Міністерство науки і освіти України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра САПР
Лабораторні роботи №3
з курсу:
«Розробка систем комп’ютерного проектування»
на тему:
«Програмування додатку до P-CAD 2001»
Системний аналіз об’єкту проектування
В третій лабораторній роботі наводиться коротка характеристика і загальна структура системи автоматизованого проектування радіоелектронної апаратури P-Cad. Система P-Cad створена фірмою Personal CAD Systems, Inc. (P-Cad).
Вступ
Система проектування радіоелектронної апаратури (РЕА) P-Cad є інтегрованим
набором спеціалізованих програмних пакетів і має ієрархічну модульну структуру.
P-Cad орієнтований на ефективне проектування принципових схем (ПС), програмованих логічних матриць (ПЛМ) і топології друкованих плат (ДП). Програмні засоби P-Cad 'у дозволяють автоматизувати процес проектування ДП:
почати з конструювання ДС,
виконати автоматичне або інтерактивне розміщення радіоелектронних компонентів (РЕА) на ДП і авто трасування з'єднань,
провести перевірку відповідності правилам проектування,
отримати конструкторську документацію і підготувати інформацію для
виробництва плат на технологічному обладнанні.
Тобто, набір взаємозалежних пакетів забезпечує наскрізне проектування РЕА. При цьому використовуються вже існуючі в P-Cad'і бібліотеки РЕА або користувач може їх розширити, доповнивши новими елементами.
Основні характеристики
Властивості системи
Система P-CAD характеризується наступними основними властивостями:
Ratsnest відображення електричних з'єднань;
Rubberbanding в реальному часі ліній, прямокутників, кіл і дуг;
З'єднання провідників між шарами з автоматичною вставкою металізованих отворів;
Перевірка електричних з'єднань в on-line режимі;
Різна ширина провідників і типи контактних площадок;
До 50 шарів, визначених користувачем;
Сітка, обумовлена користувачем з кроком (в дюймах) 0.001 | (0.0254);
Переміщення (обмін) висновків, вентилів і компонентів;
Переміщення (зрушення) в реальному часі компонентів, прямокутників, кіл і дуг;
Автоматичне ведення журналу команд кожного сеансу редагування;
Можливість використання макросів, що визначаються користувачем.
Властивості системи, визначаються програмним забезпеченням.
Кожна спроектована ДП може включати:
500 компонентів;
1000 зв'язків (nets);
6000 висновків РЕК;
50 шарів;
Розмір ДП 60 | х60 | (1524x1524mm) при масштабі 1:1;
Роздільна здатність ширини провідників і відстаней 0.001.
Вимоги до апаратного забезпечення.
Всі версії P-CAD працюють в середовищі MS-DOS на IBM PC / XT або PC / AT, а також на інших ПЕОМ повністю сумісних з зазначеними. Мінімально необхідна конфігурація:
640 Кб оперативної пам'яті;
10 Мб дискової пам'яті (вінчестер) або розділяється диск у мережі ЕОМ;
Один пристрій для 360 Кб гнучких дисків;
Набір драйверів дозволяє підтримувати роботу декількох графічних адаптерів і моніторів (IBM
Proffesional, EGA, CGA і ін);
Пристрій введення миша або дігітайзер (відповідні драйвери підтримують кілька типів пристроїв);
Пристрої виводу це друк, плотер / фотоплотер (драйвери підтримують більше 30 типів різних пристроїв).
Зауваження
Інші властивості і характеристики системи пов'язані з конкретними пакетами. Тому, основні з них будуть наведені при описі цих пакетів. Крім того, реальні характеристики можуть дещо змінюватися в залежності від версій пакетів, якими володіє користувач.
Загальна структура системи
У системі P-CAD можна виділити наступні взаємопов'язані підсистеми:
Підсистема вхідного проектування;
Підсистема проектування друкованих плат;
Підсистема проектування ПЛМ;
Підсистема моделювання;
Інтерфейси системи;
Бібліотека радіоелектронних компонентів.
Кожна з цих підсистем включає в себе кілька взаємопов'язаних пакетів.
Підсистема вхідного проектування
Пакети підсистеми мають таке призначення і коротку характеристику:PC-CAPS - призначений для проектування принципових електричних схем РЕА і створення образів радіоелектронних компонентів (РЕК). При цьому формується база даних електричних з'єднань і зв'язків: для принципових схем файл з розширенням. SCH; для РЕК - файл із розширенням. SYM, ці новостворені РЕК використовуються в наступних етапах проектування принципових схем. Є засоби редагування і корекції. Всі функції пакету реалізуються за допомогою команд МЕНЮ в інтерактивному режимі.
