Acest referat se concentrează pe PCB proiectanții care utilizează IP și folosesc în continuare instrumente de planificare și rutare topologică pentru a sprijini IP, completează rapid întregul design PCB. După cum puteți vedea din Figura 1, responsabilitatea inginerului de proiectare este de a obține IP prin stabilirea unui număr mic de componente necesare și planificarea căilor de interconectare critice între ele. Odată ce IP-ul este obținut, informațiile IP pot fi furnizate proiectanților PCB care realizează restul proiectării.

Cum pot proiectanții de PCB să utilizeze instrumentele de planificare și cablare a topologiei pentru a finaliza rapid proiectarea PCB-urilor

Figura 1: Inginerii de proiectare obțin IP, proiectanții PCB folosesc în continuare instrumente de planificare topologică și cablare pentru a sprijini IP, completează rapid întregul design PCB.

În loc să trebuiască să treacă printr-un proces de interacțiune și iterație între inginerii de proiectare și proiectanții PCB pentru a obține intenția corectă de proiectare, inginerii de proiectare primesc deja aceste informații, iar rezultatele sunt destul de exacte, ceea ce îi ajută foarte mult pe proiectanții PCB. În multe modele, inginerii de proiectare și proiectanții de PCB realizează aspectul și cablarea interactivă, ceea ce consumă timp prețios de ambele părți. Din punct de vedere istoric, interactivitatea este necesară, dar consumatoare de timp și ineficientă. Planul inițial furnizat de inginerul de proiectare poate fi doar un desen manual fără componente adecvate, lățimea magistralei sau indicii de ieșire pin.

În timp ce inginerii care folosesc tehnici de planificare a topologiei pot captura aspectul și interconectările unor componente pe măsură ce proiectanții PCB se implică în proiectare, proiectarea poate necesita dispunerea altor componente, captarea altor structuri IO și autobuz și toate interconectările.

Proiectanții PCB trebuie să adopte planificarea topologiei și să interacționeze cu componentele dispuse și neacoperite pentru a obține o planificare și interacțiune optimă, îmbunătățind astfel eficiența proiectării PCB.

După ce zonele critice și cu densitate ridicată sunt așezate și se obține planificarea topologică, aspectul poate fi finalizat înainte de planificarea topologiei finale. Prin urmare, este posibil ca unele căi de topologie să funcționeze cu aspectul existent. Deși au o prioritate mai mică, totuși trebuie conectați. Astfel, o parte din planificare a fost generată în jurul aspectului componentelor. În plus, acest nivel de planificare poate necesita mai multe detalii pentru a acorda prioritatea necesară altor semnale.

Planificare topologică detaliată

Figura 2 prezintă o structură detaliată a componentelor după ce acestea sunt așezate. Autobuzul are 17 biți în total și au un flux de semnal destul de bine organizat.

Cum pot proiectanții de PCB să utilizeze instrumentele de planificare și cablare a topologiei pentru a finaliza rapid proiectarea PCB-urilor

Figura 2: Liniile de rețea pentru aceste autobuze sunt rezultatul planificării topologiei și al amenajării cu o prioritate mai mare.

Pentru a planifica acest autobuz, proiectanții PCB trebuie să ia în considerare barierele existente, regulile de proiectare a stratului și alte constrângeri importante. Având în vedere aceste condiții, au trasat o cale de topologie pentru autobuz așa cum se arată în Figura 3.

Cum pot proiectanții de PCB să utilizeze instrumentele de planificare și cablare a topologiei pentru a finaliza rapid proiectarea PCB-urilor

Figura 3: Autobuzul planificat.

În Figura 3, detaliul „1” prezintă pinii componentelor de pe stratul superior de „roșu” pentru calea topologică care duce de la pinii componentelor la detaliul „2”. Zona necapsulată utilizată pentru această parte și numai primul strat este identificat ca strat de cablare. Acest lucru pare evident din punct de vedere al proiectării, iar algoritmul de rutare va folosi calea topologică cu stratul superior conectat la roșu. Cu toate acestea, unele obstacole pot oferi algoritmului alte opțiuni de rutare a stratului înainte de a ruta automat această magistrală specială.

Deoarece autobuzul este organizat în urme strânse la primul strat, proiectantul începe să planifice tranziția la al treilea strat la detaliul 3, ținând cont de distanța pe care autobuzul o parcurge pe întregul PCB. Rețineți că această cale topologică de pe al treilea strat este mai largă decât stratul superior, din cauza spațiului suplimentar necesar pentru a se potrivi impedanței. În plus, designul specifică locația exactă (17 găuri) pentru conversia stratului.

