Ten artykuł skupia się na: PCB Projektanci korzystający z protokołu IP, a następnie korzystający z narzędzi do planowania topologii i routingu w celu obsługi protokołu IP, szybko ukończą cały projekt PCB. Jak widać na rysunku 1, obowiązkiem inżyniera projektu jest uzyskanie IP poprzez rozłożenie niewielkiej liczby niezbędnych komponentów i zaplanowanie krytycznych ścieżek połączeń między nimi. Po uzyskaniu adresu IP informacje o IP można przekazać projektantom PCB, którzy wykonują resztę projektu.

W jaki sposób projektanci PCB mogą używać narzędzi do planowania topologii i okablowania, aby szybko ukończyć projekt PCB?

Rysunek 1: Inżynierowie projektanci uzyskują IP, projektanci PCB dalej wykorzystują narzędzia do planowania topologii i okablowania, aby wspierać IP, szybko ukończyć cały projekt PCB.

Zamiast przechodzić przez proces interakcji i iteracji między inżynierami projektantami a projektantami PCB, aby uzyskać poprawną intencję projektową, inżynierowie projektanci już otrzymują te informacje, a wyniki są dość dokładne, co bardzo pomaga projektantom PCB. W wielu projektach inżynierowie projektanci i projektanci PCB wykonują interaktywny układ i okablowanie, co pochłania cenny czas po obu stronach. Historycznie interaktywność jest konieczna, ale czasochłonna i nieefektywna. Wstępny plan dostarczony przez inżyniera projektu może być po prostu ręcznym rysunkiem bez odpowiednich komponentów, szerokości magistrali lub wskazówek wyjściowych pinów.

Podczas gdy inżynierowie korzystający z technik planowania topologii mogą uchwycić układ i połączenia niektórych komponentów, gdy projektanci PCB angażują się w projektowanie, projekt może wymagać układu innych komponentów, uchwycić inne struktury IO i magistrali oraz wszystkie połączenia.

Projektanci PCB muszą przyjąć planowanie topologii i współdziałać z rozłożonymi i rozłożonymi komponentami, aby osiągnąć optymalny układ i planowanie interakcji, poprawiając w ten sposób wydajność projektowania PCB.

Po rozmieszczeniu obszarów krytycznych io dużej gęstości oraz uzyskaniu planowania topologii, układ może zostać ukończony przed ostatecznym planowaniem topologii. Dlatego niektóre ścieżki topologii mogą wymagać współpracy z istniejącym układem. Chociaż mają niższy priorytet, nadal muszą być połączone. W ten sposób część planowania została wygenerowana wokół rozmieszczenia komponentów. Ponadto ten poziom planowania może wymagać większej szczegółowości, aby nadać niezbędny priorytet innym sygnałom.

Szczegółowe planowanie topologii

Rysunek 2 przedstawia szczegółowy układ elementów po ich ułożeniu. Magistrala ma w sumie 17 bitów i mają dość dobrze zorganizowany przepływ sygnału.

W jaki sposób projektanci PCB mogą używać narzędzi do planowania topologii i okablowania, aby szybko ukończyć projekt PCB?

Rysunek 2: Linie sieciowe dla tych magistral są wynikiem planowania topologii i układu o wyższym priorytecie.

Aby zaplanować tę magistralę, projektanci PCB muszą wziąć pod uwagę istniejące bariery, zasady projektowania warstw i inne ważne ograniczenia. Mając na uwadze te warunki, wyznaczyli ścieżkę topologii dla magistrali, jak pokazano na rysunku 3.

W jaki sposób projektanci PCB mogą używać narzędzi do planowania topologii i okablowania, aby szybko ukończyć projekt PCB?

Rysunek 3: Planowany autobus.

Na rysunku 3, szczegół „1” przedstawia piny komponentu na górnej warstwie „czerwonej” dla ścieżki topologicznej prowadzącej od pinów komponentu do detalu „2”. Nieosłonięty obszar użyty w tej części i tylko pierwsza warstwa jest identyfikowana jako warstwa okablowania. Wydaje się to oczywiste z punktu widzenia projektu, a algorytm routingu użyje ścieżki topologicznej z górną warstwą połączoną z kolorem czerwonym. Jednak niektóre przeszkody mogą zapewnić algorytmowi inne opcje trasowania warstw przed automatycznym trasowaniem tej konkretnej magistrali.

Ponieważ autobus jest zorganizowany w ciasne ślady na pierwszej warstwie, projektant zaczyna planować przejście do trzeciej warstwy na szczególe 3, biorąc pod uwagę odległość, jaką autobus pokonuje po całej płytce drukowanej. Należy zauważyć, że ta ścieżka topologiczna w trzeciej warstwie jest szersza niż górna warstwa z powodu dodatkowej przestrzeni wymaganej do przyjęcia impedancji. Ponadto projekt określa dokładną lokalizację (17 otworów) do konwersji warstw.

