Проектування друкованої плати цифрового пристрою . Звіт з Технологія виробництва та конструювання комп'ютерів . Робота № 521248

Проектування друкованої плати цифрового пристрою

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

ТГВ

Кафедра:

Не вказано

Інформація про роботу

Рік:

2008

Тип роботи:

Звіт

Предмет:

Технологія виробництва та конструювання комп'ютерів

Група:

КІ-31

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” Звіт на тему: “ Проектування друкованої плати цифрового пристрою ” з дисципліни “ Технологія виробництва та конструювання комп’ютерів ” Зміст Вступ. 2 Електрична принципова схема цифрового пристрою. 3 1.1. Створення проекту. 3 1.2. Налаштування конфігурації проекту. 3 1.3. Створення і редагування компонентів. 6 1.4. Створення списку з'єднань. 8 1.5. Створення переліку елементів електричної схеми. 12 Топологія друкованої плати. 13 2.1. Створення нового файлу проекта друкованої плати та завантаження таблиці зв’язків. 13 2.2. Автоматичне розміщення компонентів. 14 2.3. Автоматичне трасування провідників. 15 Вступ В даному звіті передбачається розробка цифрового електронного пристрою, засобом проектування типу OrCAD та включається наступні етапи робіт: Розробка електричної принципової схеми та переліку елементів, що включає також і розробку електронних компонентів. Розробка друкованої плати електронного пристрою та побудову фізичного зображення новостворених електронних компонентів. Результатом виконання першого етапу є побудова та розробка електричної принципової схеми цифрового пристрою з використанням графічних засобів редактора схем САПР. Графічне проектування електричної принципової схеми здійснюється шляхом розташування символів (графічних позначень) компонентів та ліній між ними, що відображають відповідно функціональні елементи схеми та електричні звязки. Інформаційною базою для даного етапу роботи може бути як безпосереднє створення та редагування символів компонентів, так і їх використання з бібліотеки символів компонетів. На цьому етапі роботи ієрархічність структури побудови схеми дозволить зменшити розміри схеми, максимально уникнути повторюваності її фрагментів. Завершальним моментом даного етапу робіт є створення списку зєднань (Create Netlist) та переліку елементів. Цим процедурам передує перевірка правил проектування електричної принципової схем (Design Rules Check), яка здійснює контроль та відслідковує синтаксичі помилки такого роду як виявлення непідключених виводів, звязків, неправильного підключення шин живлення та землі, однакових позначень елементів та ін.. Лише після виправлення помилок, стає можливим завершити етап проектування принципової електичної схеми, створивши відповідний список зєднань та перелік елементів схеми. Другим етапом по розробці цифрового пристрою є проектування друкованої плати, що включає розробку її конструкції, розташування фізичних символів компонентів на платі та трасування доріжок між ними. Графічний редактор системи САПР дозволяє безпосередньо створювати та редагувати фізичні символи компонентів або використовувати їх з бібліотеки фізичних символів компонетів. Засоби САПР дають можливість автоматизувати процес попереднього розміщення компонентів на платі, по пріорітетності, та при заданних розмірах трас (ширини) доріжок виконати трасування важливих звязків. По завершенні роботи над топологією плати слід здійснити перевірку правил проектування друкованої плати (Design Rules Check), при наявності вказаних помилок внести відповідних зміни в топологію плати. Електрична принципова схема цифрового пристрою 1.1. Створення проекту Проекти, створені за допомогою програми OrCAD Capture, заносяться у файли з расширением. opj, які містять посилання на імена всіх використовуваних файлів: файлів окремих схем (*.dsn), бібліотек, текстових VHDL-файлів, файлів звітів про проект. Для створення нового проекту виконується команда File -> New Project, після чого в діалоговому вікні, що відкрилося (мал. 1) на рядку Name указується ім'я проекту, а на рядку Location - ім'я підкаталогу розташування проекту (при цьому для перегляду файлової структури зручно користуватися кнопкою Browse). Далі в середній частині цього вікна вибирається тип проекту - Schematic. Мал. 1. Вибір типу проекту. 