СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ACCELEDA

Назначение и область применения.
Технические характеристики.
Цена, автор, поставщик, требуемые ресурсы ВТ и тип ОС.
Структура системы, функциональные возможности и техпроцесс применения.
Аналоги, конкуренты и развитие системы.
Интерфейсы к другим системам.

Назначение и область применения.

ACCEL EDA выполняет полный цикл проектирования печатных плат, включающий в себя графический ввод схем, упаковку схемы на печатную плату, ручное размещение компонентов, ручную, интерактивную и/или автоматическую трассировку проводников, контроль ошибок в схеме и печатной плате и выпуск документации.
Система ACCEL EDA объединяет лучшие качества пакетов TangoPRO и P-CAD. От TangoPRO заимствован редактор схем и менеджер библиотек, от P-CAD - средства разработки печатных плат.
Если система P-CAD была предназначена преимущественно для разработки печатных плат цифровых устройств, то новые возможности ACCEL EDA ориентированы на особенности аналоговых и смешанных аналого-цифровых устройств [1].
Главная особенность версии ACCEL EDA 12,1 заключается в поддержке иерархических структур принципиальных схем, как в P-CAD для DOS (в версии 12.0 эта возможность, к сожалению, не предусмотрена) [1].

Технические характеристики.

В P-CAD 4.5 разрешающая способность редактора печатных плат была недостаточной - 1 мил (0,001 дюйма) в английской системе и 0,01 мм в метрической, в P-CAD 6.0-8.6 за счет перехода на 32-разрядную арифметику точность повышена на два порядка, что излишне для печатных плат, при этом система единиц задается до начала работы с проектом и в дальнейшем не может быть изменена. В ACCEL EDA установлена дискретность измерения линейных размеров 0,1° мил в английской системе и 0,01 мм в метрической системе и угловых размеров 0,1, что вполне достаточно для печатных плат, однако за счет резерва точности внутреннего представления данных обеспечивается возможность изменения системы единиц на любой стадии работы с проектом без потери точности.

По сравнению с P-CAD для DOS система ACCEL EDA имеет и другие преимущества:

• возможность задания разных типов сквозных переходных отверстий при переходе проводников со слоя на слой;
• возможность автоматической трассировки одной и той же цепи сегментами разной ширины;
• более совершенные алгоритмы автотрассировки проводников;
• возможность автотрассировки многослойных печатных плат, имеющих внутренние слои металлизации;
• легкость координации библиотек символов и корпусов компонентов;
• устранение путаницы с присвоением имен и позиционных обозначений компонентов схемы.

Кроме того, графические редакторы принципиальных схем и печатных плат ACCEL EDA имеют современные системы всплывающих меню, выполненных в стиле программ для Windows. Применение шрифтов True Type позволяет наносить на схему надписи по-русски (на чертежах плат это можно сделать с помощью вспомогательных утилит САМ350 или PCGerber). В ACCEL EDA используются новые принципы, отличающие ее от других пакетов для ПК. В частности, имеется возможность доступа ко всем элементам на более низких уровнях иерархии, например, при работе с печатной платой можно изменить расположение выводов и графику контактных площадок корпусов компонентов. В редакторе печатных плат реализован режим полуавтоматической трассировки проводников: курсором отмечают начало и конец сегмента проводника, который трассируется программой, огибая препятствия и выдерживая допустимые зазоры. Все эти нововведения выдвигают графические редак-торы ACCEL EDA на лидирующие позиции среди аналогичных программ.

Общие характеристики

• 32 - разрядная база данных;
• не более 20 000 компонентов в одной библиотеке;
• не более 10 открытых библиотек;
• неограниченное количество компонентов в проекте;
• не более 64 000 цепей в проекте;
• не более 999 выводов в компоненте;
• не более 255 секций в компоненте;
• не более 2000 символов в атрибуте;
• не более 2000 символов в текстовой строке;
• не более 20 символов в имени вывода, имени цепи, позиционном обозначении вывода (пробелы, знаки табуляции, точки и скобки не допускаются);
• не более 16 символов в имени типа компонента (пробелы и знаки табуляции не допускаются);
• не более 30 символов в позиционном обозначении компонента (символы кириллицы, двоеточие, пробелы, знаки табуляции, точка и точка с запятой не допускаются);
• не более 8 символов в имени файла (в том числе при работе в среде Windows 95).

