Mae’r papur hwn yn canolbwyntio ar y PCB mae dylunwyr sy’n defnyddio IP, ac sy’n defnyddio offer cynllunio a llwybro topoleg ymhellach i gefnogi IP, yn cwblhau’r dyluniad PCB cyfan yn gyflym. Fel y gallwch weld o Ffigur 1, cyfrifoldeb y peiriannydd dylunio yw cael yr IP trwy osod nifer fach o gydrannau angenrheidiol a chynllunio llwybrau rhyng-gysylltiad beirniadol rhyngddynt. Unwaith y ceir yr IP, gellir darparu’r wybodaeth IP i ddylunwyr PCB sy’n gwneud gweddill y dyluniad.

Sut y gall dylunwyr PCB ddefnyddio offer cynllunio a gwifrau topoleg i gwblhau dyluniad PCB yn gyflym

Ffigur 1: Mae peirianwyr dylunio yn cael IP, dylunwyr PCB yn defnyddio offer cynllunio a gwifrau topoleg ymhellach i gefnogi IP, cwblhau’r dyluniad PCB cyfan yn gyflym.

Yn lle gorfod mynd trwy broses o ryngweithio ac iteriad rhwng peirianwyr dylunio a dylunwyr PCB i gael y bwriad dylunio cywir, mae’r peirianwyr dylunio eisoes yn cael y wybodaeth hon ac mae’r canlyniadau’n weddol gywir, sy’n helpu dylunwyr PCB yn fawr. Mewn llawer o ddyluniadau, mae peirianwyr dylunio a dylunwyr PCB yn gwneud cynllun a gwifrau rhyngweithiol, sy’n treulio amser gwerthfawr ar y ddwy ochr. Yn hanesyddol, mae rhyngweithio yn angenrheidiol, ond yn cymryd llawer o amser ac yn aneffeithlon. Gall y cynllun cychwynnol a ddarperir gan y peiriannydd dylunio fod yn ddim ond lluniad â llaw heb gydrannau cywir, lled bws na chiwiau allbwn pin.

Er y gall peirianwyr sy’n defnyddio technegau cynllunio topoleg ddal cynllun a rhyng-gysylltiadau rhai cydrannau wrth i ddylunwyr PCB ddod yn rhan o’r dyluniad, efallai y bydd y dyluniad yn gofyn am gynllun cydrannau eraill, dal strwythurau IO a bysiau eraill, a phob rhyng-gysylltiad.

Mae angen i ddylunwyr PCB fabwysiadu cynllunio topoleg a rhyngweithio â chydrannau wedi’u gosod allan a heb eu gorchuddio i gyflawni’r cynllun gorau posibl a chynllunio rhyngweithio, a thrwy hynny wella effeithlonrwydd dylunio PCB.

Ar ôl gosod ardaloedd critigol a dwysedd uchel a sicrhau’r cynllunio topoleg, gellir cwblhau’r cynllun cyn y cynllunio topoleg terfynol. Felly, efallai y bydd yn rhaid i rai llwybrau topoleg weithio gyda’r cynllun presennol. Er eu bod â blaenoriaeth is, mae angen eu cysylltu o hyd. Felly cynhyrchwyd rhan o’r cynllunio o amgylch cynllun y cydrannau. Yn ogystal, efallai y bydd angen mwy o fanylion ar y lefel hon o gynllunio i roi’r flaenoriaeth angenrheidiol i signalau eraill.

Cynllunio topoleg manwl

Mae Ffigur 2 yn dangos cynllun manwl o’r cydrannau ar ôl eu gosod allan. Mae gan y bws gyfanswm o 17 darn, ac mae ganddyn nhw lif signal eithaf trefnus.

Sut y gall dylunwyr PCB ddefnyddio offer cynllunio a gwifrau topoleg i gwblhau dyluniad PCB yn gyflym

Ffigur 2: Mae llinellau rhwydwaith ar gyfer y bysiau hyn yn ganlyniad cynllunio a chynllun topoleg gyda blaenoriaeth uwch.

I gynllunio’r bws hwn, mae angen i ddylunwyr PCB ystyried rhwystrau sy’n bodoli, rheolau dylunio haenau, a chyfyngiadau pwysig eraill. Gyda’r amodau hyn mewn golwg, fe wnaethant fapio llwybr topoleg ar gyfer y bws fel y dangosir yn Ffigur 3.