1.2. Налаштування конфігурації проекту Перед створенням нового проекту за допомогою програми OrCAD Capture необхідно задати параметри його конфігурації за допомогою двох команд меню Options менеджера проектів: по команді Preferences задаються параметри схеми, що зберігають у файлі конфігурації Capture.ini і які ініціюються при кожному запуску програми OrCAD Capture; зміни цих параметрів вносяться у вже існуючі схеми; якщо проект створений в іншій системі OrCAD, то до уваги будуть прийняті параметри, що знаходяться в поточному файлі Capture.ini; по команді Design Template задаються параметри схеми, установлювані за замовчуванням при створенні всіх нових проектів (вони заносяться в розділ [Design Template] файлу Capture.ini); зміни цих параметрів не вносяться у вже існуючі схеми, тому перед створенням нових схем має сенс переглянути і при необхідності змінити їхнього значення; Розглянемо докладно ці способи конфігурування проектів. Команда Preferences (мал. 2). На закладці Color /Print (мал. 2) зазначаються кольори всіх об'єктів схеми і позначаються об'єкти, які повинні бути виведені на друк. В даній закладці поміняємо колір ліній сітки на рамці креслення (Grid) з сірого на темно-синій, а всі інші закладки, які розглянуті нижче лишаємо беззмін. Мал. 2. На закладці Grid Display вибирається стиль зображень сітки у вигляді крапок (Dots) або ліній (Lines) окремо для редактора схем (Schematic) і символів (Symbol); на панелі Displayed вказується необхідність відображення на екрані дисплея сітки, а на панелі Pointer snap to grid відзначається необхідність «прив'язки» курсору до вузлів сітки при розміщенні об'єктів на схемі. На закладці Pan and Zoom вказується коефіцієнт збільшення/зменшення масштабу зображення (Zoom Factor) і коефіцієнт панорамного зображення (Auto Scroll Percent) для редактора схем і символів. На закладці Select встановлюється, чи будуть обрані об'єкти, якщо границя прямокутника вибору перетинає їх (Intersection) або вони повністю перебувають усередині області вибору (Fully Enclosed); на панелі Maximum number of objects to display at high resolution while dragging вказується максимальна кількість відображуваних на екрані об'єктів при їхньому виборі у вікні і переміщенні. На закладці Miscellaneous вибирається стиль заливання замкнутих фігур (Fill Style), стиль і ширину ліній (Line Style and Width) і кольори графічних об'єктів (Color), а також шрифт, використовуваний у менеджері проектів і файлі протоколу Session Log. На закладці Text Editor конфігурується текстовий редактор, використовуваний при роботі з VHDL-файлами. На панелі Syntax Highlighting вказуються кольори ключових слів Keywords, коментарів Comments, рядків та ін.. На панелі Current Font Setting після натискання на кнопку Set встановлюється розмір шрифту тексту. На панелі Tab Spacing вказується інтервал табуляції текстового редактора. Команда Design Template (мал. 3) визначає набір параметрів нових проектів, ряд з них може бути перевизначений для індивідуальних сторінок схеми. На закладці Page Size (мал. 3) вказується система одиниць (Inches або Millimeters), і розмір аркуша схеми А, В, C, D, Е (в англійській системі), А4, A3, А2, А1, А0 (у метричній системі) або Custom (розміри задаються користувачем). У графі Pin-to-Pin Spacing вказується мінімальна відстань між виводами компонентів при їхньому розташуванні на схемі, одночасно цей параметр визначає розмір кроку сітки. В даній закладці вкажемо систему одиниць – Inches і розмір аркуша схеми Е, а в графі Pin-to-Pin Spacing вкажемо відстань між виводами компонентів – 0,1. Всі інші закладки, які розглянуті нижче лишаємо беззмін. Мал. 3. На закладці Grid Reference встановлюються параметри рамки, розташовуваної навколо аркуша схеми. На закладці Fonts визначаються шрифти текстів різних об'єктів, розташовуваних на схемі. На закладці Title Block визначається текст, що заносить у різні графи основного напису (кутового штампа). На закладці Hierarchy вказуються параметри, прийняті за замовчуванням при створенні нових ієрархічних блоків (Hierarchical Blocks) і компонентів (Parts): Primitive - примітивні компоненти, що не мають ієрархічної структури; Nonprimitive - компоненти, що мають ієрархічну структуру. На закладці SDT Compatibility встановлюється