Глава 7.

Программа автоматизации проектирования печатных плат SPECCTRA 9

7.1. Общие сведения о программе SPECCTRA 9

SPECCTRA представляет собой программу автоматического и интерактивного размещения компонентов и трассировки проводников, основанную на так называемой Shape-Based или бессеточной технологии [5, 6, 24]. Согласно ней все объекты ПП моделируются в виде совокупности геометрических фигур (прямоугольник, круг, дуга, трасса, полигон), которым приписаны определенные электрические и физические характеристики и правила проектирования. В отличие от привязанных к.сеткам технологиям (Grid-Based), используемым, в частности, в P-CAD PRO Route [5], при бессеточной технологии каждый объект моделируется не набором узлов сетки, а геометрически точно, за счет чего достигается более плотный монтаж с меньшим числом слоев. Характерная особенность бессеточной технологии — меньшие затраты памяти. Другая особенность — поддержка сложных правил проектирования. Для каждого объекта, расположенного на определенном слое ПП или в определенной области или принадлежащему некоторому классу, можно задать ряд индивидуальных правил. Это означает, что при работе над сложным проектом не приходится прибегать к искусственным приемам при размещении компонентов и трассировке проводников. В интерактивном режиме разрешающая способность SPECCTRA составляет 0,01 мкм в метрической и 0,0001 мил в английской системе. Внутренняя точность представления данных еще выше. В связи с этим систему единиц можно заменять на любой фазе работы с проектом без потери точности.

Система SPECCTRA имеет два основных режима.

1 режим. Routing — трассировка проводников. Трассировка реализуется с помощью нескольких опций:

AR (AutoRoute) — основная опция трассировки в автоматическом, режиме, обеспечивающая:

• разрыв мешающих проводников (Rip-up) и их повторную разводку с применением раздвигания и проталкивания проводников (Push and Shove);
• трассировку с применением и без применения сеток размещения ПО и прокладки проводников;
• улучшение технологичности изготовления ПП;
• сглаживание прямоугольных изгибов проводников по диагонали;
• трассировку на основании набора иерархических правил.

В состав AR входят две дополнительные опции, обеспечивающие ручное редактирование в среде SPECCTRA (в ее отсутствие для выполнения этих операций нужно возвращаться в OrCAD Layout):

1) ER (EditRoute) - редактирование расположения трасс проводников « ПО в ручном режиме:

• Plowing — перемещение одного или нескольких проводников при сдвиге ПО;
• Shoving — раздвигание одним проводником нескольких других;
• Ghosting — оценка возможных результатов перемещения проводников или ПО. При перемещении курсором сегмента проводника или ПО окружающие проводники динамически раздвигаются, можно просмотреть несколько вариантов и выбрать лучший. Неограниченная возможность отката назад позволяет вернуться к приемлемому варианту;
• Via search — изображение разрешенных точек расположения ПО;
• Critic — удаление лишних точек излома проводников.

При трассировке проводников проводится текущий контроль соблюдения допустимых зазоров между проводниками и другими объектами.

2) ЕР (EditPlace) — размещение компонентов. Выполняется размещение, сдвиг, поворот, выравнивание и перестановка компонентов, перенос их на противоположную сторону ПП. При перемещении компонента он может сдвигать мешающий ему один или несколько компонентов. Можно выбрать компонент с наибольшим числом связей и предложить наилучшее место его размещения. Изображается гистограмма плотностей связей. При размещении компонентов контролируется соблюдение допустимых зазоров между ними.

В состав AR входят также несколько дополнительных утилит:

AD (бывшая ADV, Advanced) — расширение возможностей настройки стратегии трассир'овки сложных ПП — разрешение проводить на определенных сигнальных слоях индивидуальные цепи, классы цепей и группы, задание разных значений ширины трассы и зазоров на разных слоях трассировки, назначение правил трассировки отдельных цепей и классов цепей, назначение ПО отдельным цепям и классам цепей, назначение ширины проводников и зазоров; она включает группу команд HYB (Hybrid) — поддержка технологии межслойных ПО, размещение ПО под выводами планарных компонентов, монтаж гибкими проводниками и перемычками;

DF (бывшая DFM, Design for Manufacturability) — повышение технологичности проекта — автоматическая генерация контрольных точек для всех или выделенных цепей, увеличение зазоров при наличии свободного пространства.

MV (RouteMicroVia) — новая утилита для размещения миниатюрных глухих ПО друг под другом.

HP (HighPerformance, бывшая FST, Fast Circuit) — учет особенностей проектирования высокочастотных устройств — контроль максимальной длины параллельных проводников, расположенных на одном и том же или на смежных слоях для уменьшения перекрестных искажений, контроль задержек распространения сигналов, разводка дифференциальных (симметричных) проводников, сглаживание прямых углов дугами, специальные правила трассировки для выделенных областей, введение экранирующих цепей. Имеется дополнительная опция EH (EditHighPerformance, бывшая EditFST) — выполнение команд интерактивного редактирования трасс проводников, специфических для высокочастотных устройств, в частности, для трассировки цепей с учетом ограничений на время распространения сигналов:

• вывод на экран подробной информации о длине проводников с контролем ограничения на их минимальную и максимальную длину. При измерении расстояний к длине проложенной части проводника прибавляется расстояние по Манхеттену до конечной точки;
• высвечивание зеленым цветом области вокруг текущего положения курсора, в которой удовлетворяются ограничения на время распространение сигналов. При превышении минимального времени цвет области изменяется на красный.

2 режим. Placement — размещение компонентов. Реализуется с помощью опции АР (AutoPlace) — автоматическое размещение компонентов на одной или двух сторонах ПП. В своем составе она содержит утилиту ЕР (EditPlace) — интерактивное размещение компонентов. Выполняется размещение, сдвиг, поворот, выравнивание и перестановка компонентов, перенос их на противоположную сторону ПП. При перемещении компонента он может сдвигать мешающий ему один или несколько других. Можно выбрать компонент с наибольшим числом связей и предложить наилучшее место его размещения. Изображается гистограмма плотностей связей. При размещении компонентов контролируется соблюдение допустимых зазоров между ними.

Возможны разные варианты лицензий для разработки двухслойных ПП без ограничения количества компонентов, четырехслойных ПП с количеством компонентов не более 4000 и 256-слойных ПП без ограничения количества компонентов (при ограничении количества слоев имеются в виду сигнальные слои, количество слоев металлизации не ограничивается).

В последующих разделах приведен полный список команд, доступных при поставке всех опций (для ряда команд в скобках указаны имена опций, при наличии которых они доступны, но для всех команд и их параметров этого сделать практически невозможно).

В заключение отметим, что опыт эксплуатации SPECCTRA показал, что с ее помощью не удается, к сожалению, развести все ПП. Причем те ПП, которые не разводятся на 100% в SPECCTRA, удается полностью развести в сеточном трассировщике типа P-CAD PRO Route и наоборот. Какие либо закономерности пока еще не установлены — нужно накопить больший опыт проектирования. Поэтому приходится работать одновременно с трассировщиками обоих типов, причем SPECCTRA имеет преимущества по возможностям тонкой настройки стратегии трассировки по сравнению с бессеточными трассировщиками типа OrCAD SmartRoute или P-CAD Shaped-Based Route, использующими эвристические методы оптимизации нейронных сетей [6].

Приведенный ниже материал дает общее представление о программе SPECCTRA 9, что позволяет ее освоить на простейших примерах. Для более детального знакомства с имеющимися командами и их параметрами следует ознакомиться с документацией [23—26], имеющейся также в электронном виде, и со встроенными в программу средствами помощи. Более ранняя версия SPECCTRA 7 кратко описана в [7], версия 8 — в [5].