Ponieważ ścieżka topologiczna podąża za prawą środkową częścią rysunku 3, aby wyszczególnić „4”, wiele jednobitowych złączy w kształcie litery T musi być wyprowadzonych z połączeń ścieżek topologicznych i poszczególnych styków komponentów. Wybór projektanta PCB polega na utrzymywaniu większości połączeń w warstwie 3 i do innych warstw w celu połączenia pinów komponentów. Narysowali więc obszar topologii, aby wskazać połączenie od głównej wiązki do warstwy 4 (różowy), i połączyli te jednobitowe styki w kształcie litery T z warstwą 2, a następnie połączyli się z pinami urządzenia za pomocą innych otworów przelotowych.

Ścieżki topologiczne są kontynuowane na poziomie 3, aby wyszczególnić „5”, aby połączyć aktywne urządzenia. Połączenia te są następnie łączone z aktywnych pinów do rezystora pull-down znajdującego się pod aktywnym urządzeniem. Projektant wykorzystuje inny obszar topologii do regulacji połączeń od warstwy 3 do warstwy 1, gdzie piny komponentów są podzielone na urządzenia aktywne i rezystory pull-down.

Ten poziom szczegółowego planowania zajął około 30 sekund. Po przechwyceniu tego planu projektant PCB może chcieć natychmiast pokierować trasą lub utworzyć dalsze plany topologii, a następnie ukończyć wszystkie plany topologii z automatycznym trasowaniem. Mniej niż 10 sekund od zakończenia planowania do wyników automatycznego okablowania. Szybkość tak naprawdę nie ma znaczenia, aw rzeczywistości jest to strata czasu, jeśli ignoruje się intencje projektanta, a jakość automatycznego okablowania jest słaba. Poniższe schematy przedstawiają wyniki automatycznego okablowania.

Trasowanie topologii

Począwszy od lewego górnego rogu, wszystkie przewody z pinów komponentów znajdują się na warstwie 1, zgodnie z opisem projektanta, i są skompresowane w ciasną strukturę magistrali, jak pokazano w szczegółach „1” i „2” na rysunku 4. Przejście między poziomem 1 a poziomem 3 odbywa się szczegółowo „3” i ma postać bardzo zajmującego dużo miejsca otworu przelotowego. Ponownie brany jest pod uwagę współczynnik impedancji, dzięki czemu linie są szersze i bardziej oddalone, co odzwierciedla rzeczywista ścieżka szerokości.

W jaki sposób projektanci PCB mogą używać narzędzi do planowania topologii i okablowania, aby szybko ukończyć projekt PCB?

Rysunek 4: Wyniki routingu w topologiach 1 i 3.

Jak pokazano szczegółowo „4” na rysunku 5, ścieżka topologii staje się większa ze względu na konieczność użycia otworów do umieszczenia jednobitowych złączy typu T. Tutaj plan ponownie odzwierciedla intencje projektanta dla tych jednobitowych punktów wymiany typu T, okablowania z warstwy 3 do warstwy 4. Dodatkowo ślad na trzeciej warstwie jest bardzo ciasny, choć przy otworze wstawianym nieco się rozszerza, wkrótce po przejściu otworu ponownie się napina.

W jaki sposób projektanci PCB mogą używać narzędzi do planowania topologii i okablowania, aby szybko ukończyć projekt PCB?

Rysunek 5: Wynik routingu z topologią szczegółu 4.

Rysunek 6 pokazuje wynik automatycznego okablowania na szczególe „5”. Aktywne połączenia urządzeń w warstwie 3 wymagają konwersji na warstwę 1. Otwory przelotowe są rozmieszczone starannie nad pinami komponentu, a przewód warstwy 1 jest połączony najpierw z aktywnym komponentem, a następnie z rezystorem ściągającym warstwy 1.

W jaki sposób projektanci PCB mogą używać narzędzi do planowania topologii i okablowania, aby szybko ukończyć projekt PCB?

Rysunek 6: Wynik routingu z topologią szczegółu 5.

Wniosek z powyższego przykładu jest taki, że 17 bitów jest wyszczególnionych w czterech różnych typach urządzeń, reprezentujących intencje projektanta co do kierunku warstwy i ścieżki, co można przechwycić w około 30 sekund. Następnie można wykonać automatyczne okablowanie wysokiej jakości, wymagany czas to około 10 sekund.

