تركز هذه الورقة على PCB المصممون الذين يستخدمون IP ، وكذلك استخدام أدوات التخطيط والتوجيه الطوبولوجي لدعم IP ، يكملون تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بالكامل بسرعة. كما ترى من الشكل 1 ، فإن مسؤولية مهندس التصميم هي الحصول على IP من خلال وضع عدد صغير من المكونات الضرورية وتخطيط مسارات الترابط الهامة فيما بينها. بمجرد الحصول على IP ، يمكن تقديم معلومات IP لمصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور الذين يقومون ببقية التصميم.

كيف يمكن لمصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور استخدام تخطيط الهيكل وأدوات الأسلاك لإكمال تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بسرعة

الشكل 1: يحصل مهندسو التصميم على IP ، ويستخدم مصممو ثنائي الفينيل متعدد الكلور أيضًا التخطيط الطوبولوجي وأدوات الأسلاك لدعم IP ، ويكملون تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بالكامل بسرعة.

بدلاً من الاضطرار إلى المرور بعملية تفاعل وتكرار بين مهندسي التصميم ومصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور للحصول على نية التصميم الصحيحة ، يحصل مهندسو التصميم بالفعل على هذه المعلومات والنتائج دقيقة إلى حد ما ، مما يساعد مصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور كثيرًا. في العديد من التصميمات ، يقوم مهندسو التصميم ومصممي PCB بالتخطيط التفاعلي والأسلاك ، مما يستهلك وقتًا ثمينًا على كلا الجانبين. تاريخيًا ، كان التفاعل ضروريًا ، ولكنه يستغرق وقتًا طويلاً وغير فعال. قد تكون الخطة الأولية التي يقدمها مهندس التصميم مجرد رسم يدوي بدون مكونات مناسبة أو عرض ناقل أو إشارات إخراج دبوس.

بينما يمكن للمهندسين الذين يستخدمون تقنيات التخطيط الطوبولوجيا التقاط التخطيط والترابط لبعض المكونات حيث يشارك مصممو PCB في التصميم ، قد يتطلب التصميم تخطيط المكونات الأخرى ، والتقاط هياكل IO و bus الأخرى ، وجميع التوصيلات البينية.

يحتاج مصممو ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى اعتماد تخطيط طوبولوجيا والتفاعل مع المكونات الموضوعة وغير المدفوعة لتحقيق التخطيط الأمثل والتخطيط التفاعلي ، وبالتالي تحسين كفاءة تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

بعد تخطيط المناطق الحرجة وعالية الكثافة والحصول على تخطيط الهيكل ، يمكن إكمال التخطيط قبل تخطيط الهيكل النهائي. لذلك ، قد تضطر بعض مسارات الهيكل إلى العمل مع التخطيط الحالي. على الرغم من أنها ذات أولوية أقل ، إلا أنها لا تزال بحاجة إلى الاتصال. وهكذا تم إنشاء جزء من التخطيط حول تخطيط المكونات. بالإضافة إلى ذلك ، قد يتطلب هذا المستوى من التخطيط مزيدًا من التفاصيل لإعطاء الأولوية اللازمة للإشارات الأخرى.

تخطيط طوبولوجيا مفصل

يوضح الشكل 2 مخططًا تفصيليًا للمكونات بعد وضعها. تحتوي الحافلة على 17 بت في المجموع ، ولديها تدفق إشارة منظم جيدًا.

كيف يمكن لمصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور استخدام تخطيط الهيكل وأدوات الأسلاك لإكمال تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بسرعة

الشكل 2: خطوط الشبكة لهذه الحافلات هي نتيجة تخطيط الهيكل والتخطيط مع أولوية أعلى.

لتخطيط هذا الناقل ، يحتاج مصممو ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى مراعاة الحواجز القائمة وقواعد تصميم الطبقة والقيود المهمة الأخرى. مع وضع هذه الشروط في الاعتبار ، قاموا برسم مسار طوبولوجيا للحافلة كما هو موضح في الشكل 3.