відповідність 8 полів параметрів символів компонентів OrCAD Capture полям символів компонентів у форматі DOS-версії OrCAD Schematic Design Tools (SDT 386+), використовуване при збереженні проекту у форматі SDT. 1.3. Створення і редагування компонентів В OrCAD Capture можливо створювати символи компонентів і потім поміщати їх в існуючі або нові бібліотеки (які створюються за командою File -> New -> Library). Для створення або редагування символів використається Part Editor, доступ до якого здійснюється одним із трьох способів: Для створення нового символу створюється нова або відкривається існуюча бібліотека і потім вибирається команда Design -> New -> Part. Для редагування існуючого символу в менеджері проектів відкривається бібліотека символів і потім подвійним щигликом курсору вибирається потрібний символ. Для редагування символу, розміщеного на схемі, він вибирається одинарним щигликом курсору і потім виконується команда Edit -> Part. Залежно від свого призначення символи створюються двома різними командами: По команді Design -> New Symbol створюються допоміжні символи чотирьох типів: Power - символ підключення ланцюгів «землі» й «живлення»; Off-Page Connector - символ з'єднувача сторінок схеми; Hierarchical Port - символ ієрархічного блоку; Title Block - символ основного напису («кутового штампа»). Символи всіх інших компонентів, більшість із яких мають фізично існуючі корпуси, вводяться по команді Design -> New Part. У діалоговому вікні цієї команди (мал. 4) вводяться наступні дані: Name - ім'я символу; Part Reference Prefix - префікс позиційного позначення (наприклад, С для конденсатора); РСВ Footprint - ім'я типового корпуса компонента; Create Convert View - необхідність створення другого зображення символу; Parts per Package - загальна кількість секцій у корпусі компонента; Homogeneouse або Heterogeneouse - вибір між компонентами із секціями однакового або різного типу; Alphabetic або Numeric - вибір між позначеннями секцій багатосекційних компонентів буквами латинського алфавіту або цифрами; Part Aliases - визначення псевдонімів символів для зменшення обсягу бібліотек; Attach Implementation - підключення додаткового опису символу за допомогою еквівалентної схеми, VHDL-файлу, списку з'єднань, іншого проекту або у вигляді моделі PSpice; Pin Numbers Visible - відображення на схемі номерів виводів. Мал. 4. Після натискання на панель ОК діалогових вікон команд Design -> New Part або Design -> New Symbol відкривається робоче поле Part Editor (мал. 5), на якому штрих-пунктирним прямокутником обмежені габарити символу. Виводи компонента повинні бути розміщені поза цим прямокутником, стикаючись із ним. Виводи компонента розміщаються по команді Place -> Pin . Нижче контуру компонента автоматично розміщається атрибут <Value>, якщо його значення не визначене, то на схемі в якості його значення автоматично вказується ім'я компонента. Мал. 5. 1.4. Створення списку з'єднань Для продовження проектування після створення схемного опису проекту виконується команда Tools -> Create Netlist менеджера проектів. При виконанні моделювання за допомогою OrCAD ця команда завантажується автоматично; для передачі даних у програму розробки ДП OrCAD Layout і інші. Ця команда виконується вручну, попередньо виділивши ім'я проекту в менеджері проектів. Перед створенням списку з'єднань бажано виконати команду Tools -> Design Rules Check (DRC) для виявлення помилок у схемі. Звіт про перевірку заноситься у файл *.drc і дублюється у файлі протоколу Session Log. У звіти заносяться повідомлення про порушення правил проектування двох типів: Errors - помилки, які обов'язково повинні бути виправлені; Warnings - попередження, які можуть привести до помилок при моделюванні проекту (реагувати на них не обов'язково). Після запуску команди Design Rules Check відкривається діалогове вікно для завдання правил перевірки, що має дві закладки (мал. 6, 7). На закладці Design Rules Check (мал. 6) встановлюється, яка інформація включається у звіт про перевірку: Scope - перевірка всього проекту (Check entire design), обраної сторінки або декількох сторінок (Check selection); Action - перевірка дотримання всіх правил проектування (Check design rules) або видалення зі схеми нанесених раніше DRC-маркерів; Report (вибір інформації, що включає у звіт про перевірку): Create DRC markers for warnings - розміщення символів DRC для попередження про можливі помилки у відповідність із правилами, заданими в таблиці ERC (у місцях виникнення безумовних помилок DRC-маркери проставляються завжди); Check hierarchical port connections - перевірка збігу імен ієрархічних виводів і відповідних ієрархічних портів у їхніх схемах заміщення, а також збігу їхньої загальної кількості і типів всіх виводів; Check off-page connector connections - перевірка збігу імен міжсторінкових з'єднувачів, розташованих на різних сторінках схеми; Report identical part references - включення у звіт списку компонентів, що мають однакові позиційні позначення; Report invalid packaging - включення у звіт списку компонентів, що мають однакові корпуси, але різну пакувальну інформацію; Report hierarchical ports and off-page connectors - складання списку всіх портів ієрархічних блоків і міжсторінкових з'єднувачів; Check unconnected nets - виявлення ланцюгів, кожна з яких не з'єднана принаймні із двома виводами компонентів або не підключена до джерел зовнішніх сигналів, а також ланцюгів, що мають на різних сторінках схеми однакові імена, але до яких не підключені міжсторінкові з'єднувачі або ієрархічні порти; Check SDT compatibility - перевірка сумісності із графічним редактором принципових схем OrCAD SDT для DOS (ця сумісність необхідна, якщо передбачається зберегти схему проекту у форматі OrCAD SDT); Report off-grid objects - складання списку імен і координат об'єктів, розташованих не у вузлах сітки; Report all net names - складання списку всіх імен ланцюгів. Report File - присвоєння імені файлу звіту (за замовчуванням його ім'я збігається з ім'ям проекту, розширення імені drc); View Output - перегляд на екрані результатів перевірки. На закладці ERG Matrix встановлюються правила перевірок, які записуються у вигляді матриці Electrical Rules Check (ERC, мал. 7). На рядках і стовпцях матриці зазначені типи виводів компонентів і різних портів. Не зафарбований осередок означає дозвіл з'єднання відповідних виводів, попередження відзначаються символом W, помилки — символом Е. Тому перед виконанням команди Tools>Design Rules Check необхідно відредагувати зміст матриці ERC у відповідність із особливостями поточного проекту. Мал. 6. Мал. 7. Після виправлення виявлених помилок можна виконати команду Tools -> Create Netlist для складання списку з'єднань проекту. У діалоговому вікні цієї команди є 9 закладок для вибору формату списку з'єднань (мал. 8). Перші 8 закладок пов'язані з певними форматами: EDIF 200 - формат Electronic Data Interchange Format, що має два різновиди; з підтримкою (hierarchical netlist) або без підтримки (flat netlist) ієрархічної структури (залежно від обраної конфігурації системи); PSpice (файли *.net), SPICE (файли *.cir) - формат програм моделювання PSpice й SPICE (ієрархічні блоки представляються у вигляді макромоделей за допомогою директиви .SUBCKT); VHDL (файли *.vhd), Verilog (файли *.v) - опису цифрових пристроїв на мовах VHDL і Verilog; Layout - список з'єднань проекту у форматі програми розробки друкованих плат OrCAD Layout (бінарні файли *.mnl); INF - передача даних у стару версію DOS-програми моделювання OrCAD Digital Simulation Tools 386+ (файли *.inf). Залежно від обраного формату користувач повинен зробити настроювання форми вихідного файлу відповідно до особливостей проекту. Натисканням на дев'яту закладку Other можна вибрати ще близько 40 форматів, з яких найбільш відомі наступні: Allegro, EEDesigner, Intergraph, HiLo, Mentor, PADS, P-CAD, Scicards, Tango, VST. Відзначимо, що список з'єднань у форматі програми Allegro PCB Layout (Unix і NT) фірми Cadence може бути складений також по команді Accessories -> Allegros -> Allegro Netlist. Мал. 8. 