PC-NODES витягує список електричних з'єднань з схематичне бази даних, створеної за допомогою PC-CAPS, або з бази даних друкованих плат, створеної за допомогою PC-CARDS (файл. PCB). При цьому присвоюються імена неіменованим зв'язків і створюється таблиця з'єднань. Результат роботи - файл. NLT. Вихідний список з'єднань потім може бути вхідним для PC-LINK, PC-FORM, PC-PACK, PRESIM, PC-ERC і інтерфейсними програмами.
PC-LINK з кількох взаємозалежних таблиць (списків) з'єднань, що знаходяться в декількох базах даних, створює єдину базу даних для принципової схеми, що складається з декількох аркушів. Вихідний файл з розширенням. Xnl. Він може бути вхідним для PC-PACK, PC-FORM, PRESIM та іншим інтерфейсним програмами.
PC-ERC дозволяє виконати до десяти перевірок проектування схеми. Це наступні перевірки:
Плаваючі (floating) висновки;
Ланцюга без або з одним з'єднанням;
Ланцюга без вхідних висновків;
Ланцюга без вихідних висновків;
Ланцюга з декількома (більше одного) вихідними висновками;
Ланцюга без (pull-up) резистора;
Ланцюга зі всіма загальними вхідними висновками;
Екс відповідність упаковки;
Сума числових значень привласнених атрибутам компонентів.
PC-ERC можна використовувати для виконання однієї, всіх або будь-якої комбінації з цих
перевірок. Перші шість тестують на невідповідність ланцюгів, наступні дві на невідповідність компонентів і останні дві формують довідкові звіти.
Інтерфейс з підсистемою проектування ДП
PREPACK перетворює створений користувачем текстовий файл (з розширенням. FIL) з формату ASCII в двійковий формат (файл з розширенням .LIB). Вихідний файл (.FIL) містить список використовуваних у схемі компонентів (логічних елементів) з бібліотеки компонентів (.SYM частина, див. опис бібліотеки РЕК P-Cad). Вихідний файл (.LIB) містить двійкове опис РЕК, використовуваних у принциповій схемі і є вхідним файлом для PC-PACK.
PC-PACK читає таблицю з'єднань (.XNL) електричної схеми з бази даних електричних схем, двійковий контрольний файл використовуваних у схемі компонентів (. LIB), файл бази даних друкованої плати (.PCB) і файл компонентів друкованої плати (.PRT). Він виводить наступне:
Базу даних друкованої плати (.PCB) з логічними вентилями, упакованими по кристалам мікросхем і з'єднаними згідно з попереднім розміщення на платі;
Список фізичних з'єднань бази даних друкованої плати(.PNL);
Командний файл упаковки (.СMD), що містить інформацію про упакування вентилів електричної схеми у фізичні мікросхеми для зворотного зв'язку з вихідною базою даних електричної схеми;
Двійковий файл списку з'єднань схеми з номерами упакованих виходів елементів з посилальними позначеннями, присвоєними кожному компоненту для введення в інтерфейсні програми.
PC-BACK зчитує команди упаковки елементів (. Cmd) та звіт розміщень (. Rpt), створені відповідно в PC-PACK і в PC-CARDS, а потім генерує зворотний контрольний файл (. Bka), який може бути введений в PC-CAPS для оновлення або зміни вихідної схеми з урахуванням можливих змін в PC-PLACE або PC-CARDS.
PC-NLC порівнює і видає звіт про невідповідність електричних з'єднань між двома таблицями з'єднань. PC-NLC є гнучкою програмою, створеної для порівняння декількох комбінацій списків з'єднань. Вихідні звітні файли будуть мінятися в залежності від порівнюєш комбінації. Можна порівнювати наступне:
Два списки з'єднань схеми (вибрані з баз даних, створених з PC-CAPS);
Два списки сполук ДП (вибрані з баз даних, створених з PC-CARDS);
Список з'єднань схеми зі списком з'єднань ДП.
Підсистема проектування ДП
PC-PLACE, використовуючи упаковану базу даних (файл. PKG, створений з PC-PACK), виконує в автоматичному або ручному (інтерактивному) режимі розміщення всіх РЕК на ДП. Додатково (у тих же режимах) забезпечує коштами векторів спрямованості, зображення гістограм і зв'язок ланцюгів для аналізу та оптимізації розміщення. Вектори спрямованості використовують для вказівки теоретично кращого місця розміщення кожного РЕК. Гістограми (зображені кольором) представляють щільність потенційних шляхів трасування, а чисельний фактор вказує ступінь спроби позитивного чи негативного зміни розміщення елементів. Зображення зв'язки ланцюгів (висновок елемента - висновок елемента, один РЕК, всі РЕК відразу) допомагає при аналізі розміщення РЕК.