Sut y gall dylunwyr PCB ddefnyddio offer cynllunio a gwifrau topoleg i gwblhau dyluniad PCB yn gyflym

Ffigur 3: Y bws wedi’i gynllunio.

Yn Ffigur 3, mae manylion “1” yn nodi’r pinnau cydran ar yr haen uchaf o “goch” ar gyfer y llwybr topolegol sy’n arwain o’r pinnau cydran i fanylion “2”. Yr ardal heb ei chrynhoi a ddefnyddir ar gyfer y rhan hon, a dim ond yr haen gyntaf sy’n cael ei nodi fel yr haen geblau. Mae hyn yn ymddangos yn amlwg o safbwynt dylunio, a bydd yr algorithm llwybro yn defnyddio’r llwybr topolegol gyda’r haen uchaf wedi’i gysylltu â choch. Fodd bynnag, gall rhai rhwystrau ddarparu opsiynau llwybro haenau eraill i’r algorithm cyn cyfeirio’r bws penodol hwn yn awtomatig.

Wrth i’r bws gael ei drefnu’n olion tynn ar yr haen gyntaf, mae’r dylunydd yn dechrau cynllunio’r trosglwyddiad i’r drydedd haen ar fanylion 3, gan ystyried y pellter y mae’r bws yn teithio ar draws y PCB cyfan. Sylwch fod y llwybr topolegol hwn ar y drydedd haen yn lletach na’r haen uchaf oherwydd y lle ychwanegol sydd ei angen i ddarparu ar gyfer y rhwystriant. Yn ogystal, mae’r dyluniad yn nodi’r union leoliad (17 twll) ar gyfer trosi’r haen.

Gan fod y llwybr topolegol yn dilyn y rhan ganol dde yn Ffigur 3 i fanylu ar “4”, mae angen tynnu llawer o gyffyrdd siâp T un did o’r cysylltiadau llwybr topolegol a’r pinnau cydran unigol. Dewis y dylunydd PCB yw cadw’r rhan fwyaf o’r llif cysylltiad ar haen 3 a thrwodd i haenau eraill ar gyfer cysylltu pinnau cydran. Felly fe wnaethant dynnu ardal dopoleg i nodi’r cysylltiad o’r brif fwndel i haen 4 (pinc), ac a oedd y cysylltiadau siâp T un did hyn yn cysylltu â haen 2 ac yna’n cysylltu â phinnau’r ddyfais gan ddefnyddio tyllau trwodd eraill.

Mae llwybrau topolegol yn parhau ar lefel 3 i fanylu ar “5” i gysylltu dyfeisiau gweithredol. Yna cysylltir y cysylltiadau hyn o’r pinnau gweithredol â gwrthydd tynnu i lawr o dan y ddyfais weithredol. Mae’r dylunydd yn defnyddio maes topoleg arall i reoleiddio cysylltiadau o haen 3 i haen 1, lle mae’r pinnau cydran wedi’u rhannu’n ddyfeisiau gweithredol a gwrthyddion tynnu i lawr.

This level of detailed planning took about 30 seconds to complete. Unwaith y bydd y cynllun hwn wedi’i ddal, efallai y bydd y dylunydd PCB eisiau llwybr ar unwaith neu greu cynlluniau topoleg pellach, ac yna cwblhau’r holl gynlluniau topoleg gyda llwybro awtomatig. Lai na 10 eiliad o gwblhau’r cynllunio i ganlyniadau gwifrau awtomatig. Nid yw’r cyflymder o bwys mewn gwirionedd, ac mewn gwirionedd mae’n wastraff amser os anwybyddir bwriadau’r dylunydd a bod ansawdd y gwifrau awtomatig yn wael. Mae’r diagramau canlynol yn dangos canlyniadau gwifrau awtomatig.

Llwybro Topoleg

Gan ddechrau ar y chwith uchaf, mae’r holl wifrau o’r pinnau cydran wedi’u lleoli ar haen 1, fel y mynegir gan y dylunydd, a’u cywasgu i mewn i strwythur bysiau tynn, fel y dangosir yn Manylion “1” a “2” yn Ffigur 4. Mae’r trosglwyddiad rhwng lefel 1 a lefel 3 yn digwydd yn fanwl “3” ac mae ar ffurf twll trwodd sy’n cymryd llawer o le. Unwaith eto, mae’r ffactor rhwystriant yn cael ei ystyried, felly mae’r llinellau yn ehangach ac yn fwy gofod, fel y’u cynrychiolir gan y llwybr lled gwirioneddol.

Sut y gall dylunwyr PCB ddefnyddio offer cynllunio a gwifrau topoleg i gwblhau dyluniad PCB yn gyflym

Ffigur 4: Canlyniadau llwybro gyda thopolegau 1 a 3.

Fel y dangosir yn fanwl “4” yn Ffigur 5, mae’r llwybr topoleg yn dod yn fwy oherwydd yr angen i ddefnyddio tyllau i ddarparu ar gyfer cyffyrdd math T un did. Yma mae’r cynllun unwaith eto’n adlewyrchu bwriad y dylunydd ar gyfer y pwyntiau cyfnewid un math T hyn, gan weirio o haen 3 i haen 4. Yn ogystal, mae’r olrhain ar y drydedd haen yn dynn iawn, er ei fod yn ehangu ychydig wrth y twll mewnosod, mae’n fuan yn tynhau eto ar ôl pasio’r twll.

Sut y gall dylunwyr PCB ddefnyddio offer cynllunio a gwifrau topoleg i gwblhau dyluniad PCB yn gyflym

Ffigur 5: Canlyniad llwybro gyda manylion 4 topoleg.

Mae Ffigur 6 yn dangos canlyniad gwifrau awtomatig yn fanwl “5”. Mae angen trosi cysylltiadau dyfais weithredol yn haen 3 i haen 1. Mae’r tyllau drwodd wedi’u trefnu’n daclus uwchben y pinnau cydran, ac mae’r wifren haen 1 wedi’i chysylltu â’r gydran weithredol yn gyntaf ac yna i’r gwrthydd tynnu i lawr haen 1.

Sut y gall dylunwyr PCB ddefnyddio offer cynllunio a gwifrau topoleg i gwblhau dyluniad PCB yn gyflym

Ffigur 6: Canlyniad llwybro gyda’r 5 topoleg fanwl.

Casgliad yr enghraifft uchod yw bod yr 17 darn wedi’u nodi’n bedwar math gwahanol o ddyfais, sy’n cynrychioli bwriad y dylunydd ar gyfer cyfeiriad haen a llwybr, y gellir ei ddal mewn tua 30 eiliad. Yna gellir cyflawni gwifrau awtomatig o ansawdd uchel, yr amser gofynnol yw tua 10 eiliad.

Trwy godi lefel y tynnu o weirio i gynllunio topoleg, mae cyfanswm yr amser rhyng-gysylltiad yn cael ei leihau’n fawr, ac mae gan ddylunwyr ddealltwriaeth wirioneddol glir o ddwysedd a’r potensial i gwblhau’r dyluniad cyn i’r rhyng-gysylltiad ddechrau, megis pam cadw gwifrau ar y pwynt hwn i mewn y dyluniad? Beth am fwrw ymlaen â’r cynllunio ac ychwanegu gwifrau yn y cefn? Pryd fydd y topoleg lawn yn cael ei chynllunio? Os ystyrir yr enghraifft uchod, gellir defnyddio tynnu un cynllun gyda chynllun arall yn hytrach na gyda 17 o rwydweithiau ar wahân gyda llawer o segmentau llinell a llawer o dyllau ym mhob rhwydwaith, cysyniad sy’n arbennig o bwysig wrth ystyried Gorchymyn Newid Peirianneg (ECO) .

Gorchymyn Newid Peirianneg (ECO)

Yn yr enghraifft ganlynol, mae allbwn pin FPGA yn anghyflawn. Mae’r peirianwyr dylunio wedi hysbysu’r dylunwyr PCB o’r ffaith hon, ond am resymau amserlen, mae angen iddynt symud y dyluniad ymlaen cyn belled ag y bo modd cyn i allbwn pin FPGA gael ei gwblhau.