SPECCTRA 9.0 поставляется для работы в среде Windows 95/98/2000, NT 4.0 (в среде Windows 2000/NT работает более надежно) на IBM-совместимых ПК с процессорами не ниже Pentium/166 МГц, объем ОЗУ не менее 32 Мб (рекомендуется 128 Мб), объем временного файла не менее 128 Мб, и на следующих платформах Unix:

• HP 9000 Series 700 с HP-UX 10.20;
• IBM POWER/PowerPC с AIX 4.1.5 и более поздними;
• Sun SPARCstation и UltraSparc с Solaris 2.5.4 и более поздними.

Приведенный ниже материал иллюстрирует работу SPECCTRA в среде Windows (основные отличия работы в среде Unix относятся в основном к особенностям запуска программы).

 

 

7.2. Запуск программы

Передача данных из OrCAD Layout в SPECCTRA выполняется в следующей последовательности.

1. В OrCAD Layout создается файл ПП с нанесенными компонентами и электрическими связями и контуром размещения компонентов/трассировки проводников в виде непрерывной линейно-ломаной линии (барьер типа Board outline, наносится по команде Tools>Obstacle>Select Tool). В базе данных ПП должны быть определены все необходимые слои, КП и ПО. Файл ПП должен быть сохранен в бинарном формате (расширение имени по умолчанию МАХ). При этом следует иметь в виду, что в SPECCTRA передается информация о правилах трассировки всех цепей (ширина трасс и допустимые зазоры), которую, однако, можно изменить средствами SPECCTRA.

Замечание.

При использовании программы SPECCTRA следует учитывать ее особенности: КП и ПО должны иметь простейшую форму (круг, квадрат, прямоугольник), а контур трассировки/размещения должен представлять собой прямоугольник или замкнутую линейно-ломаную линию, выполненную в одном слое (дуги и окружности не допускаются). При необходимости использовать КП и ПО другой формы их, необходимо переопределить в OrCAD Layout после завершения работы, с программой SPECCTRA.

Кроме того, следует иметь в виду, что имеющийся в OrCAD Layout транслятор не передает из SPECCTRA информацию о перестановках логически эквивалентных выводов и вентилей, т.е. не поддерживает механизма ЕСО (не создает файл автоматической корректировки схемы по изменениям, внесенным на ПП).

Единственная программа, которая выполняет обмен данных между SPECCTRA и графическими редакторами ПП с поддержкой механизма ЕСО — это конвертор P2S Е. Кнышева [7, 9], который ныне называется PCBShell и обеспечивает взаимодействие SPECCTRA не только с P-CAD для DOS и MicroSim PCBoards, но и с системой VeriBest.

2. В программе OrCAD Layout выполняется команда трансляции файла ПП в текстовый формат программы SPECCTRA File>Export>Layout to SPECCTRA (запускается программа tospec.exe). В нем на панели Input Layout File указывается имя исходного файла ПП <имя_файлаЛП>.РААХ, на панели Output SPECCTRA File - - имя текстового файла ПП в формате SPECCTRA <имя_файла_ПП>.ССТ (принято расширение имени по умолчанию *.ССТ, потому что принятое в программе SPECCTRA альтернативное расширение *.DSN имеет в OrCAD другой смысл) и выбираются опции:

• Overwrite existing files — отказ от вывода предупреждений о замещении существующих файлов;
  
• No Layer /Object spacing rules — запрет трансляции данных о минимальных зазорах между объектами на слоях ПП;
  
• Create DO File Template - - создание шаблона командного Do-файла <имя_файла_ПП>DО, который редактируется и дополняется с помощью текстового редактора перед его загрузкой в программу SPECCTRA.
  

Замечание.

Текстовый ASCII-файл *.ССТ имеет простую структуру, поэтому для внесения в. ПП небольших изменений (например, изменений форм и размеров ПО) его проще отредактировать, чем вносить изменения с помощью OrCAD Layout и затем выполнять повторную трансляцию.

Выходной файл создается после нажатия на панель Translate, протокол трансляции заносится в файл <u.Mx_ipauAa_nn>.ERR.

3. В среде Windows загружается программа SPECCTRA (проще всего автономный запуск SPECCTRA в стандартной конфигурации производится буксировкой файла ПП *.ССТ на иконку программы SPECCTRA).

На первой строке начального меню Design/Session File указывается имя полученного в результате трансляции файла ПП в формате SPECCTRA или имя файла предыдущей сессии, созданного по команде File>Write>Session (расширение имени SES). Остальные строки начального диалогового окна заполнять не обязательно, на них указываются:

• Wires/Routes File — имя файла правил трассировки проводников;
  
• Placement File — имя файла информации об упаковке компонентов на ПП (создается во время предыдущей сессии работы с программой SPECCTRA);
  
• Do File — имя файла команд трассировки/размещения (этот файл может быть загружен позже по команде File>Execute Do File);
  
• Initial Command — имя команды, выполняемой сразу после запуска программы SPECCTRA (перед выполнением первой команды Do-файла).
  

После нажатия на клавишу More Options>> разворачивается дополнительное диалоговое окно:

• Show Graphics — запуск SPECCTRA с использованием Graphics User Interface (GUI);
  
• Quite After Do File — автоматическое завершение работы SPECCTRA после выполнения всех команд Do-файла (обычно не рекомендуется для обеспечения возможности доработки ПП);
  
• Use Startup Files — чтение при запуске программы файлов карты цветов и определения «горячих» клавиш;
  
• Use Prerouters — загрузка предварительно проложенных проводников;
  
• Strip Orphan Shapes — сохранение/удаление изолированных полигонов, к которым не подключена ни одна цепь;
  
• Simplify Polygons — замена полигонов малого размера (менее 1 кв. дюйма) прямоугольниками;
  
• Check During Invoke — отображение ошибок при загрузке проекта;
  
• Did File — имя файла протокола команд (Specify — задано, None — не задано, Use Default — по умолчанию присваивается стандартное имя);
  
• Message Output File — запись в файл сообщений, выводимых в окно OUTPUT;
  
• Status File — имя файла отчета о результатах трассировки;
  
• Color Mapping File — имя файла карты цветов.
  

После нажатия на клавишу Fewer Options« расширенное диалоговое окно сворачивается.

Программа SPECCTRA вызывается также из командной строки:

specctra.exe <имя файла проекта или сессии> [параметры]

Здесь <имя файла проекта или сессии> — имя файла проекта (расширение имени DSN, ССТ), если открывается новая сессия работы с программой, или имя файла сессии (расширение имени SES) при продолжении работы с предыдущей сессией.

В качестве необязательных параметров в SPECCTRA 9.0 используются следующие:

• -с <имя файла> — задание файла палитры цветов;
  
• -dataprep — запуск SPECCTRA в режиме подготовки данных;
  
• -did <имя файла> — спецификация Did-файла записи протокола команд;
  
• -do <имя файла> — выполнение в начале сессии Do-файла;
  
• -docmd '<список команд>' — выполнение при начальной загрузке последовательности указанных команд;
  
• -help или -usage — отображение информации о параметрах командной строки;
  
• -noclean — сохранение изолированных (не подключенных к цепям) участков металлизации;
  
• -nog — запуск SPECCTRA не в графическом режиме;
  
• -nowire — игнорирование предварительно проложенных проводников;
  
• -о <имя файла> — запись сообщений программы в указанный файл;
  
• -quit — завершение работы SPECCTRA после выполнения последней команды Do-файла (использовать не рекомендуется, чтобы иметь возможность доработки ПП);
  
• -s <имя файла> — спецификация файла результатов автотрассировки (расширение имени файла по умолчанию STS);
  
• -sim — замена полигонов размера менее 1 кв. дюйма прямоугольными областями;
  
• -version — вывод номера версии исполняемой программы;
  
• -w <имя файла> — спецификация правил автотрассировки проводников.
  