Користувач визначає наступні параметри:
Вказує місця точок прив'язки (lattice point);
Визначає одну або кілька (lattice point);
Визначає РЕК, які будуть розміщені на кожному зазначеному (Lattice point);
Вказує (association) дискретного компонента до основних(ІС) або окремо (latticepoints) дискретних РЕК;
Вказує певні вимоги до зазорам між РЕК;
Задає керуючі параметри, які встановлюють порядок і орієнтацію основних елементів у рамках
контуру ДП;
Визначає місце (outline);
Визначає параметри зображення гістограм;
Виконує попереднє розміщення і фіксує місця їх розташування;
PC-ROUTE читає файл (. PLC) бази даних, яка містить фізичне розміщення РЕК, пакувальну і логічну інформацію і виконує авто трасування ДП. Користувач може вказати наступні параметри і стратегію трасування:
Метод сполук:
Пари висновків з Т-подібними сполуками;
Пари висновків без Т-подібних з'єднань;
Тільки ланцюгове з'єднання пар висновків;
Стратегія трасування:
Якість трасування;
Велика швидкість трасування;
Ширина провідників і зазорів:
Роздільна здатність 0.001 | (0.0254 мм);
Окремо визначаються конкретним ланцюгах, таким як земля, харчування;
Зазори контактних площадок і переходів:
Роздільна здатність 0.001;
Визначаються окремо конкретних типів площадок і переходів;
Вертикальні і горизонтальні прямі сітки;
Резервування точок переходів для попереднього розміщення переходів;
Кількість трасованих шарів;
Кількість проходів трасування кожного шару;
Порядок трасування:
Спочатку короткі з'єднання;
Спочатку довгі з'єднання;
Інформація про стан трасування:
Зображення стану тільки в текстовому вигляді;
Зображення стану і графічного образу ДП, що показують відтрасовані провідники і повітряну лінію поточної трасованого ланцюга;
Статус, відтрасовані провідники, повітряну лінію і область пошуку шляху трасування
Поточного ланцюга.
Інформація про стан трасування включає:
Загальна кількість пар шарів;
Кількість проходів трасування на пару шарів;
Загальна кількість з'єднань;
Кількість відтрасованих сполук;
Кількість відтрасованих провідників у відсотках;
Поточна трасованої пара шарів;
Поточний прохід трасування на парі шарів;
Порядковий номер поточної протрасованого ланцюга;
Програмні характеристики:
Вводить базу даних ДП, створену з PC-PLACE або PC-CARDS (з або без попередньої ручної трасуванням частини кіл);
Виводить відтрасовану базу даних ДП, яка може бути введена в PC-CARDS і відредагована (дотрасована).
PC-ROUTE підтримує:
300 компонентів;
2500 ланцюгів;
4000 висновків;
50 шарів;
60 | х60 | друковану плату з масштабом 1:1;
Роздільна здатність для ширини і зазорів провідників (0.001 |);
Внутрішні шари ланцюгів харчування і землі.
PC-CARDS це інтелектуальний графічний редактор топології проектованої ДП. Меню редактора включає набір команд для креслення, редагування, обертання, копіювання, знищення, переміщення і введення компонентів, ланцюгів і площадок. Багато хто з цих команд оперують як з поодинокими елементами, так і з їх групами. Команди огляду забезпечують 11 рівнів збільшення та зменшення, переміщення, зберігання та відновлення 10 зображень, а також огляд зображення, вибраного вікна.
Утиліти ДП
PC-NLT перетворює файл формату ASCII зі списком з'єднань схеми в файл бази
даних ДП. Цей процес виконується в сім етапів:
Використовуючи текстовий редактор, створюється ASCII список з'єднань (<ім'я
файлу>. ALT), який містить компоненти й ланцюгу схеми.
Використовуючи PC-CARDS, якщо потрібно створюється первісна база даних
ДП.
Цей файл повинен містити рівневу структуру. Опціонально він може містити контур друкованої плати та попередньо розміщені компоненти (наприклад роз'єми). Якщо необхідна тільки рівнева структура, файл LAYS.PCB може бути використаний як первинна база даних ДП. У джерельній базі даних не дозволені провідники.