Графический редактор схем ACCEL Schematic:
• не более 99 листов схем в проекте, максимальный размер листа 60х60 дюймов;
• поддержка стандартных форматов А-Е, АО-А4 и форматов, задаваемых пользователями;
• дискретность угла поворота компонента 90°;
• составление списков соединений схем в форматах ACCEL EDA, P-CAD, Tango, PSpice и EDIF;
• контроль ошибок в принципиальных схемах;
• перекрестные связи между ACCEL Schematic и ACCEL EDA РСВ позволяют для выбранной на схеме цепи высветить на ПП соответствующий ей проводник и наоборот.

Графический редактор печатных плат ACCEL РСВ:
• не более 99 слоев в печатной плате, из них 11 слоев предварительно определены;
• максимальный размер платы 60х60 дюймов;
• автоматическая коррекция принципиальных схем по изменениям в печатной плате ;
• неограниченное количество компонентов в проекте;
• не более 64 000 типов контактных площадок в проекте;
• ширина трассы не более 1 см (394 мил);
• минимальный угол поворота объекта 0,1;
• неограниченное количество вершин в полигоне;
• не более 64 000 стилей стеков контактных площадок в проекте;
• контактные площадки 11 форм: эллипс, овал, прямоугольник, скругленный прямоугольник,
• сквозное переходное отверстие, перекрестье для сверления (target), непосредственное соединение,
• тепловой барьер с 2 или 4 перемычками;
• контроль соблюдения зазоров и полноты разводки печатной платы;
• поддержка управляющих файлов фотоплоттеров Gerber в формате RS-274-D (со встроенной таблицей апертур), сверлильных станков с ЧПУ типа Excel-lon (формат настраивается пользователем) [1].

Цена, автор, поставщик, требуемые ресурсы ВТ и тип ОС.

До самого последнего времени наиболее популярной программой разработки печатных плат да платформе ПК являлась система P-CAD версии 4.5, появившаяся в конце 1989 г. Она русифицирована, для нее созданы обширные графические библиотеки и написаны драйверы для сопряжения с используемым в нашей стране технологическим оборудованием. В последующих версиях P-CAD 6.0-8.6 был изменен формат файлов баз данных, что затрудняет передачу технической документации на предприятия-изготовители печатных плат. Лишь совсем недавно получили распространение версии P-CAD 7 0-8.5. Дополнительным препятствием к применению последних версий Р-САD служит отсутствие возможности непосредственного нанесения на чертежи схем и печатных плат надписей по-русски. Это можно делать лишь в русифицированной версии P-CAD 6.0. Русификация последующих версий приостановлена, с одной: стороны, в связи с частым обновлением версий (2-3 раза в год), с другой - из-за ожидания перевода P-CAD на платформу Windows так как все версии P-CAD для DOS обладают при мерно одинаковыми функциональными возможностями. P-CAD 8.6 значительно отличается от P-CAD 4.5 но не так существенно, как хотелось бы. При этом в марте 1997 г. объявлено завершении в марте следующего года развития P-CAD для DOS выпуском последней версии P-CAD 8.7. [1].
Система P-CAD несколько раз меняла владельцев, в настоящее время она принадлежит фирме ACCEL Тесhnologie, интересы которой в странах СНГ и Балтии представляет московская фирма "Родник Софт". Для этих стран установлены специальные цены, в четыре раза ниже мировых, что открывает возможность создания локализованных версий и цивилизованного распространения P-CAD. Система P-CAD для Windows выпущена 29 февраля 1996 г. Одновременно со сменой владельца фирмы она получила новое название ACCEL EDA, версия 12.0. Презентация ACCEL EDA в России состоялась 17-21 июня 1996 г. в Обнинске на семинаре "Современные возможности САПР P-CAD для проектирования радиоэлектронной аппаратуры на ПЭВМ". В конце 1996 г. выпущена версия ACCEL EDA 12.1. [1].
Заслуживает упоминания ценовая политика фирмы ACCEL Technologies: система ACCEL EDA поставляется в СНГ по специальным ценам, в 3 - 4 раза ниже мировых (900-6600$). При этом специальные цены на P-CAD 8.7 отменены для стимулирования перехода на платформу Windows. Поэтому в настоящее время в нашей стране ACCEL EDA в минимальной конфигурации дешевле P-CAD! [3].