Взаимодействие с программой SPECCTRA начинается после нажатия клавиши Start SPECCTRA .

4. Для возвращения в OrCAD Layout выходной файл SPECCTRA с расширением имени SES должен быть объединен с исходным файлом ПП по команде File>Export>SPECCTRA to Layout (запускается программа specin.exe). В нем на панели Input SPECCTRA File указывается имя файла разработанной в SPECCTRA ПП (расширение имени RTE), на панели Output Layout File — имя выходной ПП в формате OrCAD Layout (выходному файлу по умолчанию присваивается имя входного файла с суффиксом R), на панели Original Layout File — имя исходной ПП в формате OrCAD Layout.

 

 

7.3. Интерфейс программы

В отсутствие ошибок в ПП программа SPECCTRA загружается в режиме трассировки проводников (об этом свидетельствует нажатая пиктограмма.

Программа SPECCTRA управляется с помощью последовательности команд, которые вводятся тремя способами:

• набирая их с помощью клавиатуры в строке ввода команд Command;
• запуская на выполнение так называемый Do-файл последовательности команд;

с помощью интерфейса GUI, состоящего из таких элементов, как ниспадающие меню, пиктограммы команд, диалоговые окна.

В нижнем правом углу экрана, имеется панель выбора единиц измерений (изменение единиц измерений сказывается только на отображении результатов на экране и в файлах отчетов и никак не влияет на точность результатов проектирования). Сообщения о результатах выполнения команд выводятся в строке Message. Протокол выполнения команд выводится в нижней части экрана OUTPUT (дублируется в файле сообщений).

На поле режима отображается название текущего режима, например Measure (Измерения) или Move Comp (Перемещение компонента). На полях X, Y указываются текущие координаты курсора. В режиме измерений, в который также можно перейти по команде View>Measure Mode , щелчком левой кнопки указывают начальную точку измерений, координаты текущего положения курсора выводятся в нижней части экрана, а в поле режима после символа А указывается расстояние между начальной точкой и текущим положением курсора.

В режиме Measure также доступна информация об объектах проекта (Component, Pin, Via, Wire segment), помечаемых щелчком левой кнопки мыши. Она выводится в окне OUTPUT; например, для компонента приводятся данные:

Image: LCDDRVR44 - имя корпуса компонента

# Location : (55.8800 91.4400) DBU=(55880 91440) - координаты опорной точки

# Side : Front - расположение на ПП

# Rotate : 90 - угол поворота

Кнопки управления характеризуют фазу работы программы SPECCTRA:

• Idle — состояние ожидания;
• Pause — нажатие на кнопку управления в этом состоянии прерывает выполнение текущей команды;
• Continue — нажатие на эту кнопку продолжает выполнение команды;
• Stop — нажатие на эту кнопку прекращает выполнение команды;
• Busy — состояние занятости (выполняются внутренние инструкции).

В процессе размещения компонентов на строке статуса выводится текущая информация:

• Placed — количество размещенных компонентов, отнесенное к их общему количеству;
• Selected — количество выбранных компонентов;
• Locked — количество фиксированных компонентов;
• Violations — количество нарушений правил размещения компонентов;
• Ref — позиционное обозначение текущего компонента.

В процессе трассировки проводников на строке статуса выводится другая информация:

• Pass — количество завершенных проходов трассировки/общее количество проходов;
• Current Net — имя текущей цепи;
• Attempts — общее количество попыток повторных трассировок в течение текущего прохода;
• Reroutes — количество выполненных соединений;
• Unconnects — количество невыполненных соединений между двумя выводами в течение текущего прохода;
• Conflicts — количество конфликтов в течение текущего прохода;
• Completion — количество разведенных цепей в процентах.

Интерфейс программы SPECCTRA поддерживает двух- и трехкнопочную мышь.

Левая кнопка мыши предназначена для измерения расстояний, выбора цепей и других объектов, выполнения интерактивного размещения компонентов и трассировки проводников.

Правая кнопка мыши служит для выбора одного из режимов интерактивного размещения или трассировки (имя текущего режима отображается в нижней части экрана, по умолчанию устанавливается режим измерения расстояний).

В двухкнопочных манипуляторах одновременное нажатие клавиш Alt+npaвая кнопка эквивалентно нажатию средней кнопки трехкнопочной мыши. Нажатие этой кнопки панорамирует изображение, располагая текущее положение курсора в центр экрана. Буксировка мыши по диагонали сверху вниз при нажатой средней кнопке приводит к уменьшению масштаба изображения (эквивалентно команде View>Zoom Out), а буксировка в направлении снизу верх — к увеличению масштаба изображения (эквивалентно команде View>Zoom In). Буксировка мыши при нажатой средней кнопке по горизонтали разворачивает на экран изображение ПП полностью (эквивалентно команде View>Zoom All). Буксировка мыши снизу вверх по вертикали при нажатой средней кнопке разворачивает предыдущее изображение ПП. Эти приемы выполняются только под Windows NT/2000.

Назначения функциональных и «горячих» клавиш, принятые по умолчанию, приведены в табл. 7.1. Самостоятельное программирование «горячих» клавиш производится по команде defkey.

Таблица 7.1. Назначения функциональных и «горячих» клавиш

Простейший способ управлять программой SPECCTRA — использование интерфейса GUI, не требующее знания синтаксиса команд, необходимо только иметь представление о последовательности действий при проектировании ПП, а параметры команд вносятся в поля диалоговых окон (см. разд. 7.4-7.5). Ниже на примере наиболее типичного режима автотрассировки продемонстрируем основные фазы работы с программой.

В окне Routing Setup задается ширина трасс Wire Width низшего приоритета РСВ, устанавливается правило диагональной трассировки Diagonal Route: On (Включить), Off (Выключить), Always (Всегда), задаются правила трассировки цепей Fences (Soft, Hard) и при необходимости устанавливаются размеры сетки проводников (Wire Grid) и ПО (Via Grid). В окне AutoRoute выбирается тип трассировки Smart (устанавливается по умолчанию) и разрешается сглаживание изломов проводников по окончании трассировки Miter After Route. После нажатия клавиш ОК или

По завершении трассировки полезно в окне OUTPUT просмотреть протокол команд, фрагмент которого приведен ниже:

# ============================

# SPECCTRA ShapeBased Automation Software

# Copyright 1990-1999 Cadence Design Systems,

Inc. All Rights Reserved.

# Software licensed for sale by Cadence

Design Systems, Inc.

# Current time = Sun Aug 13 12:18:28 2000

# SPECCTRA ShapeBased Automation Software

V9.0.3 made 2000/03/24 at 16:48:18

# OS Version: WindowsNT 5.0.2195,

Architecture: Intel Pentium II

# Design Name G:\ORCAD_9\tutor1 .dsn

# Did File Name: G:\ORCAD_9\08131218.did

# Current time = Sun Aug 13 12:18:28 2000

# PCB G:\ORCAD_9

# Master Unitset up as: MM 1000

Подробная информация о ходе трассировки и ее результатах выводится по команде Report>Report Status . В нем, в частности, указано: общее количество цепей (Nets) и соединений (Connections) в проекте, количество не разведенных соединений (Unconnections), количество завершенных соединений в процентах (Completion) и информация о каждом проходе трассировки (Pass). В заключение приводятся итоговые данные (WIRING STATISTICS): общее количество ПО (Total Vias), общая длина проводников (Routed length), распределение трасс по сигнальным слоям и др. Более детальные отчеты выводятся по командам меню Report.