Yn achos allbwn pin hysbys, mae dylunydd PCB yn dechrau cynllunio’r gofod FPGA, ac ar yr un pryd, dylai’r dylunydd ystyried y blaenau o ddyfeisiau eraill i FPGA. Cynlluniwyd yr IO i fod ar ochr dde’r FPGA, ond nawr mae ar ochr chwith y FPGA, gan achosi i’r allbwn pin fod yn hollol wahanol i’r cynllun gwreiddiol. Oherwydd bod dylunwyr yn gweithio ar lefel uwch o dynnu, gallant ddarparu ar gyfer y newidiadau hyn trwy gael gwared ar y gorbenion o symud yr holl wifrau o amgylch yr FPGA a rhoi addasiadau llwybr topoleg yn ei le.

Fodd bynnag, nid FPGas yn unig sy’n cael eu heffeithio; Mae’r allbynnau pin newydd hyn hefyd yn effeithio ar y gwifrau sy’n dod allan o’r dyfeisiau cysylltiedig. Mae pen y llwybr hefyd yn symud er mwyn darparu ar gyfer y llwybr mynediad plwm wedi’i amgáu’n wastad; Fel arall, bydd ceblau pâr troellog yn cael eu troelli, gan wastraffu lle gwerthfawr ar y PCB dwysedd uchel. Mae troi’r darnau hyn yn gofyn am le ychwanegol ar gyfer gwifrau a thylliadau, na fydd yn bosibl eu cwrdd ar ddiwedd y cam dylunio. Pe bai’r amserlen yn dynn, byddai’n amhosibl gwneud addasiadau o’r fath i’r holl lwybrau hyn. Y pwynt yw bod cynllunio topoleg yn darparu lefel uwch o dynnu, felly mae’n haws gweithredu’r ECOs hyn.

Mae’r algorithm llwybro awtomatig sy’n dilyn bwriad y dylunydd yn gosod blaenoriaeth ansawdd dros flaenoriaeth maint. Os nodir problem ansawdd, mae’n hollol iawn gadael i’r cysylltiad fethu yn hytrach na chynhyrchu gwifrau o ansawdd gwael, am ddau reswm. Yn gyntaf, mae’n haws cysylltu cysylltiad a fethwyd na glanhau’r gwifrau hyn â chanlyniadau gwael a gweithrediadau gwifrau eraill sy’n awtomeiddio gwifrau. Yn ail, cyflawnir bwriad y dylunydd a gadewir i’r dylunydd bennu ansawdd y cysylltiad. Fodd bynnag, mae’r syniadau hyn yn ddefnyddiol dim ond os yw’r cysylltiadau gwifrau a fethwyd yn gymharol syml a lleol.

Enghraifft dda yw anallu cebl i gyflawni cysylltiadau wedi’u cynllunio 100%. Yn lle aberthu ansawdd, gadewch i rai cynllunio fethu, gan adael rhywfaint o weirio digyswllt ar ôl. Mae pob gwifren yn cael ei chyfeirio gan gynllunio topoleg, ond nid yw pob un yn arwain at binnau cydran. Mae hyn yn sicrhau bod lle i gysylltiadau a fethwyd ac yn darparu cysylltiad cymharol hawdd.

Crynodeb o’r erthygl hon

Mae cynllunio topoleg yn offeryn sy’n gweithio gyda phroses ddylunio PCB â signal digidol ac sy’n hawdd ei gyrraedd i beirianwyr dylunio, ond mae ganddo hefyd alluoedd llif gofodol, haen a chysylltiad penodol ar gyfer ystyriaethau cynllunio cymhleth. Gall dylunwyr PCB ddefnyddio’r offeryn cynllunio topoleg ar ddechrau’r dyluniad neu ar ôl i’r peiriannydd dylunio gael ei IP, yn dibynnu ar bwy sy’n defnyddio’r offeryn hyblyg hwn i weddu orau i’w hamgylchedd dylunio.

Yn syml, mae ceblwyr topoleg yn dilyn cynllun neu fwriad y dylunydd i ddarparu canlyniadau ceblau o ansawdd uchel. Mae cynllunio topoleg, wrth wynebu ECO, yn llawer cyflymach i’w weithredu na chysylltiadau ar wahân, gan alluogi’r ceblydd topoleg i fabwysiadu ECO yn gyflymach, gan ddarparu canlyniadau cyflym a chywir.