержится в директории C:\Grif\STR.
- Запустить программу exe— формирование крышек (для экранированных ячеек). Для работы данного модуля используются файлы ПП с результатами размещения. Обычно это файл платы с префиксом Pxxxxxx.pcb (символ Р — происходит от слова Placing) или с префиксами RPxxxxxx.pcb (символ R — происходит от слова Routing), оба в формате ASCII, а также файл в формате IPX (техническое задание на конструирование и файлы заготовок чертежей крышек в папке С:\Grif\Zag (например, два файла для типоразмера P157T — KSP157T.pcb и KDP157T.pcb; модуль сформирует два чертежа: деталь-заготовку и сборочный чертеж)).
- Для формирования СП крышки запустить программный модуль exe. Для его работы необходимо указать имя файла .IPX. В процессе работы модуль использует заготовку спецификации на крышку, которая должна существовать по адресу C:\GRIF\ZAG\СП крышки_sh.doc. Модуль создаст файл СП в формате Word с именем сборки крышки из ТЗК с расширением .doc (например, ЫК6.174.778.doc).
- Для формирования СП многослойной печатной платы (МПП) запустить программный модуль exe. Для его работы необходимо указать имя файла .IPX. В процессе работы модуль использует заготовку спецификации на МПП, которая должна существовать по адресу C:\GRIF\ZAG\СП МПП_sh.doc. Модуль создаст файл СП в формате Word с именем печатной платы из ТЗК с расширением .doc (например, ЫК6.773.986.doc).
- Запустить программу exe— программу формирования технических требований к сборочному чертежу ячейки (лист 1 сборочного чертежа). Этот модуль требует указания имен файлов хххххх.PSF и файла спецификации ячейки.
- Запустить программу exe— программу масштабирования ПП (файла PCB) и просмотреть полученный файл. Этот файл передается схемотехнику для выпуска листа расположения компонентов на плате. Файл платы в масштабе 2:1 необходим для последующего формирования сборочного чертежа ячейки.
- Запустить программу exe— программу формирования сборочного чертежа (лист 2). Этот модуль требует указания имен промаштабированной ПП (файлов ххххххm1.pcb и/или ххххххm2.pcb) и файла в формате IPX. Этот программный модуль применяет заготовки сборочного чертежа для стандартных типоразмеров печатных плат в папке C:\Grif\Zag. При проектировании ПП нестандартного типоразмера используется заготовка FnamA2SB.pcb.
- Запустить программу exe— программу формирования линий выносок на листе 2 сборочного чертежа платы. Полученный результат иногда необходимо частично подкорректировать.
- Запустить программу exe— программу формирования листа исполнения платы (с контуром платы и таблицами сверления) при наличии растрассированной платы в формате P‑CAD PCB. Этот модуль использует заготовки для листа исполнения стандартных типоразмеров ПП в папке C:\Grif\Zag.
- Запустить программу exe— программу формирования удостоверяющих листов на комплект КД на ячейку и плату. Этот модуль требует указания имени файла в формате IPX и использует заготовку удостоверяющего листа C:\Grif\Zag\UD_sh.
- Для ДПП без крышки формируется один УД — на ячейку, для ДПП с крышкой формируются два УД — на ячейку и крышку, для МПП без крышки формируются два УД — на ячейку и плату, для МПП с крышкой формируются три УД — на ячейку, крышку и плату.
Многие из перечисленных выше программ при запуске используют заготовки (шаблоны) формируемых чертежей.
Все подготовленные файлы в составе КД записываются на один носитель, который сопровождается «Ведомостью МНЗ (машинный носитель записанный)» в виде документа на бумаге. Ведомость создается с помощью специальной программы и содержит необходимую информацию для передачи данных проекта в архивную службу предприятия (в качестве подлинника), а также для периодической проверки сохранности файлов на носителях. Поэтому ведомость содержит специальную таблицу, состоящую из следующих граф (колонок):
- Обозначение документа (это децимальные номера).
- Наименование документа (например, спецификация, сборочный чертеж, планка, таблица цепей, паспорт платы, плата печатная, данные проекта).
- Директория (папка), например: A:\CAMT 317-1264 П\CAMT.468365.002.
- Идентификатор файла (их наименования и количество должны полностью соответствовать списку файлов в удостоверяющем листе к данным проекта).
- Контрольная характеристика, содержащая контрольную сумму для каждого файла, вычисленную по специальному алгоритму (метод Флетчера).
Программный модуль Pr_CRC формирования ведомости МНЗ и контрольных сумм файлов использует шаблон «Ведомости МНЗ».
Программа формирования ведомости МНЗ позволяет проверять сохранность файла на носителе в любое время посредством создания новой контрольной ведомости в момент проверки. Получив распечатку контрольной ведомости, оператор сравнивает контрольные суммы по каждому файлу. При их совпадении файл считается не испорченным.
ППП ГРИФ‑4 содержит значительное количество (около 100) дополнительных програм-мных модулей (утилит), которые позволяют существенно ускорить выполнение проектов печатных плат, включая этап передачи КД в технический архив предприятия. Отметим, что выполнение одного проекта средней сложности редко превышает 10 рабочих дней для конструктора средней квалификации. На рис. 4 приведены 3D-виды печатных плат, спроектированные средствами ГРИФ‑4 (формат JPEG).