Deoarece calea topologică urmează porțiunea din dreapta-centru a figurii 3 pentru a detalia „4”, multe joncțiuni în formă de T cu un singur bit trebuie trase din conexiunile căii topologice și pinii componenți individuali. Alegerea proiectantului PCB este de a păstra cea mai mare parte a fluxului de conexiune pe stratul 3 și până la alte straturi pentru conectarea pinilor componentelor. Așa că au desenat o zonă de topologie pentru a indica conexiunea de la pachetul principal la stratul 4 (roz) și au făcut ca acești contacte în formă de T cu un singur bit să se conecteze la stratul 2 și apoi să se conecteze la pinii dispozitivului folosind alte găuri de trecere.

Căile topologice continuă la nivelul 3 pentru a detalia „5” pentru a conecta dispozitivele active. Aceste conexiuni sunt apoi conectate de la pinii activi la un rezistor de tragere sub dispozitivul activ. Proiectantul folosește o altă zonă de topologie pentru a regla conexiunile de la stratul 3 la stratul 1, unde pinii componente sunt împărțiți în dispozitive active și rezistențe de tragere.

Acest nivel de planificare detaliată a durat aproximativ 30 de secunde. Odată ce acest plan este capturat, proiectantul PCB poate dori să direcționeze sau să creeze imediat alte planuri de topologie și apoi să completeze toate planurile de topologie cu rutare automată. Mai puțin de 10 secunde de la finalizarea planificării până la rezultatele cablării automate. Viteza nu contează cu adevărat și, de fapt, este o pierdere de timp dacă intențiile proiectantului sunt ignorate și calitatea cablării automate este slabă. Următoarele diagrame arată rezultatele cablării automate.

Rutare topologică

Începând din stânga sus, toate firele de la pinii componente sunt situate pe stratul 1, așa cum este exprimat de proiectant, și comprimate într-o structură de bus strânsă, așa cum se arată în Detaliile „1” și „2” din Figura 4. Tranziția între nivelul 1 și nivelul 3 are loc în detaliu „3” și ia forma unui orificiu de trecere foarte consumator de spațiu. Din nou, factorul de impedanță este luat în considerare, astfel încât liniile sunt mai late și mai distanțate, așa cum este reprezentat de traseul de lățime real.

Cum pot proiectanții de PCB să utilizeze instrumentele de planificare și cablare a topologiei pentru a finaliza rapid proiectarea PCB-urilor

Figura 4: Rezultate de rutare cu topologiile 1 și 3.

Așa cum se arată în detaliu „4” în Figura 5, calea topologiei devine mai mare datorită necesității de a utiliza găuri pentru a găzdui joncțiuni de tip T de un singur bit. Aici planul reflectă din nou intenția proiectantului pentru aceste puncte de schimb de tip T cu un singur bit, cablare de la stratul 3 la stratul 4. În plus, urmele de pe cel de-al treilea strat sunt foarte strânse, deși se extinde puțin la gaura de inserție, în curând se strânge din nou după ce a trecut gaura.

Cum pot proiectanții de PCB să utilizeze instrumentele de planificare și cablare a topologiei pentru a finaliza rapid proiectarea PCB-urilor

Figura 5: Rezultatul rutării cu topologia detaliului 4.

Figura 6 prezintă rezultatul cablării automate la detaliul „5”. Conexiunile active ale dispozitivului la nivelul 3 necesită conversia la nivelul 1. Găurile de trecere sunt aranjate îngrijit deasupra pinilor componentei, iar firul stratului 1 este conectat mai întâi la componenta activă și apoi la rezistența de tragere a stratului 1.

Cum pot proiectanții de PCB să utilizeze instrumentele de planificare și cablare a topologiei pentru a finaliza rapid proiectarea PCB-urilor

Figura 6: Rezultatul rutării cu topologia detaliului 5.

Concluzia exemplului de mai sus este că cei 17 biți sunt detaliați în patru tipuri diferite de dispozitive, reprezentând intenția proiectantului pentru direcția stratului și a căii, care poate fi capturată în aproximativ 30 de secunde. Atunci se poate efectua cablarea automată de înaltă calitate, timpul necesar este de aproximativ 10 secunde.