Poprzez podniesienie poziomu abstrakcji od okablowania do planowania topologii, całkowity czas połączenia jest znacznie skrócony, a projektanci mają naprawdę jasne zrozumienie gęstości i możliwości ukończenia projektu przed rozpoczęciem połączenia, np. dlaczego należy utrzymywać okablowanie w tym momencie w Projektowanie? Dlaczego nie przystąpić do planowania i dodać okablowanie z tyłu? Kiedy zostanie zaplanowana pełna topologia? Jeśli weźmiemy pod uwagę powyższy przykład, abstrakcję jednego planu można zastosować z innym planem, a nie z 17 oddzielnymi sieciami z wieloma segmentami liniowymi i wieloma otworami w każdej sieci, co jest szczególnie ważne przy rozważaniu zlecenia zmiany inżynieryjnej (ECO) .

Nakaz zmiany inżynieryjnej (ECO)

W poniższym przykładzie wyjście pinów FPGA jest niekompletne. Inżynierowie projektanci poinformowali o tym fakcie projektantów PCB, ale ze względu na harmonogram, muszą oni zaawansować projekt tak daleko, jak to możliwe, zanim wyjście pinów FPGA zostanie ukończone.

W przypadku znanego wyjścia pinowego, projektant PCB zaczyna planować przestrzeń FPGA, a jednocześnie projektant powinien wziąć pod uwagę wyprowadzenia z innych urządzeń do FPGA. Planowano, że IO znajduje się po prawej stronie FPGA, ale teraz znajduje się po lewej stronie FPGA, co powoduje, że wyjście pinów jest zupełnie inne od pierwotnego planu. Ponieważ projektanci pracują na wyższym poziomie abstrakcji, mogą dostosować się do tych zmian, usuwając narzut związany z przesuwaniem całego okablowania wokół FPGA i zastępując go modyfikacjami ścieżek topologicznych.

Jednak nie tylko FPGA są dotknięte; Te nowe wyjścia pinowe wpływają również na przewody wychodzące z powiązanych urządzeń. Koniec ścieżki również porusza się w celu dostosowania się do płasko zamkniętej ścieżki wlotowej doprowadzenia; W przeciwnym razie skrętki zostaną skręcone, marnując cenne miejsce na płytce drukowanej o dużej gęstości. Skręcanie tych bitów wymaga dodatkowej przestrzeni na okablowanie i perforacje, co może nie być spełnione pod koniec fazy projektowania. Gdyby harmonogram był napięty, nie byłoby możliwe dokonanie takich korekt na wszystkich tych trasach. Chodzi o to, że planowanie topologii zapewnia wyższy poziom abstrakcji, więc implementacja tych ECO jest znacznie łatwiejsza.

Algorytm automatycznego routingu zgodny z intencją projektanta ustawia priorytet jakości nad priorytetem ilości. Jeśli zostanie zidentyfikowany problem z jakością, całkiem słuszne jest pozwolenie na awarię połączenia, a nie wytwarzanie złej jakości okablowania, z dwóch powodów. Po pierwsze, łatwiej jest podłączyć uszkodzone połączenie niż wyczyścić okablowanie ze złymi wynikami i innymi operacjami okablowania, które automatyzują okablowanie. Po drugie, intencja projektanta jest realizowana, a projektantowi pozostawia się określenie jakości połączenia. Jednak te pomysły są przydatne tylko wtedy, gdy połączenia uszkodzonego okablowania są stosunkowo proste i zlokalizowane.

Dobrym przykładem jest niezdolność kablowca do osiągnięcia 100% zaplanowanych połączeń. Zamiast poświęcać jakość, pozwól niektórym planom się nie powieść, pozostawiając za sobą niepodłączone okablowanie. Wszystkie przewody są trasowane zgodnie z planowaniem topologii, ale nie wszystkie prowadzą do styków komponentów. Zapewnia to miejsce na nieudane połączenia i zapewnia stosunkowo łatwe połączenie.

Podsumowanie tego artykułu

Planowanie topologii to narzędzie, które współpracuje z cyfrowym, sygnalizowanym procesem projektowania PCB i jest łatwo dostępne dla inżynierów projektantów, ale ma również określone możliwości przepływu przestrzennego, warstw i połączeń dla złożonych rozważań związanych z planowaniem. Projektanci PCB mogą korzystać z narzędzia do planowania topologii na początku projektu lub po uzyskaniu przez inżyniera projektu adresu IP, w zależności od tego, kto używa tego elastycznego narzędzia, aby najlepiej dopasować się do ich środowiska projektowego.

Okablowanie topologiczne po prostu postępuje zgodnie z planem lub intencją projektanta, aby zapewnić wysokiej jakości wyniki okablowania. Planowanie topologii w obliczu ECO jest znacznie szybsze w obsłudze niż oddzielne połączenia, co umożliwia kablowi topologicznemu szybsze przyjęcie ECO, zapewniając szybkie i dokładne wyniki.