Работа с программой в режимах размещения компонентов и трассировки проводников изложены в разд. 7.4-7.5, здесь же отметим, что результаты трассировки записываются в файл по команде File>Write>Routes (по умолчанию ему присваивается имя входного файла с расширением RTE; для продолжения проектирования он может быть загружен в программу SPECCTRA при открытом файле исходной ПП). Результаты размещения компонентов записываются в файл по команде File>Write>Placement (по умолчанию ему присваивается имя входного файла с расширением PLC, для продолжения проектирования может быть загружен в программу SPECCTRA при открытом файле исходной ПП), итоговые результаты проектирования записываются в файл сессии по команде File>Write>Session (по умолчанию ему присваивается имя входного файла с расширением SES, он содержит данные о размещении компонентов и трассировке проводников и может быть загружен в программу SPECCTRA для продолжения проектирования). По завершении разработки ПП достаточно записать ее результаты в файл сессии в любом режиме. После этого можно закончить работу с программой SPECCTRA по команде File>Quit. Если файл сессии не был сохранен, то будет предложено записать его и завершить работу (Save And Quit) или завершить работу без сохранения файла сессии (Quit (No Save)), а также удалить Did-файл протокола команд (этого делать не рекомендуется).

 

 

7.4. Размещение компонентов

7.4.1. Основные понятия

Автоматическое размещение компонентов на ПП выполняется согласно заранее установленным правилам (при этом должны иметься лицензии AutoPlace и EditPlace). Перечень их типов в порядке возрастания приоритета приведен в табл. 7.2.

Таблица 7.2. Правила размещения компонентов

Взаимные зазоры устанавливаются между объектами следующих типов:

• РТН — компоненты со штыревыми выводами;
• SMD — компоненты с пленарными выводами;
• Area Keepout — области запрета размещения компонентов.

В табл. 7.2 используются следующие понятия:

• Cluster — группа компонентов, сгруппированных вместе по определенным критериям и имеющая уникальный идентификатор ID;
• Super Cluster — группа компонентов, имеющих фиксированное взаимное расположение и ориентацию друг относительно друга и размещаемые как единый компонент super component;
• Family — несколько корпусов компонентов (семейство). Между линиями контуров и выводами корпусов, входящих в одно семейство, можно задать допустимые зазоры;
• Room — комната, область на ПП прямоугольной формы или в виде полигона. Каждая комната имеет уникальное имя. Имеется возможность управлять размещением компонентов в комнаты на одной из двух сторон или на обеих сторонах ПП.

Корпуса компонентов имеют следующие характеристики (Image Properties):

• Large — большие компоненты (имеют более трех выводов);
• Small — малые компоненты (имеют три и менее выводов);
• Discrete — любой малый компонент, который нужно размещать отдельно от остальных;
• Capacitor — разделительные конденсаторы;
• Resistor — резисторы.

При выборе компонентов для размещения могут приниматься во внимание другие их характеристики:

• Maximum Height — максимальная высота;
• Power Dissipation — рассеиваемая мощность;
• Power Nets — наличие у компонента выводов питания;
• Family — имя семейства, в которые они входят.

Компоненты имеют такие же параметры (Component Properties), как и корпуса, и еще один параметр Electrical Value — номинальное значение, например емкость конденсатора.

Основная сложность процедуры автоматического размещения компонентов переносится на задание правил размещения. Компоненты в автоматическом режиме размещаются на одной или на двух сторонах ПП. Программа AutoPlace распознает шины и размещает компоненты с учетом удобства их трассировки. Возможно также автоматическое группирование компонентов в кластеры с учетом их электрических связей. Кластеры автоматически размещаются в соответствующие комнаты. Возможно также создание кластеров на основе расщепления слоев питания: компоненты, подключенные к «аналоговой земле» относят к одному кластеру и размещаются в одну комнату, расположенную над соответствующим слоем металлизации, а подключенные к «цифровой земле» — в другую. Для уменьшения общей длины проводников производится автоматическая перестановка логически эквивалентных выводов и секций компонентов. Задание жесткого взаимного расположения компонентов в суперкластерах позволяет автоматически размещать разделительные конденсаторы и нагрузочные сопротивления вместе с соответствующими интегральными схемами. Предусматривается расположение планарных компонентов друг под другом на противоположных сторонах ПП.

В табл. 7.3 приведен список команд меню программы SPECCTRA в режиме размещения компонентов.

Таблица 7.3. Список команд программы SPECCTRA в режиме размещения компонентов

 

 

 

7.4.2. Подготовка к размещению компонентов

Печатные платы, передаваемые в программу SPECCTRA для размещения компонентов, должны иметь замкнутый непрерывный контур Board Outline. На ПП должны быть произвольным образом предварительно помещены все компоненты внутри или вне этого контура с указанием электрических связей. Часть компонентов, например разъемы, могут быть зафиксированы. Предварительно проложенные и не зафиксированные трассы в результате автоматического размещения компонентов в программе SPECCTRA уничтожаются.

Дальнейшее размещение компонентов выполняется в ручном или интерактивном режиме, задавая последовательность команд с помощью меню (см. табл. 7.3) или пиктограмм панели инструментов, перечисленных в табл. 7.4.

Таблица 7.4. Пиктограммы команд режима размещения компонентов

Сценарий автоматического размещения записывается в так называемый Do-файл. Его составление в ручном режиме процедура довольно утомительная. Легко сделать много ошибок. Удобнее запустить программу SPECCTRA с простейшим Do-файлом и затем перейти к пошаговому выполнению команд размещения компонентов, задавая их с помощью управляющей оболочки SPECCTRA и заполняя стандартные формы. Приведем пример простейшего Do-файла размещения компонентов:

# Wed Feb 09 00:38:25 (Дата создания)

# Initialize units and grid (Инициализация системы единиц и сетки размещения) unit mil

grid place 50.0

place rule pcb (spacing 50.0) (Задание зазоров размещения)

# Use component origins (not centroids) (Использование точек привязки компонентов) change work_origin origin (Изменение начала койдинат)

# Place the large components (Размещение больших компонентов) initplace

# Place the small components (Размещение малых компонентов) autodiscrete (type small)

# Reduce distances (interchange/rotate) (Уменьшение расстояний между компонентами) interchange 10 (type all)

autorotate (type all)

# Create placement data file and status report (Создание файлов результатов размещения и отчета о размещении) write session $\ASP.ses report place_status $\ASP.sts

В данном примере установлена сетка размещения 50 мил и минимальное расстояние между компонентами также 50 мил. При необходимости все данные этого файла можно отредактировать.

Если в командной строке запуска SPECCTRA включена опция Quit After Do File, то после завершения выполнения команд Do-файла сеанс SPECCTRA автоматически завершается. Если же эту опцию выключить, то можно продолжить размещение или трассировку вручную или, скорректировав Do-файл, снова в автоматическом режиме.

Протокол команд размещения компонентов заносится в Did-файл, пример которого приведен ниже:

# Cadence Design Systems, Inc.

# SPECCTRA ShapeBased Automation Software V9.0.3 made 2000/03/24 at 16:48:18

# Command Line Parameters #

# Design File Name : E:\SPECCTRA\TUTORIAL\Asp.dsn

# Initialization options:

# -do E:\ SPECCTRA\TUTORIAL\Asp.do

# Colormap File Name: color.std

# Status File Name: E:\ SPECCTRA\TUTORIAL\monitor.sts

# Wires File Name : design.w unit mil

grid place 50.0

place_rule pcb (spacing 50.0)

change work_origin origin

initplace

autodiscrete (type small)

interchange 10 (type all)

autorotate (type all)

write session $\ASP.ses

report place_status $\ASP.sts

help Contents (file place) (no_confirm)

Редактируя файл протокола, из него можно сделать Do-файл для следующего сеанса работы, загрузив его по команде File>Execute Do File.