كيف يمكن لمصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور استخدام تخطيط الهيكل وأدوات الأسلاك لإكمال تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بسرعة

الشكل 3: الحافلة المخطط لها.

في الشكل 3 ، يوضح التفصيل “1” دبابيس المكونات على الطبقة العليا من “الأحمر” للمسار الطوبولوجي المؤدي من دبابيس المكون إلى التفاصيل “2”. المنطقة غير المغلفة المستخدمة لهذا الجزء ، والطبقة الأولى فقط هي طبقة الكابلات. يبدو هذا واضحًا من وجهة نظر التصميم ، وستستخدم خوارزمية التوجيه المسار الطوبولوجي مع الطبقة العليا المتصلة باللون الأحمر. ومع ذلك ، قد تزود بعض العوائق الخوارزمية بخيارات توجيه طبقة أخرى قبل توجيه هذا الناقل المعين تلقائيًا.

نظرًا لأن الحافلة منظمة في آثار ضيقة في الطبقة الأولى ، يبدأ المصمم في التخطيط للانتقال إلى الطبقة الثالثة بالتفصيل 3 ، مع مراعاة المسافة التي يقطعها الناقل عبر PCB بالكامل. لاحظ أن هذا المسار الطوبولوجي على الطبقة الثالثة أوسع من الطبقة العليا بسبب المساحة الإضافية المطلوبة لاستيعاب الممانعة. بالإضافة إلى ذلك ، يحدد التصميم الموقع الدقيق (17 حفرة) لتحويل الطبقة.

نظرًا لأن المسار الطوبولوجي يتبع الجزء الموجود في الوسط الأيمن من الشكل 3 لتفاصيل “4” ، يلزم رسم العديد من الوصلات أحادية البت على شكل حرف T من توصيلات المسار الطوبولوجي ودبابيس المكونات الفردية. اختيار مصمم ثنائي الفينيل متعدد الكلور هو الحفاظ على تدفق معظم الاتصال على الطبقة 3 وعبر الطبقات الأخرى لتوصيل دبابيس المكونات. لذلك قاموا برسم منطقة طوبولوجيا للإشارة إلى الاتصال من الحزمة الرئيسية إلى الطبقة 4 (الوردي) ، وكانوا يتصلون بهذه الملامسات أحادية البت على شكل حرف T بالطبقة 2 ثم يتصلون بدبابيس الجهاز باستخدام ثقوب أخرى.

تستمر المسارات الطوبولوجية في المستوى 3 لتفاصيل “5” لتوصيل الأجهزة النشطة. يتم بعد ذلك توصيل هذه التوصيلات من المسامير النشطة إلى المقاوم المنسدل أسفل الجهاز النشط. يستخدم المصمم منطقة طوبولوجيا أخرى لتنظيم الاتصالات من الطبقة 3 إلى الطبقة 1 ، حيث يتم تقسيم دبابيس المكونات إلى أجهزة نشطة ومقاومات منسدلة.

استغرق هذا المستوى من التخطيط التفصيلي حوالي 30 ثانية لإكماله. بمجرد التقاط هذه الخطة ، قد يرغب مصمم PCB في التوجيه الفوري أو إنشاء المزيد من خطط الهيكل ، ثم إكمال جميع خطط الهيكل باستخدام التوجيه التلقائي. أقل من 10 ثوان من الانتهاء من التخطيط حتى نتائج الأسلاك التلقائية. السرعة لا تهم حقًا ، بل إنها في الواقع مضيعة للوقت إذا تم تجاهل نوايا المصمم وكانت جودة الأسلاك التلقائية رديئة. توضح المخططات التالية نتائج الأسلاك التلقائية.

توجيه الطوبولوجيا

بدءًا من أعلى اليسار ، توجد جميع الأسلاك من دبابيس المكونات في الطبقة 1 ، كما عبر عنها المصمم ، ويتم ضغطها في هيكل ناقل ضيق ، كما هو موضح في التفاصيل “1” و “2” في الشكل 4. يحدث الانتقال بين المستوى 1 والمستوى 3 بالتفصيل “3” ويأخذ شكل ثقب كبير يستهلك مساحة كبيرة. مرة أخرى ، يتم أخذ عامل المعاوقة في الاعتبار ، بحيث تكون الخطوط أوسع وأكثر تباعدًا ، كما هو موضح بمسار العرض الفعلي.