Prin creșterea nivelului de abstracție de la cablare la planificarea topologică, timpul total de interconectare este mult redus, iar proiectanții au o înțelegere foarte clară a densității și a potențialului de a finaliza proiectarea înainte de a începe interconectarea, de exemplu, de ce să păstrați cablarea în acest moment în design-ul? De ce să nu continuați planificarea și să adăugați cabluri în spate? Când va fi planificată topologia completă? Dacă este luat în considerare exemplul de mai sus, abstractizarea unui plan poate fi utilizată cu un alt plan, mai degrabă decât cu 17 rețele separate cu mai multe segmente de linie și multe găuri în fiecare rețea, un concept care este deosebit de important atunci când se ia în considerare o ordine de modificare inginerească (ECO) .

Ordin de schimbare inginerie (ECO)

În exemplul următor, ieșirea pinului FPGA este incompletă. Inginerii de proiectare au informat proiectanții PCB despre acest fapt, dar, din motive de programare, trebuie să avanseze proiectarea cât mai mult posibil înainte ca ieșirea pinului FPGA să fie completă.

În cazul ieșirii pin cunoscute, proiectantul PCB începe să planifice spațiul FPGA și, în același timp, proiectantul ar trebui să ia în considerare oportunitățile de la alte dispozitive la FPGA. IO a fost planificat să fie pe partea dreaptă a FPGA, dar acum este pe partea stângă a FPGA, determinând ieșirea pinului să fie complet diferită de planul original. Deoarece proiectanții lucrează la un nivel mai ridicat de abstractizare, aceștia pot acomoda aceste modificări prin eliminarea cheltuielilor generale pentru deplasarea tuturor cablurilor în jurul FPGA și înlocuirea acestuia cu modificări ale căii topologice.

Cu toate acestea, nu doar FPGas sunt afectate; Aceste noi ieșiri pin afectează, de asemenea, cablurile care ies din dispozitivele conexe. Capătul căii se mișcă, de asemenea, pentru a acomoda calea de intrare a plumbului încapsulat plat; În caz contrar, cablurile cu perechi răsucite vor fi răsucite, pierzând spațiu valoros pe PCB-ul de înaltă densitate. Răsucirea acestor biți necesită spațiu suplimentar pentru cablare și perforații, care nu pot fi îndeplinite la sfârșitul fazei de proiectare. Dacă programul ar fi strâns, ar fi imposibil să se facă astfel de ajustări la toate aceste rute. Ideea este că planificarea topologică oferă un nivel mai ridicat de abstractizare, astfel încât implementarea acestor ECO este mult mai ușoară.

Algoritmul de rutare automată care urmează intenția proiectantului stabilește o prioritate de calitate față de o prioritate de cantitate. Dacă este identificată o problemă de calitate, este destul de corect să lăsați conexiunea să nu funcționeze decât să producă o cablare de calitate slabă, din două motive. În primul rând, este mai ușor să conectați o conexiune eșuată decât să curățați acest cablaj cu rezultate proaste și alte operațiuni de cablare care automatizează cablarea. În al doilea rând, intenția proiectantului este realizată, iar proiectantul este lăsat să determine calitatea conexiunii. Cu toate acestea, aceste idei sunt utile numai dacă conexiunile cablării eșuate sunt relativ simple și localizate.

Un bun exemplu este incapacitatea unui cablu de a realiza conexiuni planificate 100%. În loc să sacrificați calitatea, permiteți planificării să eșueze, lăsând în urmă unele cabluri neconectate. Toate firele sunt direcționate prin planificarea topologiei, dar nu toate duc la pinii componentelor. Acest lucru asigură că există spațiu pentru conexiunile eșuate și oferă o conexiune relativ ușoară.

Acest rezumat al articolului

Planificarea topologică este un instrument care funcționează cu un proces digital de proiectare PCB semnalizat și este ușor accesibil inginerilor de proiectare, dar are și capacități specifice de spațiu, strat și conexiune pentru considerente complexe de planificare. Proiectanții PCB pot utiliza instrumentul de planificare a topologiei la începutul proiectării sau după ce inginerul de proiectare își obține IP-ul, în funcție de cine folosește acest instrument flexibil pentru a se potrivi cel mai bine mediului lor de proiectare.

Cablurile topologice urmează pur și simplu planul sau intenția proiectantului de a oferi rezultate de cablare de înaltă calitate. Planificarea topologiei, atunci când se confruntă cu ECO, este mult mai rapidă de operat decât conexiunile separate, permițând astfel cablului de topologie să adopte ECO mai rapid, oferind rezultate rapide și precise.