Основная сложность процедуры автоматического размещения компонентов переносится на задание правил размещения. Компоненты в автоматическом режиме размещаются на одной или на двух сторонах ПП. Программа AutoPlace распознает шины и размещает компоненты с учетом удобства их трассировки. Возможно также автоматическое группирование компонентов в кластеры с учетом их электрических связей. Кластеры автоматически размещаются в соответствующие комнаты. Возможно также создание кластеров на основе расщепления слоев питания: компоненты, подключенные к «аналоговой земле» относят к одному кластеру и размещаются в одну комнату, расположенную над соответствующим слоем металлизации, а подключенные к «цифровой земле» — в другую (кластеры и комнаты определяются пользователем). Для уменьшения общей длины проводников производится автоматическая перестановка логически эквивалентных выводов и секций компонентов. Задание жесткого взаимного расположения больших и малых компонентов позволяет автоматически размещать разделительные конденсаторы и нагрузочные резисторы вместе с соответствующими интегральными схемами. Предусматривается расположение планарных компонентов друг под другом на противоположных сторонах ПП.

Автоматическое размещение компонентов используется в основном при разработке цифровых устройств, состоящих из большого количества однотипных компонентов (ячейки памяти, счетчики, сдвигающие регистры и т.п.). В остальных проектах используется интерактивное или ручное размещение. При этом возможности программы SPECCTRA больше, чем у OrCAD Layout, и работать с ней удобнее.

 

 

7.4.3. Интерактивное размещение компонентов

Нажатие правой кнопки мыши переводит программу в режим интерактивного размещения компонентов, который управляется с помощью всплывающего меню:

INTERACTIVE PLACE (Интерактивное размещение)

• Setup... — задание глобальных параметров размещения компонентов
• Select (режим выбора):
  
  • - Сотр Mode — выбор компонентов,
  • - Gate Mode — выбор секций компонентов,
  • - Subgate Mode — выбор подсекций,
  • - Pin Mode — выбор выводов компонентов,
  • - Terminator Mode — выбор конечных точек для разводки Daisy Cain;
• Unselect All Objects — отмена выбора всех объектов;
• Measure Mode - измерение расстояний;
• Measure Options (применение специальных знаков для повышения точности измерений):
  
  • - Alignment Marks — включение/выключение отображения значков для выравнивания компонентов,
  • - Snap Angle: All — разрешения поворота указателя на любой угол,
  • - Snap Angle: 45 — разрешения поворота указателя на угол, кратный 45°;
• Place Components (размещение компонентов):
  
  • - Place Connect. Mode — последовательное размещение компонентов, находящихся вне контура печатной платы, в порядке убывания количества связей, курсор автоматически выбирает компонент с наибольшей плотностью связей,
  • - Guided Place Overlap Allowed Mode — последовательное размещение компонентов, находящихся вне контура ПП, в порядке убывания количества связей с указанием рекомендуемого расположения, при этом не обращается внимание на возможное перекрытие компонентов,
  • - Guided Place Connect. Mode -- последовательное размещение компонентов, находящихся вне контура печатной платы, в порядке убывания количества связей с указанием рекомендуемого расположения,
  • - XY Location... — размещение компонента в точку с указанными координатами X, Y,
  • - Place List Mode... — размещение компонентов в порядке, указанном в составленном ранее списке;
• Move Comp Mode - перемещение компонента;
• Push Comp Mode - перемещение компонента со сдвигом мешающих компонентов;
• Pivot Comp Mode - вращение компонента;

Flip Comp Mode Trade Comp Mode Align Comp Mode

• — перемещение компонента на другую сторону ПП;
• — перестановка двух любых компонентов;
• — выравнивание компонентов;
• Swap (перестановка логически эквивалентных объектов):
  
  • - Gate Mode — перестановка эквивалентных секций компонентов,
  • - Subgate Mode — перестановка эквивалентных выводов внутри секции,
  • - Pin Mode — перестановка эквивалентных выводов,
  • - Terminator Mode — перестановка эквивалентных конечных точек;
• Undo — отмена последней команды.

В интерактивном режиме сначала выполняется команда Setup для задания глобальных параметров размещения компонентов:

• РСВ Placement Grid — шаг эквидистантной глобальной сетки размещения компонентов на ПП согласно правилу низшего уровня РСВ. Значение О означает отказ от определения сетки. Задание индивидуальных сеток размещения компонентов со штыревыми выводами и пленарных компонентов производится по команде Rules>PCB/Placement Grids;
• РСВ Placement Spacing — допустимый зазор между любыми компонентами на всей ПП или отдельно на ее верхней и нижней сторонах согласно правилу уровня РСВ. Значение —1 означает отказ от определения зазора. Задание разных зазоров между компонентами со штыревыми и пленарными выводами производится по команде Rules>PCB/Spacing;
• Pointer Style (тип указателя):
  
  • - 90/45 Degree Crosshair — перекрестье во весь экран,
  • - Cursor Only — обычный курсор;
• High Speed — контроль в процессе размещения компонентов за возможностью прокладки проводников заданной длины или имеющих ограничение на длину. По умолчанию эта опция выключена;
• Consider Secondary Connection — учет всех связей, соединяющих малый компонент с двумя большими с помощью различных цепей (при выключении этого флага SPECCTRA размещает большие компоненты вместе);

• Rebuild Power Net — перестроение оптимальным образом цепей подключения источников питания при выполнении операций интерактивного размещения компонентов;
• Align Reference (задание расположения точки, относительно которой выравниваются компоненты):
  
  • - Upper Left/Right Pin — верхний левый/правый вывод компонента,
  • - Lower Left/Right Pin — нижний левый/правый вывод компонента,
  • - Center/Origin — центр компонента/точка привязки компонента;
• Shove for Move — включения режима расталкивания для обеспечения необходимого свободного места при перемещении одного из компонентов (по умолчанию эта опция выключена). Если эта опция включена, то при выполнении команд Move (сдвинуть), Pivot (повернуть) и Flip (перенести на другую сторону ПП) будет сделана попытка сдвинуть мешающие компоненты без нарушения допустимых зазоров. Если это не удастся, то компонент будет возвращен на первоначальное место;
• Show Move Vector — отображение вектора, показывающего направление связей текущего компонента;
• Move Component (выбор точки привязки при перемещении компонентов):
  
  • - At Pointer — текущие точки выбора отдельных компонентов,
  • - At Working Origin (задание точки «привязки» курсора): Center — к центру компонента (устанавливается по умолчанию), Origin — к точке, указанной в редакторе OrCAD Layout;
• Move Direction (разрешенное направление перемещения компонентов):
  
  • - All — любое направление,
  • - X, Y — по оси X или Y (поочередно),
  • - X Only — только по оси X,
  • - Y Only — только по оси У;
• Move With Wires (разрешение перемещать компоненты вместе с проводниками в режиме Move Comp Mode или при выполнении команды relocate):
  
  • - No Wire Moved — удаление всех подсоединенных проводников,
  • - Extend or Remove Wires — удаление всех подсоединенных проводников кроме параллельных направлению перемещения компонента (по горизонтали или по вертикали только при выборе опции X, Y в разделе Move Direction),
  • - Extend Wires Only — удаление только проводников, расположенных параллельно направлению перемещения компонента (по горизонтали или по вертикали при выборе опции X, Y в разделе Move Direction),
  • - Reconnect Wires — запрет удаления подсоединенных проводников при выборе опции All в разделе Move Direction.

Многие команды меню INTERACTIVE PLACE, переключающие режимы размещения, имеют разворачивающиеся подменю. Например, в режиме Move Component Mode перемещаемый компонент выбирается щелчком левой кнопки мыши, он перемещается движением курсора, щелчок правой кнопки разворачивает меню для продолжения редактирования. Фиксация положения компонента выполняется повторным щелчком левой кнопки мыши.

Таблица 7.5. Меню режимов интерактивного размещения

При выборе компонента для перемещении высвечивается его позиционное обозначение (Reference Designator) и крестиком желтого цвета помечается точка привязки.

По завершении размещения компонентов полезно выполнить команду Rules>Check Rules для проверки соблюдения заданных ранее правил. Места замеченных нарушений правил проектирования помечаются цветными метками и пунктирными линиями. При выборе подкоманды Placement проверяется соблюдение только правил размещения компонентов: согласование текущего расположения и ориентации компонентов с заданными. Компоненты, которые размещены с нарушением правил, заключаются в прямоугольную рамку со значками в виде ромбов по углам. При выборе подкоманды АИ дополнительно проверяются правила трассировки проводников:

• соблюдение допустимых зазоров (нарушения помечаются знаком в виде ромба);
• отсутствие пересечений (пересечения помечаются прямоугольной рамкой);
• соблюдение заданной длины отдельных цепей (цепи неправильной длины помечаются желтой пунктирной линией).

Для анализа конфликтов выбирается один или несколько вовлеченных в них объектов и выполняется команда Report>Specify>Conflicts — Placement для составления текстового отчета. Если перед выполнением этой команды ни один объект не вьГбран, то в отчет заносится информация о всех конфликтах размещения компонентов на ПП.

 

 

7.4.4. Примеры размещения компонентов

Рассмотрим стандартные приемы размещения компонентов в интерактивном режиме на примере, поставляемом вместе с программой SPECCTRA (находится в каталоге \Tutorial).

Предварительное размещение разъемов и других компонентов. Загрузим проект Lesson2.dsn и после задания правил размещения приступим к размещению разъемов и других критичных компонентов. Сначала нужно вывести на экран позиционные обозначения всех компонентов на обеих сторонах ПП по команде View>Labels (пометив строки Ref Des и Side Both). Далее нажимается правая кнопка мыши и в выпадающем меню выбирается команда Place Components>XY Location. В диалоговом окне этой команды приведен список позиционных компонентов проекта, в котором сначала выберем разъем Л и на панелях X, Y введем координаты его размещения X = 1.8, Y = 8.8 и нажмем на панель Apply. Далее выберем разъем J2 и введем его координаты X = 4.1, Y = 6.5. В заключение поставим на ПП большую ИС U9: X = 3.1, Y = 6.9, в результате получим ПП.

На следующем этапе разместим ряд компонентов, задавая их списком Components>Place List Mode. На строке Сотр List приведем список позиционных обозначений размещаемых компонентов:

С1 С2 СЗ С4

После нажатия на панель ОК курсор «привязывается» к первому компоненту из списка С1. Его необходимо повернуть на 90°, для чего выбирается команда Pivot Mode>90, и в результате на экране появляется короткая ось, поворачиваемая движением курсора — текущий угол поворота отображается на строке состояний после символов DR (Delta Rotation). Вращение завершается нажатием левой кнопки мыши, после чего движением курсора компонент перемещается на нужное место (в данном примере конденсатор С1 размещается слева от разъема J1). После фиксации расположения компонента щелчком левой кнопки, курсор автоматически «привязывается» к следующему компоненту списка. По завершении размещения четырех компонентов, зафиксируем все размещенные компоненты по команде Edit>Lock Components (выбор фиксируемых компонентов из списка) или Edit>Lock Components Mode (выбор фиксируемых компонентов щелчком курсора или в окне) — контуры зафиксированных компонентов меняют окраску.

Автоматическое размещение больших компонентов. Предварительно по команде Define>Keepout>Draw Mode нарисуем границы областей, запрещенных для размещения компонентов. Граница рисуется в виде многоугольника, фиксируя каждую вершину щелчком курсора, или в виде прямоугольника, фиксируя его противоположные вершины. По завершении рисования каждой области выполняется команда выпадающего меню Define Polygon As Keepout — и после задания типа области запрета (Place) и слоя размещения (All Signal Layers) на нее наносится штриховка. Чтобы рисованию областей запрета не мешали линии связи, их изображения удаляются командой View>Guides>Off или выключением слоя Guides. В результате ПП приобретает вид.

Большие компоненты (имеющие 4 и более выводов) размещаются по команде Autoplac>lnitPlace Large Components. В диалоговом окне этой команды указывают параметры размещения.

Улучшение размещения. После завершения начального размещения компонентов приступают к их перестановкам для снижения плотности размещения компонентов и уменьшения числа пересечений трасс и их общей длины. В диалоговом окне команды Autoplace>Interchange Components выбираются параметры перестановок (для перестановок больших компонентов Component Type = Large) и указывается количество проходов (обычно достаточно Passes = 8).

Кроме того, можно дополнительно выровнять компоненты, выбрав в выпадающем меню INTERACTIVE PLACE режим Align Mode . Выравниваемые компоненты (один или несколько) сначала заключаются в окно, после чего щелчком курсора выбирается опорный компонент, по которому нужно выровнять выбранные по оси X или Y .

Из других вспомогательных операций рассмотрим сдвиг (Move) и зеркальное отображение (Flip). Для перехода в режим сдвига компонента выбирают строку Move Comp Mode выпадающего меню INTERACTIVE PLACE, открываемого щелчком правой кнопки мыши, или нажимают пиктограмму . Компонент выбирается щелчком левой кнопки мыши и перемещается движением курсора (кнопку можно отпустить). При этом нажатие клавиши Пробел поворачивает компонент на угол, величина которого задается в диалоговом окне команды Move Setup (список команд выпадающего меню режима MOVE COMPONENT MODE приведен в табл. 7.5. Выбор команды Flip этого меню переносит компонент на противоположную сторону ПП. Перемещаемый компонент фиксируется повторным щелчком левой кнопки. Непосредственное перемещение выбранного компонента выполняется в режиме Flip Comp Mode щелчком левой кнопки.

В заключение рассмотрим размещение компонентов по образцу. Допустим, что конденсатор С5 расположен определенным образом относительно большого компонента U1 (выводы питания Р этих планарных компонентов расположены друг под другом). SPECCTRA может запомнить их взаимное расположение и затем разместить другие малые компоненты того же типа таким же образом относительно соответствующих больших компонентов. Для этого на этапе обучения выберем размещенные компоненты Ul, C5 в окне и выполним команду Autoplace>Small Comp Pattern>Learn. После этого выберем команду Select>Images>Set Image Mode и щелкнем курсором по U1 — в результате будут выбраны все экземпляры однотипных больших компонентов U1, U2, U3 и U4. После этого по команде Autoplace>Small Comp Pattern>Apply to Selected конденсаторы C6, C7 и C8 будут помещены рядом с U2, U3 и U4 согласно образцу.

 

 

7.5. Трассировка проводников

 

7.5.1. Основные понятия

Программа SPECCTRA успешно трассирует ПП большой сложности благодаря применению нового принципа представления графических данных, так называемой ShapeBased-технологии (см. разд. 7.1). За счет этого повышается эффективность трассировки ПП с высокой плотностью расположения компонентов и обеспечивается тонкая настройка стратегии трассировки.

Автотрассировщик SPECCTRA использует адаптивные алгоритмы, реализуемые за несколько проходов трассировки. На первом проходе выполняется соединение абсолютно всех проводников без обращения внимания на возможные конфликты, заключающиеся в пересечении проводников на одном слое и нарушении зазоров. На каждом последующем проходе автотрассировщик пытается уменьшить число конфликтов, разрывая и прокладывая вновь связи (метод Rip-up-and-retry) и проталкивая проводники, раздвигая соседние (метод Push-and-shove).