Потім в ASCII форматі вводиться список ланцюгів в PC-NLT, який створює
наступні файли:
Базу даних ДП (<ім'я файлу>. PCB) містить компоненти і з'єднання між ними;
PC-NLT протокольний (Їжурнальний |) файл (PCNLT.LOG), що містить всі повідомлення надійшли при виконанні PC-NLT. Цей файл корисний при аналізі будь-яких повідомлень про помилки, які створюються з PC-NLT;
Файл звіту (за інформативності можна вибрати чотири різних звіту).
4. Досліджується PC-NLT протокольний файл. Якщо виявлені будь-які помилки, виправте їх.
5. Потім можна заново пустити програму PC-NLT і вказати параметри звіту для
перерахування списку вмісту бази даних друкованої плати. Можна вибрати і
згенерувати список компонентів за посилальним позначенням, за типом компонента, за іменами ланцюгів або за назвами схем.
6. Перевірте наведений список зі схемою. Якщо виявите помилки, виправте вхідний файл списку ланцюгів. Потім поверніться до PC-NLT і повторіть кроки 4 і 5. Якщо помилок немає, то виконуйте 7 крок.
7. Тепер база даних ДП готова для розміщення й трасування.
PC-NODES призначення дивіться в описі підсистеми вхідного проектування в 3.1.
PC-NLC призначення дивіться в описі інтерфейсу ДП підсистеми вхідного
проектування у 3.1.1.
PC-DRC зчитує згенерований з PC-CARDS файл ДП з бази даних і перевіряє його
на невідповідність (не з'єднання) і порушення (допусків), тобто встановлених
правил проектування. Ця програма генерує додатковий шар в базі даних ДП на
якому містяться помилки проектування, а також генерує звітний файл ASCII, в
якому наводиться список цих помилок.
PC-PRINT зчитує дані з плоттерної файлу, створеного з PC-CAPS, PC-CARDS або
PC-PLACE і перетворює його в інструкції (команди) принтера (мозаїчного
друкувального пристрою).
PC-PLOTS зчитує дані з плоттерної файлу, створеного з PC-CAPS, PC-CARDS, або PC-PLACE і перетворює його в інструкції (команди) плоттера (креслярського пристрою).
3.2.2. Інтерфейс з виробництвом PC-DRILL зчитує базу даних ДП (файл. PCB) і перетворює його у файл з форматом даних для свердлильного верстата з ЧПУ.
PC-PHOTO зчитує дані з плоттерної файлу і перетворює їх в інструкції фотоплотер
(фотокоординатографа). Ці інструкції вводяться безпосередньо чи опосередковано (з
диска) в фотоплотер, який зчитує команди креслення, розмірів апаратури, витримки і
креслить фотошаблон.
Підсистема проектування ПЛМ
Опис PC-CAPS, PC-LINK були наведені в 3.1.
NX-CUPL перетворює двійкову базу даних схеми (файли. Xnl і / або. Nlt) у формат пакета СUPL активує компілятор ПЛМ.
Зауваження: Так як документація і пакети NX-CUPL і CUPL відсутні, то більш докладний опис підсистеми проектування ПЛМ в даній версії керівництва не наводиться.
Підсистема моделювання
PRESIM перетворює двійкову базу даних схеми (файл та / або файли. NLT,. XNL) у формат сумісний з пакетом PC-LOGS. PCMODEL компілює модель поведінки PC-LOGS. Скомпільована модель додається до досліджуваної базі даних препроцесором (пакетом PRESIM) до PC-LOGS. PC-LOGS виконує логічне моделювання бази даних. POSTSIM використовується для підготовки і перегляду результатів моделювання.
Зауваження: Так як на перших етапах навчання проектування РЕА з PCAD можна обійтися без моделювання схем, в даній версії цей процес більш докладно не описується.
Інтерфейси системи
PC-FORM перетворює двійковий формат файлу зі списком сполук у файл
формату кодів ASCII у вигляді звітів та довідкової інформації. Для цього вона
використовує файли, створені з PC-LINK, PC-NODES і PC-PACK. Звіти можуть
містити інформацію про компоненти, упаковці, вузлах, провідниках або як список
використаних матеріалів.
PC-PRINT, PC-PLOTS дивіться у 3.2.1. PDIF-OUT перетворює базу даних P-CAD'а у формат PDIF. PDIF-IN читає формат PDIF і перетворює його в базу даних P-CAD (файли. SYM,. SCH,. PRT,. PCB).
Зауваження: Більш докладний опис пакетів PDIF-IN і PDIF-OUT буде наведено в
наступних версіях керівництва.