1.5. Створення переліку елементів електричної схеми В меню вікна проекту вибираємо команду Tools -> Bill of Materials (мал. 9), в якому містяться такі опції: Scope - опрацювання всього проекту (Process entire design) або його окрему частину (Process selection); Mode - формування списку використаних в схемі елементів. По замовчуванню, що рекомендується, необхідно вибирати метод Use instancesins; Header – рядок, в якому записується заголовок таблитці. Це текст, який розташовується у верхньому рядку першої сторінки. Причому тут є можливість писати кирилецею. Розділення між стовпчиками таблиці проходить за допомогою оператора \t; Combined property string - рядок, в якому задається перелік величин для друку в заданому порядку; Place each part entry on a separate line - однотипні елементи в таблиці розташовувати в новому рядку. Якщо дана опція не активна, то однотипні елементи записуються послідовно в рядок. Report File – в рядку BROWSE вказується назва файлу звіту і де він буде зберігатись. По замовчуванню файл звіту має такуж назву як проект, і зберігається даний файл у папку Outputs вибраного проекту. View Output - після формування файла звіту вивести його вміст на екран. Мал. 9. Топологія друкованої плати 2.1. Створення нового файлу проекта друкованої плати та завантаження таблиці зв’язків Розробка нової ДП починається після завантаження OrCAD Layout і виконання команди File -> New. Спочатку запитується ім'я технологічного шаблона ПП (розширення імені файлу *.ТСН або *.TPL). Потім — ім'я файлу списку з'єднань *.MNL. На закінчення вказується ім'я файлу створюваної ДП *.МАХ. У процесі завантаження списку з'єднань для кожного символу схеми в бібліотеках корпусів компонентів *.LLB (Footprint Libraries) відшукується відповідний корпус. Якщо в процесі завантаження списку з'єднань виявлений компонент, що не має посилань на його корпус, то виводиться діалогове вікно (мал. 10) для його визначення. Після натискання на панель Link existing footprint to component відкривається діалогове вікно (мал. 11), у якому вибирається ім'я бібліотеки і потім ім'я корпуса, зображення якого проглядається в правій частині вікна. Технологічні шаблони (Technology templates, файли з розширенням імені *.ТСН або *.TPL) містять початкову інформацію про ДП: зазори і сітка трасування, дані про контактні площадки (КП) і перехідних отворах (ПО) і т.д. Надалі всі ці установки можна змінити окремо або завантажити новий шаблон після створення ДП. У результаті завантаження технологічного шаблона в поточний проект вносяться наступні зміни: завантажуються стратегії розміщення компонентів і трасування провідників, заміщаючи попередні дані; установлюється нова структура шарів ДП; змінюються розміри кроків всіх сіток: змінюються параметри всіх стиків контактних площадок (СКП) виводів компонентів і ПО. Після успішного завершення завантаження списку з'єднань на робочому екрані OrCAD Layout зображуються корпуси компонентів поточного проекту із вказівкою їхніх електричних з'єднань. Розміщення компонентів виконується в OrCAD Layout вручну, по черзі вибираючи, переміщаючи, повертаючи і переміщаючи компоненти на поверхні зовнішнього шару ПП. В автоматичному або інтерактивному режимах розміщення компонентів виконується по командах Auto -> Place. Трасування провідників проводиться в ручному режимі за допомогою команд Tool -> Track -> Select Tool і Track Segment або в інтерактивному режимі за допомогою команд Auto -> Autoroute (Autopath Route Mode, Shove Track Mode, Edit Segment Mode ). При інтерактивному трасуванні виконується поточний контроль дотримання припустимих зазорів, якщо включено режим Online DRC Мал. 10. Мал. 11. 2.2. Автоматичне розміщення компонентів По команді Auto -> Place -> Board виконується автоматичне розміщення компонентів на ДП. Авторозміщення виконується за кілька проходів (до 11) відповідно до правил, створюваним по команді Options -> Placement Strategy, як показано на мал. 12. Додатково по команді Options->Place Settings, задаються параметри стратегії авторозміщення компонентів, виконуваного по командах Auto -> Place -> Board і Auto -> Place -> Matrix Place. Мал. 12. 2.3. Автоматичне трасування провідників Приватні параметри стратегії автотрассировки задаються в діалогових вікнах, показаних на мал. 13, 14, 15, 16, які відкриваються по командах Options -> Route Strategies програми OrCAD Layout. Глобальні параметри стратегії автотрассировки задаються в діалоговому вікні, показаному на мал. 17, що відкривається по команді Options -> Route Settings. Мал. 13. Мал. 14. Мал. 15. Мал. 16. Мал. 17.

Звіт Технологія виробництва та конструювання комп'ютерів

daniel

12.03.2013 21:03-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись