Αυτή η εργασία περιγράφει εν συντομία μια μέθοδο προγραμματισμού PCB σύστημα ελέγχου κανόνων σχεδιασμού (DRC). Μόλις επιτευχθεί ο σχεδιασμός PCB χρησιμοποιώντας το εργαλείο δημιουργίας διαγράμματος κυκλώματος, το DRC μπορεί να εκτελεστεί για να εντοπίσει τυχόν αστοχίες που παραβιάζουν τους κανόνες σχεδιασμού PCB. Αυτό πρέπει να γίνει πριν ξεκινήσει η μεταγενέστερη επεξεργασία και ο προγραμματιστής της γεννήτριας κυκλώματος πρέπει να παρέχει εργαλεία DRC που οι περισσότεροι σχεδιαστές PCB μπορούν εύκολα να κατακτήσουν.

Υπάρχουν πολλά πλεονεκτήματα για τη συγγραφή του δικού σας ελεγκτή κανόνων σχεδιασμού PCB. Ενώ ο έλεγχος σχεδιασμού PCB δεν είναι τόσο απλός, δεν είναι μη διαχειρίσιμος, επειδή μπορεί να το κάνει οποιοσδήποτε σχεδιαστής PCB εξοικειωμένος με υπάρχουσες γλώσσες προγραμματισμού ή δέσμης ενεργειών και τα οφέλη είναι ανεκτίμητα.

Ωστόσο, τα εργαλεία γενικής χρήσης που διατίθενται στο εμπόριο συχνά δεν είναι αρκετά ευέλικτα για να καλύψουν συγκεκριμένες ανάγκες σχεδιασμού PCB. Ως αποτέλεσμα, οι νέες απαιτήσεις για τις δυνατότητες πρέπει να αναφέρονται από τους πελάτες στους προγραμματιστές εργαλείων DRC, κάτι που συχνά απαιτεί χρήμα και χρόνο, ειδικά εάν οι απαιτήσεις ενημερώνονται συνεχώς. Ευτυχώς, οι περισσότεροι προγραμματιστές εργαλείων μπορούν να παρέχουν στους πελάτες τους έναν εύκολο τρόπο να γράψουν το δικό τους DRC για να καλύψουν τις συγκεκριμένες ανάγκες τους. Ωστόσο, αυτό το ισχυρό εργαλείο δεν αναγνωρίζεται ούτε χρησιμοποιείται ευρέως. Αυτό το άρθρο παρέχει έναν πρακτικό οδηγό για να αξιοποιήσετε στο έπακρο τα εργαλεία του DRC.

Δεδομένου ότι η DRC πρέπει να διασχίσει το PCB για να σχεδιάσει ολόκληρο το διάγραμμα κυκλώματος, συμπεριλαμβανομένου κάθε συμβόλου, κάθε pin, κάθε δικτύου, κάθε χαρακτηριστικού και να δημιουργήσει απεριόριστο αριθμό “βοηθητικών” αρχείων εάν είναι απαραίτητο. Όπως περιγράφεται στην Ενότητα 4.0, το DRC μπορεί να επισημάνει οποιαδήποτε μικρή απόκλιση από τους κανόνες σχεδιασμού PCB. Για παράδειγμα, ένα από τα συνημμένα αρχεία μπορεί να περιέχει όλους τους πυκνωτές αποσύνδεσης που χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό του PCB. Εάν ο αριθμός χωρητικότητας είναι μικρότερος ή υψηλότερος από τον αναμενόμενο, θα τοποθετηθούν κόκκινα σημάδια όπου ενδέχεται να προκύψουν προβλήματα DV/DT της γραμμής τροφοδοσίας. Αυτά τα βοηθητικά αρχεία μπορεί να είναι απαραίτητα, αλλά δεν δημιουργούνται απαραίτητα από οποιοδήποτε εμπορικό εργαλείο του DRC.

Πώς να σχεδιάσετε το DRC του ελέγχου PCB κανόνων

Ένα άλλο πλεονέκτημα του DRC είναι ότι μπορεί να ενημερωθεί εύκολα για να φιλοξενήσει νέες δυνατότητες σχεδιασμού PCB, όπως αυτές που ενδέχεται να επηρεάσουν τους κανόνες σχεδιασμού PCB. Επιπλέον, μόλις αποκτήσετε επαρκή εμπειρία στον τομέα, υπάρχουν πολλές άλλες δυνατότητες που μπορείτε να εφαρμόσετε.

Για παράδειγμα, εάν μπορείτε να γράψετε το δικό σας DRC, μπορείτε να γράψετε το δικό σας εργαλείο δημιουργίας BOM για την καλύτερη αντιμετώπιση συγκεκριμένων αναγκών των χρηστών, όπως τον τρόπο απόκτησης “πρόσθετου υλικού” (όπως πρίζες, καλοριφέρ ή κατσαβίδια) για συσκευές που δεν είναι αποτελούν μέρος της βάσης δεδομένων του διαγράμματος κυκλώματος. Or ο σχεδιαστής PCB μπορεί να γράψει το δικό του Verilog netlist αναλυτή με επαρκή ευελιξία στο περιβάλλον σχεδιασμού PCB, όπως πώς να αποκτήσει μοντέλα Verilog ή αρχεία χρόνου κατάλληλα για μια συγκεκριμένη συσκευή. Στην πραγματικότητα, επειδή η DRC διασχίζει ολόκληρο το διάγραμμα κυκλώματος σχεδίασης PCB, είναι δυνατό να συγκεντρωθούν όλες οι έγκυρες πληροφορίες για την έξοδο της προσομοίωσης ή/και του BOM που απαιτούνται για την ανάλυση δικτύων Verilog σχεδιασμού PCB.