Информация о конфликтах на текущем проходе трассировки используется для «обучения» — изменения весовых коэффициентов (штрафов) так, чтобы уменьшить число конфликтов на следующем проходе.

Всем объектам ПП присваивается определенный уровень иерархии, и вводятся правила трассировки, составляющие ее стратегию. В результате можно, например, автоматически проложить трассу, состоящую из сегментов разной ширины. В стратегию трассировки можно включить большое количество подкоманд, задающих способы изгиба трасс, цен.трирование проводников и другие особенности стиля разводки конкретной ПП. Перечень правил трассировки в порядке возрастания приоритета приведен в табл. 7.6.

Таблица 7.6. Правила трассировки проводников

Приведем краткое описание основных понятий, используемых при трассировке проводников.

Конфликты. На начальных проходах автоматической трассировки пытаются выполнить все соединения, не обращая внимание на возникающие конфликты, которые будут разрешены в дальнейшем. Графически конфликты помечаются пунктирными прямоугольниками и ромбами.

Сглаживание изгибов проводников. Два примыкающих взаимно ортогональных проводника образуют изгибы, которые могут быть сглажены по диагонали или по дуге.

Спрямление выступов и уступов проводников. Для улучшения технологичности платы без повторной разводки проводников производится их спрямление.

Центрирование сегментов проводников. Сегменты проводников сдвигаются таким образом, чтобы они были расположены на равном расстоянии между соседними выводами компонентов .

Расталкивание проводников. При перемещении проводников, компонентов и других объектов они отталкивают мешающие проводники с соблюдением допустимых зазоров.

После огибания вывода и расталкивания проводников

Автоматическое определение возможных вариантов продолжения трассировки. В процессе интерактивной трассировки предлагаются возможные направления завершения трассировки проводника и места расположения ПО.

Подключение проводников к выводам планарных компонентов. Для подключения проводников к контактным площадкам планарных компонентов генерируются короткие сегменты, заканчивающиеся ПО, — так называемые стрингеры (термин стрингер принят в P-CAD, в SPECCTRA используется понятие escape wire). Допускается также располагать ПО непосредственно на КП.

Особенности трассировки высокочастотных цепей. Контролируется максимальная длина параллельных сегментов, расположенных на одном или смежных слоях, для уменьшения уровня перекрестных искажений и наведенного шума. Высокочастотные цепи экранируются цепями питания или «земли» . Имеется возможность провести симметричные трассы — так называемые дифференциальные цепи.

Использование перемычек и навесных проводников. По команде wirebond вокруг КП ИС, к которым должны быть подведены проводники навесного монтажа при использовании гибридной технологии, автоматически генерируются дополнительные КП bond site .

Техника трассировки. При выполнении автоматической трассировки проводников представляется возможность выбора техники трассировки.

В табл. 7.7 приведены списки команд меню программы SPECCTRA в режиме трассировки проводников.

Таблица 7.7. Команды программы SPECCTRA в режиме трассировки проводников

 

 

 

7.5.2. Автоматическая трассировка

После нажатия кнопки Start в диалоговом окне программа SPECCTRA загружается в режиме трассировки проводников. Ее экран показан в этом режиме активизирована пиктограмма.

Трассировка проводников проводится в три этапа:

• предварительная трассировка;
• автотрассировка;
• дополнительная обработка результатов автотрассировки.

Все фазы трассировки выполняются в интерактивном или автоматическом режиме с помощью набора команд:

• Bus — разводка только тех выводов компонентов, которые имеют одинаковые координаты X или Y. Применяется для предварительной трассировки микросхем памяти или других однородных структур;
• Fanout — генерация ПО рядом с контактными площадками пленарных компонентов и соединение их короткими проводниками (аналогично стрингерам системы P-CAD);
• Route — трассировка абсолютно всех проводников без обращения внимания на конфликты: пересечение проводников в одном слое и нарушение зазоров. Разводка выполняется за несколько проходов. На первом проходе разводятся все проводники. На последующих проходах переразводятся соединения, имеющие конфликты. При этом динамически изменяются весовые коэффициенты (штрафы) так, чтобы постепенно уменьшить число конфликтов;
• Clean — разводка заново всех проводников с прокладкой их по новым трассам, не допуская возникновения новых конфликтов, для уменьшения количества ПО и улучшения технологичности. .

Эти команды повторяются неоднократно в разных комбинациях, выбор которых определяет успех трассировки. Примерная последовательность команд в Dо-файле выглядит следующим образом:

Fri Feb 11 21:40:26 2001 (Дата создания)

bestsave on $\best.w (Имя файла данных о проводниках)

status_file $\progress.sts (Имя файла текущих результатов трассировки)

unit mil (Система единиц — мил)

grid wire 50.000000 (Сетка трассировки 50 мил)

grid via 50.000000 (Сетка ПО 50 мил)

rule pcb (width 9.8) (Ширина проводников 9,8 мил, глобальное правило РСВ)

#

bus diagonal (Включение специального алгоритма разводки выводов компонентов,

имеющих одинаковые координаты X или У, и

разрешение при этом диагональной разводки) Fanout 5 (Прокладка коротких проводников — стрингеров — между выводами

пленарных компонентов и ПО, 5 проходов при наличии не менее 4

сигнальных слоев)

route 50 (Основной алгоритм разводки, 50 проходов)

dean 4 (Удаление лишних ПО и повторение разводки, 4 прохода)

route 50 16 (Повторная разводка, 50 основных проходов и 16 вспомогательных с

измененными весовыми коэффициентами)

set route_diagonal on (Разрешение диагональной трассировки по команде clean)

clean 4 filter 5

route 10025 clean 2 (Завершающая разводку команда уменьшения количества ПО)

delete conflicts

#

write wire $VASP.w

spread (Введение дополнительного зазора между проводниками)

miter (Сглаживание изломов трасс)

write wire $\ASP.m

write session $\ASP.ses (Имя выходного файла)

report status $\ASP.sts (Имя файла отчета о результатах трассировки)

Дополнительная обработка оттрассированной ПП выполняется с помощью команд:

• Spread — введение дополнительного зазора между проводниками;
• Testpoint — добавление контрольных точек (КТ);
• Miter — замена изгибов проводников под углом 90° на диагональные трассы под углом 45° (135° ), длина которых не меньше заданной, или дуги;
• Recorner — замена изгибов проводников под углом 90° на диагональные трассы под углом 45°.

Графический редактор EditRoute позволяет проконтролировать разведенную ПП и вручную внести в нее следующие изменения:

• прокладка не разведенных трасс. При проведении трассы в режиме Edit Route Mode вокруг нее для наглядности пунктиром указывается допустимый зазор. В конце трассы стрелками показывается направление наиболее короткого'пути и при нажатии кнопки Finish Route прокладка трассы завершается автоматически;
• прокладка одним движением курсора шины, захватывая в окне несколько проводников или КП;
• сдвиг трасс и ПО. При перемещении сегмента трассы она автоматически огибает препятствия, в частности ПО. И, наоборот, при перемещении ПО автоматически деформируются проводники, если в диалоговом окне Interactive Routing Setup включена опция Push Routing;
• копирование проводников. Позволяет за одну операцию проложить несколько подобных трасс;
• замена типов ПО;
• удаление петель и изломов проводников, изменение их ширины.

Помимо обычного контроля соблюдения технологических зазоров типа проводник-проводник, проводник-ПО 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.

Трассировка проводников выполняется в ручном (интерактивном) или автоматическом режиме, задавая последовательность команд с помощью меню (см. табл. 7.7) и (или) пиктограмм панели инструментов, перечисленных в табл. 7.8.