ACCEL EDA устанавливают на 486-х и более старших ПК, она работает под управлением Microsoft Windows 3.1, Windows 95 или Windows NT; для программы SPECCTRA нужно установить поддержку 32-разрядных программ Win32s (при работе с Windows NT или Windows 95 этого не требуется). Имеются сетевые лицензии.

Структура системы, функциональные возможности и техпроцесс применения.

Система ACCEL EDA предназначена для проектирования многослойных печатных плат (ПП) аналоговых, цифровых и аналого-цифровых устройств. Она состоит из четырех основных модулей ACCEL EDA Library Manager, ACCEL Schematic, ACCEL PCB, ACCEL Autorouters и ряда вспомогательных программ (рис.1, 2). Кроме того, имеется упрощенный графический редактор печатных плат ACCEL Relay, предназначенный для коллективной работы над проектом [1].

ACCEL EDA Library Manager - менеджер библиотек. ACCEL EDA имеет интегрированные библиотеки, которые содержат графическую информацию о символах и типовых корпусах компонентов и текстовую информацию (число секций в корпусе компонента, номера и имена выводов, коды логической эквивалентности выводов и т.п.). В этом принципиальное отличие от P-CAD, имеющего отдельные библиотеки символов и корпусов, содержащих как графическую, так и повторяющуюся текстовую информацию. В интегрированной библиотеке ACCEL EDA каждому символу (Symbol) компонента (Component) могут быть сопоставлены несколько вариантов корпусов (Pattern). Библиотеки легко пополняются с помощью графических редакторов, а текстовая информация координируются администратором библиотек. Вся текстовая информация о компоненте и его атрибутах заносится в две таблицы, удобные для просмотра и редактирования. Тем самым исключаются ошибки несогласованного ввода этой информации, возможные в системе P-CAD. Библиотеки предыдущих версий P-CAD 6.0-8.6 через текстовый формат PDIF переносятся в ACCEL EDA и затем объединяются в интегрированные библиотеки [1]. ACCEL Schematic и ACCEL РСВ - графические редакторы принципиальных схем и ПП. Имеют современные системы всплывающих меню в стиле других программ для Windows, наиболее часто встречающимся командам назначены пиктограммы. В отличие от P-CAD, где для выполнения простейших операций перемещения, копирования, поворота или удаления объектов нужно пробираться через последовательность всплывающих меню, здесь это делается гораздо проще. Например, для перемещения объекта курсором включают режим выбора, отмечают нужный объект и перемещают его движением мыши, поворот объекта при этом выполняется нажатием клавиши R, зеркальное отображение - клавишей F. Двойной щелчок левой клавишей мыши по выбранному объекту открывает доступ к просмотру и редактированию всех его атрибутов. Щелчок правой клавишей вызывает контекстно-зависимое меню команд. Все эти приемы привычны в среде Windows, что ускоряет освоение ACCEL EDA и делает работу с ним более приятной. Копирование объектов в буфер обмена Windows позволяет не только переносить их из одной базы данных в другую, но и помещать в другие программы Windows, например в MS WinWord для выпуска технической документации. Полезна возможность изменения движением курсора размеров выбранного объекта (линий, проводников, шин, дуг и полигонов). Однако механизм OLE 2.0 пока не поддерживается. Очень удобно, что при размещении на схеме символа компонента в окне выводится его изображение. При этом в поставляемых вместе с системой библиотеках импортных цифровых ИС имеются три варианта графики: Normal -нормальный (в стандарте США), DeMorgan - обозначение логических функций, IEEE - в стандарте Института инженеров по электротехнике и электронике (наиболее близкий к отечественным стандартам). Аналогичные библиотеки отечественных компонентов легко выполняются по ЕСКД. Средствами Windows реализован многооконный интерфейс, что разрешает на одном экране просмотреть чертежи схем и плат и провести идентификацию на плате цепей, выделенных на схеме. Применение шрифтов True Type позволяет наносить на схему надписи по-русски (на чертежах ПП это можно сделать только с помощью вспомогательной утилиты САМ350 или PCGerber). В ACCEL EDA используются новые принципы, отличающие ее от других пакетов для ПК. В частности, имеется доступ ко всем элементам на более низких уровнях иерархии, например, при работе с печатными платами можно изменить расположение выводов и графику контактных площадок корпусов компонентов. В редакторе РСВ есть режимы ручной и интерактивной (полуавтоматической) трассировки проводников. В интерактивном режиме курсором отмечают начало и конец сегмента проводника, который трассируется программой, огибая препятствия и выдерживая допустимые зазоры [1]. Графический редактор печатных плат ACCEL РСВ вызывается автономно или из редактора схем ACCEL Schematic. В последнем случае автоматически составляется список соединений схемы и на поле ПП переносятся изображения корпусов компонентов с указанием линий электрических соединений между их выводами (в отличие от P-CAD не обязательно предварительно рисовать контур печатной платы) - эта операция называется упаковкой схемы на печатную плату. После этого вычерчивается контур ПП, на нем размещаются компоненты и проводится трассировка проводников. В ACCEL EDA появилось много новых возможностей, позволяющих улучшить качество разработки ПП. К ним относятся средства обнаружения и удаления изолированных островков меди, возможность задания разных зазоров для разных проводников, классов проводников и проводников, находящихся на различных слоях, расщепления металлизированных слоев на области для подключения нескольких источников питания, отдельно аналоговой и цифровой "земли". Переходные отверстия (ПО) допускается размещать в любой точке платы, что облегчает разметку центров крепежных отверстий (в P-CAD для этого создаются фиктивные компоненты, состоящие из одного вывода). Еще одно отличие от P-CAD - изображения стеков контактных площадок ПО не хранятся больше в виде отдельных файлов, подключаемых на заключительной стадии проектирования печатной платы, теперь они создаются и хранятся вместе с базой данных ПП (при этом имеется возможность их оперативной замены). Тем самым, в частности, исключается дублирование ввода графики контактных площадок при выполнении автотрассировки [1].

