Постановка проблемы
При проектировке печатных плат всегда возникает вопрос ее оптимизации, начиная от размещения элементов на плате до трассировки соединений в несколько слоев между элементами. Данный процесс трудоемок и занимает большое количество времени, поэтому он нуждается в автоматизации. Для реализации системы автоматизации проектирования печатных плат необходиморешить ряд задач:
- Реализовать удобный пользовательский интерфейс;
- Разработка алгоритмов различных методов трассировки и размещения элементов;
- В связи с большим количеством алгоритмов, решающих поставленную задачу, разработать внутренний интерфейс программы для связи между модулями и унификациивнутреннего представления информации;
Анализ литературы
На основе анализа литературы были разработаны алгоритмы размещения элементов, такие как: последовательный алгоритм размещения, итерационный алгоритм, метод Шафера. Также были разработаны следующие группы алгоритмов трассировки печатных плат: волновые, лучевые, смешанные и их модификации, также трассировка многослойных плат методом Кейса.
Цель статьи — разработка программного обеспечения для оптимального размещения элементов на плате и трассировка соединений печатной платы.
Постановка задачи исследования
Необходимо разработать внутренний интерфейс программы с возможностью загрузки функциональных модулей из *.dll файлов, чтобы обеспечить параллельность, независимость разработки функционала программы. Необходимо утвердить внутреннее представление информации для корректного обмена сообщениями между модулями. Разработать удобный пользовательский интерфейс.
Решение задач и результаты исследований
Размещение элементов на плате, заключается в том, чтобы разместить элементы таким образом, чтобы сумма длин всех проводников была минимальна. Существуют как последовательные алгоритмы размещения, так и итерационные, рассмотрим их далее.
Последовательный алгоритм размещения — каждый элемент по заданному критерию ставится последовательно в оптимальное место на плате, выполняется пока есть не размещенные элементы.
Итерационный алгоритм размещения — элементы попарно переставляются местами, если новое размещение актуально, то переходим к следующей итерации.
Реализованы такие алгоритмы трассировки:
- Метод Ли: распространяется числовая волна, обходя препятствия. Числовая волна кодируется возрастающей последовательность чисел 1, 2, 3, ..., n;
- Метод Акерса, является модифицированным алгоритмом Ли, отличие заключается в кодировании числовой волны 0, 0, 1, 1, 0, 0;
- Метод встречной волны, усовершенствованный алгоритм Ли, волна распространяется параллельно от двух вершин, алгоритм завершается, когда волны встретятся;
- Метод соединения комплекса, является модифицированным алгоритмом Ли, только числовая волна распространяется от проводника к точки, а не от точки к точке;
- Метод путевых координат. Алгоритм состоит в прокладке пути в зависимости от назначенных приоритетов направлений
- Лучевые методы. От вершин, которые требуется соединить, параллельно расходятся лучи в разных направлений, количество лучей зависит от разновидности лучевого алгоритма. Луч при достижения препятствия, изменяет свое направление. Алгоритм работает до тех пор, пока лучи не пересекутся
Рассмотрим пользовательский интерфейс программы.
Рисунок 1 – пользовательский интерфейс программного обеспечения
Рисунок 2 – пользовательский интерфейс (расширенный вид)
В программном обеспечении, существует 2 вида меню: обычное и расширенное. Для работы данной программы нужно загрузить исходный файл, выбрать метод компоновки, трассировки схемы, выбрать режим работы. Выходные данные отобразятся на дискретном поле программы. В программе реализована проверка успешности загрузки программных модулей.
Выводы
Рассмотрены различные алгоритмы компоновки, трассировки схем. Рассмотрены программные особенности реализованной программы и интерфейс пользователя.
Список литературы
- Латышев П.Н. Каталог САПР. Программы и производители: Каталожное издание. – М.: ИД СОЛОН-ПРЕСС, 2006, 2008, 2011. – 608, 702, 736 с. – ISBN 5-98003-276-2, 978-5-91359-101-2.
- Норенков И.П. Автоматизированное проектирование. Учебник. – М.: Издво МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 188с.