كيف يمكن لمصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور استخدام تخطيط الهيكل وأدوات الأسلاك لإكمال تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بسرعة

الشكل 4: نتائج التوجيه مع الطبولوجيا 1 و 3.

كما هو موضح بالتفصيل “4” في الشكل 5 ، يصبح مسار الهيكل أكبر بسبب الحاجة إلى استخدام الثقوب لاستيعاب تقاطعات أحادية بت من النوع T. هنا تعكس الخطة مرة أخرى نية المصمم لنقاط التبادل من النوع T أحادي البت هذه ، والأسلاك من الطبقة 3 إلى الطبقة 4. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأثر الموجود على الطبقة الثالثة ضيق للغاية ، على الرغم من أنه يتمدد قليلاً عند فتحة الإدخال ، إلا أنه سرعان ما يشد مرة أخرى بعد اجتياز الفتحة.

كيف يمكن لمصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور استخدام تخطيط الهيكل وأدوات الأسلاك لإكمال تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بسرعة

الشكل 5: نتيجة التوجيه بالتفصيل 4 طوبولوجيا.

يوضح الشكل 6 نتيجة التوصيل التلقائي بالتفصيل “5”. تتطلب اتصالات الجهاز النشطة في الطبقة 3 التحويل إلى الطبقة 1. يتم ترتيب الثقوب الخارقة بدقة فوق دبابيس المكونات ، ويتم توصيل سلك الطبقة 1 بالمكون النشط أولاً ثم بالمقاومة المنسدلة للطبقة 1.

كيف يمكن لمصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور استخدام تخطيط الهيكل وأدوات الأسلاك لإكمال تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بسرعة

الشكل 6: نتيجة التوجيه مع الهيكل التفصيلي 5.

استنتاج المثال أعلاه هو أن الـ 17 بت يتم تفصيلها في أربعة أنواع مختلفة من الأجهزة ، مما يمثل نية المصمم لاتجاه الطبقة والمسار ، والتي يمكن التقاطها في حوالي 30 ثانية. بعد ذلك يمكن إجراء توصيلات أوتوماتيكية عالية الجودة ، والوقت المطلوب حوالي 10 ثوانٍ.

من خلال رفع مستوى التجريد من الأسلاك إلى التخطيط الطبولوجي ، يتم تقليل إجمالي وقت الاتصال البيني بشكل كبير ، ويتمتع المصممون بفهم واضح للكثافة وإمكانية إكمال التصميم قبل بدء الاتصال البيني ، مثل سبب الاحتفاظ بالأسلاك في هذه المرحلة في التصميم؟ لماذا لا تمضي قدمًا في التخطيط وإضافة الأسلاك في الخلف؟ متى سيتم التخطيط للطوبولوجيا الكاملة؟ إذا تم النظر في المثال أعلاه ، يمكن استخدام تجريد خطة واحدة مع خطة أخرى بدلاً من 17 شبكة منفصلة مع العديد من مقاطع الخطوط والعديد من الثقوب في كل شبكة ، وهو مفهوم مهم بشكل خاص عند النظر في أمر التغيير الهندسي (ECO) .

أمر التغيير الهندسي (ECO)

في المثال التالي ، خرج دبوس FPGA غير مكتمل. أبلغ مهندسو التصميم مصممي PCB بهذه الحقيقة ، ولكن لأسباب تتعلق بالجدول الزمني ، يحتاجون إلى تطوير التصميم قدر الإمكان قبل اكتمال إخراج دبوس FPGA.