Базы данных схем и ПП всех предыдущих версий P-CAD через текстовый формат PDIF переносятся в ACCEL EDA. Есть, однако, одно ограничение в связи с тем что ACCEL Schematic версии 12.0 не поддерживает иерархические структуры, их необходимо перед преобразованием из формата P-CAD в формат ACCEL Schematic заменить на многостраничные схемы (в следующей версии 12.1 это ограничение снято). Из других замеченных недостатков отметим, что в графических редакторах отсутствует возможность отката назад и вперед на произвольное количество шагов при выполнении любых команд, как, например, в редакторе PCBoards системы Design Center - в ACCEL Schematic и ACCEL РСВ имеется лишь откат вперед/назад на один шаг (правда, здесь все же имеется прогресс по отношению к редакторам P-CAD, в которых можно только отменить последнюю команду удаления, перемещения или поворота объекта). Автотрассировщики вызываются из управляющей оболочки ACCEL РСВ, где производится настройка стратегии трассировки. Очень удобно, что информацию об особенностях трассировки отдельных цепей можно с помощью стандартных атрибутов ввести на этапах создания принципиальной схемы или ПП. К ним относятся атрибуты ширины трассы, типа ассоциируемых с ней ПО и их максимально допустимое количество, признак запрета разрыва цепи в процессе автотрассировки, признак предварительно разведенной и зафиксированной цепи. ACCEL Autorouters - автотрассировщики QuickRoute и PRO Route. Трассировщик лабиринтного типа QuickRoute поставляется вместе с графическим редактором ACCEL РСВ и используется только для разводки простейших плат. Трассировщик PRO Route выпускается в различных вариантах для 2-слойных ПП без ограничения числа компонентов, 4-слойных плат с ограничением общего количества выводов компонентов (не более 4000 выводов) и без каких-либо ограничений (число слоев до 32). Эффективность алгоритмов автотрассировки PRO Route выше, чем в P-CAD 8.6, но уступает SPECCTRA, к тому же SPECCTRA обладает гораздо большим набором команд настройки стратегии трассировки. SPECCTRA - программа автоматической трассировки проводников и автоматического размещения компонентов фирмы Cooper & Chyan Technology (ССТ). Программа SPECCTRA успешно трассирует платы большой сложности (число слоев до 256) благодаря применению нового принципа представления графических данных, так называемой ShapeBased- технологии, или бессеточной технологии. В отличие от известных ранее трассировщиков, в которых графические объекты представлены в виде набора координат точек, в этой программе используются компактные способы их математического описания. За счет этого повышается эффективность трассировки ПП с высокой плотностью расположения компонентов, обеспечивается трассировка одной и той же цепи трассами разной ширины и др. [1]. Всем объектам ПП присваивается определенный уровень иерархии и вводятся правила трассировки, составляющие стратегию трассировки. В результате можно, например, автоматически проложить трассу, состоящую из сегментов разной ширины, что невозможно в системе P-CAD. В стратегию трассировки можно включить большое количество подкоманд, задающих способы изгиба трасс, центрирование проводников и другие особенности стиля разводки конкретной платы. Графический редактор EditRoute позволяет проконтролировать разведенную плату и внести в нее ряд изменений. Помимо обычного контроля соблюдения технологических зазоров типа проводник - проводник, проводник - переходное отверстие и т. п. в системе SPECCTRA выполняется контроль максимальной длины параллельных проводников, расположенных на одном или двух смежных слоях, что позволяет уменьшить уровень перекрестных искажений и уровень шума проектируемого устройства. Контролируется также максимальное запаздывание сигнала в отдельных цепях. SPECCTRA выполняет перемещение компонентов и трассировку платы, на которой предварительно размещены компоненты с помощью одного из графических редакторов печатных плат PCBoards, P-CAD, TangoPRO, PADS, Protel, OrCAD, Плата с предварительно размещенными компонентами транслируется в формат пакета SPECCTRA. Разведенная в программе SPECCTRA печатная плата транслируется обратно. Процедура трансляции встроена в ACCEL РСВ, но может выполняться и автономно. Кроме того, система SPECCTRA имеет модуль Autoplace, предназначенный для автоматического размещения компонентов на плате. Вызов программы SPECCTRA производится автономно из среды Windows или из программы ACCEL РСВ [1]. Замечание. SPECCTRA не является самостоятельной программой. Необходимо иметь графический редактор плат, например ACCEL PCB, P-CAD, для DOS, и программы трансляции баз данных печатных плат из формата имеющегося графического редактора в SPECCTRA и обратно. Какую же систему выбрать взамен P-CAD 4.5? На первый взгляд, после перехода от 16- к 32-разрядным базам данных и создания более современной управляющей оболочки весьма перспективны программы P-CAD 6.0 - 8.6. Переход к 32-разрядной базе данных позволил повысить разрешающую способность до 0,1 мкм (что даже излишне). Разработана программа WinPlot для вывод чертежей на современное периферийное оборудование средствами Windows. Для доработки фотошаблонов используют программу PCGerber или ее развитие CAM350. Однако осталась прежней идеология построения программы и сохранены все принципиальные недостатки, присущие P-CAD 4.5. В частности, по-прежнему не разрешается в процессе проектирования изменять систему единиц. С одной стороны, исправлены ошибке в алгоритме оптимизации, что повысило эффективность автоматической трассировки платы. С другой стороны, все еще велики затраты ручного труда по доработке печатных плат, а алгоритм авторазмещения по-прежнему не имеет тонкой настройки стратегии и поэтому не годится для п рофессиональной работы. И большинство остальных недостатков P-CAD 4.5 не устранены. А после того, как фирма ACCEL Technologies, которая приобрела права на P-CAD в 1995 г., выпустила в марте 1996 г. новую систему проектирования печатных плат ACCEL EDA 12.0 на платформе Windows, интерес к P-CAD у нее окончательно пропал. Уже сейчас объявлено, что развитие P-CAD прекращается выпуском в начале 1998 г. последней версии P-CAD 8.7. Внесенные в нее изменения будут, по-видимому, носить косметический характер [3].

В связи с этим пользователям P-CAD 4.5 имеет смысл сначала со сравнительно малыми затратами сил перейти на современную версию P-CAD 8.5-8.61 и затем приобрести более дорогие пакеты ACCEL EDA и SPECCTRA. При наличии достаточных средств целесообразнее сразу приобрести лицензионные версии программ. Отметим, что графический редактор печатных плат системы ACCEL EDA интегрируется с программой SPECCTRA, предназначенной для автоматического размещения компонентов на плате и автоматической трассировки проводников и основанной на более эффективных бессеточных алгоритмах. Переход к САПР печатных плат нового поколения облегчается возможностью обмена данными ACCEL EDA со старыми версиями P-CAD с помощью текстового формата PDIF (как схем, печатных плат, так и библиотек символов и корпусов компонентов). Если же вы ограничены в средствах то на первых порах можно ограничиться покупкой программы SPECCTRA и подготавливать данные для нее с помощью любой версии P-CAD и специального конвертора (пример одного из таких конверторов будет рассмотрен ниже). Если учесть ценовую политику фирмы ACCEL Technologies: система ACCEL EDA поставляется в СНГ по специальным ценам, в 3 - 4 раза ниже мировых. При этом специальные цены на P-CAD 8.7 отменены для стимулирования перехода на платформу Windows. Поэтому в настоящее время в нашей стране ACCEL EDA в минимальной конфигурации дешевле P-CAD! То вывод о выборе системы напрашивается сам собой, ACCEL EDA + SPECCTRA. Основная трудность в переходе на программное обеспечение САПР печатных плат нового поколения заключается во взаимоотношениях с производством фотошаблонов. В настоящее время большинство изготовителей фотошаблонов имеют P-CAD 4.5. Технологи принимают техническую документацию в формате этой программы и дорабатывают ее с учетом требований своего производства. Эта ситуация их вполне устраивает (ведь недостатки P-CAD проявляются на более ранних этапах проектирования). В связи с тем, что приобретение лицензионных версий графического редактора печатных плат ACCEL EDA для производителей фотошаблонов экономически нецелесообразно [3].

Аналоги, конкуренты и развитие системы.

Ведущие фирмы изготовители САПР и СМ представлены в следующей таблице.

В состав новой версии ACCEL EDA 14.0 входят следующие новые программные продукты:
• Design Flow - обмен данными между всеми участниками разработки с сохранением необходимых ограничений прав доступа;
• View Center - создание Web-узла для обеспечения возможности просмотра средствами Internet PDIF-файлов схем и печатных плат;
• InterPlace - интерактивное размещение компонентов (по возможностям уступает программе SPECCTRA, но имеет меньшую цену);
• Signal Integrity - расчет электрических характеристик с учетом паразитных эффектов, присущих реальным печатным платам;
• ACCEL Gerber - программа семейства CAM350 (разработка фирмы Advanced CAM Technologies, www.ecam.com), предназначенная для передачи данных в производство (выпуск управляющих файлов плоттеров, фотоплоттеров, сверлильных и фрезерных станков, файлов формата DXF).

Интерфейсы к другим системам.

Программа SPECCTRA фирмы Cadence в настоящее время лучшая на платформе Windows программа автоматической и интерактивной трассировки проводников и размещения компонентов. В связи с этим при ее наличии вполне достаточно использовать систему P-CAD (любой версии) для создания принципиальных схем и упаковки их на печатную плату. А все дальнейшие операции по размещению компонентов и трассировки проводников выполнять с помощью SPECCTRA в интерактивном или автоматическом режиме (с нашей очки зрения не только в автоматическом, но и в интерактивном режиме функциональные возможности SPECCTRA гораздо выше, чем у графических редакторов печатных плат систем P-CAD, ACCEL EDA, OrCAD и других). SPECCTRA не является автономной программой - данные о перечне компонентов и электрических связях передаются в нее из графических редакторов печатных плат с помощью конверторов [3].
Программа P2S - один из таких удачных конверторов, предназначенных для взаимодействия P-CAD и SPECCTRA (http://www.maxnet.ru/p2s). В системе P-CAD достаточно начертить контур печатной платы и предварительно расставить компоненты с указанием электрических связей (допускается использование любой версии P-CAD 4.5 - 8.7), после чего с помощью P2S передать данные в программу SPECCTRA. При этом имеется ряд ограничений:

• контактные площадки выводов компонентов должны иметь простейшую форму круга, квадрата, прямоугольника, линии или полигона;
• контур печатной платы должен быть нарисован отрезками линий, не отрывая "пера от бумаги";
• для всех контактных площадок, в том числе контактных площадок компонентов с планарными выводами, должны иметься файлы стеков (расширение имени .ps).