Θα ήταν δύσκολο να συζητήσουμε αυτά τα θέματα χωρίς να παρέχουμε κώδικα προγράμματος, οπότε θα χρησιμοποιήσουμε ως παράδειγμα ένα εργαλείο ανάκτησης διαγράμματος κυκλώματος. Αυτό το άρθρο χρησιμοποιεί την εταιρεία Mentor Graphics για να αναπτύξει το εργαλείο ViewDraw προσαρτημένο στη σειρά προϊόντων THE του PADS-Designer. Επιπλέον, χρησιμοποιήσαμε το εργαλείο ViewBase, το οποίο είναι μια απλοποιημένη βιβλιοθήκη ρουτίνας C που μπορεί να κληθεί για πρόσβαση στη βάση δεδομένων ViewDraw. Με το εργαλείο ViewBase, οι σχεδιαστές PCB μπορούν εύκολα να γράψουν πλήρη και αποτελεσματικά εργαλεία DRC για το ViewDraw σε C/C. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι βασικές αρχές που συζητούνται εδώ ισχύουν για οποιοδήποτε άλλο σχηματικό εργαλείο PCB.

Το αρχείο εισόδου

Εκτός από τη βάση δεδομένων διαγράμματος κυκλώματος, το DRC χρειάζεται επίσης αρχεία εισόδου που μπορούν να περιγράψουν συγκεκριμένες καταστάσεις, όπως το όνομα ενός νόμιμου δικτύου ισχύος που συνδέεται αυτόματα στο επίπεδο ισχύος. Για παράδειγμα, εάν το δίκτυο POWER ονομάζεται POWER, το επίπεδο POWER συνδέεται αυτόματα με το επίπεδο POWER χρησιμοποιώντας μια συσκευή πακέτου back-end (όπως ισχύει για το ViewDrawpcbfwd). Ακολουθεί μια λίστα αρχείων εισόδου που πρέπει να τοποθετηθούν σε μια σταθερή καθολική τοποθεσία, έτσι ώστε το DRC να μπορεί να βρίσκει και να διαβάζει αυτόματα και, στη συνέχεια, να αποθηκεύει αυτές τις πληροφορίες εσωτερικά στο DRC κατά την εκτέλεση.

Ορισμένα σύμβολα πρέπει να έχουν εξωτερικές ακίδες καλωδίου τροφοδοσίας επειδή δεν είναι συνδεδεμένες με το κανονικό στρώμα καλωδίου τροφοδοσίας. Για παράδειγμα, οι ακίδες VCC της συσκευής ECL είναι είτε συνδεδεμένες στο VCC είτε στο GROUND. Ο πείρος VEE μπορεί να συνδεθεί στο GROUND ή στο επίπεδο -5.0V. Επιπλέον, ο πείρος του καλωδίου τροφοδοσίας μπορεί επίσης να συνδεθεί με το φίλτρο πριν φτάσει στο στρώμα του καλωδίου τροφοδοσίας.

Ένας πείρος καλωδίου τροφοδοσίας δεν είναι συνήθως προσαρτημένος σε σύμβολο συσκευής. Αντ ‘αυτού, μια ιδιότητα του συμβόλου (που ονομάζεται SIGNAL εδώ) περιγράφει ποια καρφίτσα είναι μια ακίδα ισχύος ή γείωσης και περιγράφει το όνομα του δικτύου στο οποίο πρέπει να συνδεθεί ο πείρος.

SIGNAL = VCC: 10

ΣΗΜΑΤΟΣ = ΓΕΙΩΣΗ: 20

Το DRC μπορεί να διαβάσει αυτήν την ιδιότητα και να διασφαλίσει ότι το όνομα του δικτύου είναι αποθηκευμένο στο αρχείο legal_pwr_net_name. Εάν το όνομα του δικτύου δεν περιλαμβάνεται στο legal_pwr_net_name, το τροφοδοτικό δεν θα συνδεθεί στο επίπεδο ισχύος, κάτι που αποτελεί σοβαρό πρόβλημα.

Αρχείο legal_pwr_net_name Προαιρετικό. Αυτό το αρχείο περιέχει όλα τα νόμιμα ονόματα δικτύου των σημάτων POWER, όπως VCC, V3_3P και VDD. Στα εργαλεία διάταξης/δρομολόγησης PCB, τα ονόματα πρέπει να έχουν διάκριση πεζών-κεφαλαίων. Γενικά, το VCC δεν είναι το ίδιο με το VCC ή το VCC. Το VCC μπορεί να είναι τροφοδοτικό 5.0V και το V3_3P μπορεί να είναι τροφοδοτικό 3.3V.

Το αρχείο legal_pwr_net_name είναι προαιρετικό, επειδή το αρχείο ρύθμισης παραμέτρων της συσκευής ενθυλάκωσης υποστρώματος πρέπει συνήθως να περιέχει ένα σύνολο έγκυρων ονομάτων δικτύου καλωδίων τροφοδοσίας. Εάν το CadencePCB χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό του εργαλείου καλωδίωσης Systems ‘Allegro, το όνομα αρχείου PCBFWD είναι Allegro.cfg και έχει τις ακόλουθες παραμέτρους καταχώρισης:

GROUND: VSS CGND GND GROUND

Τροφοδοσία: VCC VDD VEE V3_3P V2_5P 5V 12V

Εάν το DRC μπορούσε να διαβάσει το αρχείο allegro.cfg απευθείας αντί για το legal_pwr_net_name, θα είχε καλύτερα αποτελέσματα (δηλαδή λιγότερες πιθανότητες εισαγωγής σφαλμάτων).