في حالة إخراج الدبوس المعروف ، يبدأ مصمم PCB في تخطيط مساحة FPGA ، وفي الوقت نفسه ، يجب على المصمم مراعاة العملاء المتوقعين من الأجهزة الأخرى إلى FPGA. كان من المخطط أن يكون الإدخال / الإخراج على الجانب الأيمن من FPGA ، ولكنه الآن على الجانب الأيسر من FPGA ، مما يتسبب في أن يكون خرج الدبوس مختلفًا تمامًا عن الخطة الأصلية. نظرًا لأن المصممين يعملون على مستوى أعلى من التجريد ، يمكنهم استيعاب هذه التغييرات عن طريق إزالة الحمل الزائد لتحريك جميع الأسلاك حول FPGA واستبدالها بتعديلات مسار طوبولوجيا.

ومع ذلك ، لا تتأثر غازات FPG فقط ؛ تؤثر مخرجات الدبوس الجديدة هذه أيضًا على العملاء المتوقعين الخارجين من الأجهزة ذات الصلة. تتحرك نهاية المسار أيضًا من أجل استيعاب مسار دخول الرصاص المغلف بشكل مسطح ؛ خلاف ذلك ، سيتم لف الكابلات الملتوية المزدوجة ، مما يؤدي إلى إهدار مساحة ثمينة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الكثافة. يتطلب التواء هذه القطع مساحة إضافية للأسلاك والثقوب ، والتي قد لا تتحقق في نهاية مرحلة التصميم. إذا كان الجدول الزمني ضيقًا ، فسيكون من المستحيل إجراء مثل هذه التعديلات على جميع هذه المسارات. النقطة المهمة هي أن تخطيط الهيكل يوفر مستوى أعلى من التجريد ، لذا فإن تنفيذ هذه العناصر الاقتصادية أسهل بكثير.

تحدد خوارزمية التوجيه التلقائي التي تتبع نية المصمم أولوية الجودة على أولوية الكمية. إذا تم تحديد مشكلة جودة ، فمن المناسب تمامًا ترك الاتصال يفشل بدلاً من إنتاج أسلاك ذات جودة رديئة ، وذلك لسببين. أولاً ، من الأسهل توصيل اتصال فاشل بدلاً من تنظيف هذا الأسلاك بنتائج سيئة وعمليات الأسلاك الأخرى التي تعمل على أتمتة الأسلاك. ثانيًا ، يتم تنفيذ نية المصمم ويترك المصمم لتحديد جودة الاتصال. ومع ذلك ، فإن هذه الأفكار مفيدة فقط إذا كانت توصيلات الأسلاك الفاشلة بسيطة نسبيًا ومترجمة.

وخير مثال على ذلك هو عدم قدرة الكابلات على تحقيق اتصالات مخططة بنسبة 100٪. بدلاً من التضحية بالجودة ، اسمح لبعض التخطيط بالفشل ، تاركًا وراءه بعض الأسلاك غير المتصلة. يتم توجيه جميع الأسلاك من خلال تخطيط الهيكل ، ولكن لا تؤدي جميعها إلى دبابيس المكونات. هذا يضمن وجود مساحة للاتصالات الفاشلة ويوفر اتصالاً سهلاً نسبيًا.

ملخص هذا المقال

التخطيط الطبولوجي هو أداة تعمل مع عملية تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بإشارة رقمية ويمكن الوصول إليها بسهولة لمهندسي التصميم ، ولكن لديها أيضًا إمكانات تدفق مكانية وطبقية واتصال محددة لاعتبارات التخطيط المعقدة. يمكن لمصممي PCB استخدام أداة تخطيط الهيكل في بداية التصميم أو بعد حصول مهندس التصميم على عنوان IP الخاص بهم ، اعتمادًا على من يستخدم هذه الأداة المرنة لتناسب بيئة التصميم الخاصة بهم بشكل أفضل.

تتبع الكابلات الطوبولوجية ببساطة خطة المصمم أو نية تقديم نتائج كابلات عالية الجودة. التخطيط الطوبولوجي ، عند مواجهته مع ECO ، يكون أسرع بكثير في التشغيل من التوصيلات المنفصلة ، وبالتالي تمكين الكابلات الهيكلية من اعتماد ECO بشكل أسرع ، مما يوفر نتائج سريعة ودقيقة.