Таблица 7.8. Команды трассировки проводников

Если в командной строке запуска SPECCTRA включена опция Quit After Do File, то после завершения команд, помещенных в Do-файле, работа с программой завершается. Если же эту опцию выключить, то можно продолжить трассировку вручную (в интерактивном режиме) или, скорректировав и загрузив Do-файл, снова в автоматическом режиме.

Трассировка в автоматическом режиме начинается с задания правил трассировки с помощью команд групп Select, Define и Rules. После этого выполняют группу команд автотрассировки Autoroute. По команде Autoroute>Setup задают значения глобальных зазоров (РСВ Clearance) и ширины проводников (РСВ Wire Width), а также шаги сетки трассировки проводников (Wire Grid) и размещения ПО (Via Grid). Подготовительные операции выполняются по команде Autoroute>Pre Route. Автотрассировка производится по команде Autoroute>Route . На нем выбирают тип трассировки (Basic или Smart — устанавливается по умолчанию) иряд других параметров. По окончании автотрассировки выполняют команды улучшения качества трассировки AutoroutoClean и AutoroutoPost Route (см. табл. 7.7).

Протокол команд трассировки заносится в Did-файл, пример которого приведен ниже:

# Cadence Design Systems, Inc.

# SPECCTRA ShapeBased Automation Software Automatic Router

# SPECCTRA ShapeBased Automation Software V9.0.3 made 2000/03/24 at 16:48:18

# Design File Name : E:\SPECCTRA\TUTORIAL\Lesson4.dsn

# No "-do" or "-docmd" switches specified on command line.

# Status File Name : E:\SPECCTRA\TUTORIAL\monitor.sts set soft_fence off

smart_route (min_via_grid 0.0001)

(min_wire_grid 0.0001)

(autojanout on)

(auto_fanout_via_share or (auto_fanout_pin_share on)

(auto_testpoint off) (auto_miter off)

write session E:\SPECCTRA\TUTORIAL\design.ses (comment)

Редактируя файл протокола, из него можно сделать Do-файл для последующей трассировки.

Приведем еще один пример составления фрагмента Do-файла (для трассировки проекта Lesson4.dsn):

unit mil

rule pcb (width 8)

rule net sigl (width 12)

define (net sigl (fromto U7-1 U8-1 (rule (width20))))

select net sigl sig2 sig3 sig4

bus diagonal

В этом примере задано глобальное правило низшего приоритета РСВ прокладки трасс шириной 8 мил. Цепь sigl будет иметь ширину 12 мил. Наибольшую ширину 20 мил будет иметь участок этой цепи между выводами U7-1 и U8-1. Для диагональной трассировки шин выбраны цепи sigl — sig4.

 

 

7.5.3. Интерактивная трассировка

В режиме интерактивной разводки в правой части строки состояний после символа указывается имя текущего слоя и кнопка для его переключения. Нажатие на кнопку позволяет изменить тип расположения ПО при трассировке шин. Флаг Checking управляет включением/выключением проверки соблюдения технологических ограничений в процессе интерактивной трассировки.

Режим интерактивной трассировки активизируется нажатием правой кнопки мыши, после чего разворачивается следующее меню:

INTERACTIVE ROUTING MENU (Интерактивная трассировка)

• Setup... — задание глобальных параметров трассировки проводников;
• Move/Copy Setup: — угол поворота и способ зеркального отображен при сдвиге и копировании;
• Select (выбор объектов):
  
  • - Component Mode — выбор компонентов,
  • - Net Mode — выбор всех трасс цепи,
  • - Wire Mode - выбор/отмена выбора цепи,
  • - Guide Mode — выбор/отмена выбора цепи в окне;
  • - Pin Mode — выбор/отмена выбора выводов, отмечаемых щелчками мыши или выделенных в окне;
  • - Wiring Polygon Mode — выбор/отмена выбора полигона,
• UnSelect All Objects — отмена выбора всех объектов;
• Delete (удаление выбранного объекта):
  
  • - Segment Mode — режим удаления сегмента трассы,
  • - Wire Mode — режим удаления трассы между соседними выводами или ПО,
  • - Net Mode — режим удаления всей цепи,
  • - Wiring Polygon Mode — режим удаления полигона металлизации,
  • - Repair Net Mode — режим удаления сегмента цепи, нарушающего установленный пользователем порядок соединения выводов;
• Edit Route Mode - прокладка трасс и установка ПО; при заключении ряда выводов или концов трасс в прямоугольную рамку одновременно трассируются параллельные проводники — шины;
• Move Mode — сдвиг трасс и ПО вместе с прилегающими сегментами трасс, соблюдая зазоры;
• Copy Route Mode - копирование трасс;
• Critic Route Mode - спрямление трасс;
• Cut Segment Mode — разрезание сегмента трассы;
• Polygon Editing Menu — редактирование полигона;
• Add/Edit Polygon Mode — режим создания и редактирования полигона;
• Cutout Polygon Mode — режим удаления прямоугольных областей из полигона (металлизации или запрета);
• Change Polygon Mode — режим изменения слоя расположения полигона или имени подключенной к нему цепи;
• Merge Wiring Polygon Mode — режим объединения полигонов металлизации;
• Change (изменение режима выбора):
  
  • - Change Connectivity Mode — режим присоединения плавающей цепи или полигона металлизации к любой существующей цепи;
  • - Change Via Mode — режим выбора ПО;
  • - Change Wire Mode — режим выбора цепи;
• Topology Editing Menu — редактирование топологии;
• Undo — отмена последней команды.

В интерактивном режиме сначала выполняется команда Setup для задания глобальных параметров трассировки проводников с помощью диалогового, окна. В нем задаются следующие параметры:

• Setup Wire Grid — шаг сетки автоматической трассировки (эта же сетка отображается на слое Wire Grid для облегчения ручной трассировки);
• Sejtup Via Grid — шаг сетки ПО;
• РСВ Wire Width — ширина проводников правила РСВ;
• РСВ Clearance — зазоры между объектами правила РСВ;
• Pointer Style — форма курсора:
  
  • - 90 Degrees Crosshair — прямоугольное перекрестье во весь экран,
  • - 45 Degrees Crosshair — перекрестье во весь экран, расположенное под углом 90°, 45° или любым углом в зависимости от значения опции Pointer Snap: 90 Degrees, 45 Degrees или All,
  • - Cursor only — в виде перекрестья малого размера (устанавливается по умолчанию);
• Pointer Snap — возможный угол ориентации указателя направления трассировки:
  
  • - 90 Degrees — под углом 90° относительно курсора,
  • - 45 Degrees — под углом 45° относительно курсора,
  • - Аи — под любым углом относительно курсора;
• Via Assistance — включение режима помощи для отыскания возможных позиций при размещении ПО двойным щелчком курсора:
  
  • - Snap — притяжение курсора к ближайшему узлу сетки ПО (устанавливается по умолчанию),
  • - Display — изображение на экране ближайшего разрешенного расположения ПО, если щелкнуть дважды курсором в недопустимой точке размещения ПО,
  • - None — не предоставление помощи;
• Enable Bus Routing — разрешение одновременной трассировки нескольких параллельных проводников (шин);
• Enable Tandem Pair Routing — разрешение одновременной трассировки двух проводников, образующих дифференциальную пару;
• Spacing For Gathering Bus Wires — минимальный зазор между смежными проводниками при трассировке шин;
• Show Timing/Length Rule Constraints — включение режима отображения длины редактируемых проводников, имеющих правила ограничения их длины:
  
  • - Meter — отображение текущей относительной длины редактируемого проводника (относительно заданной минимальной или максимальнее длины),
  • - Octagons — отображение восьмиугольника, показывающего минимальную и максимальную длину редактируемого проводника;
• Snap to Pin Origin — подключение проводника к началу координат вывода при подводе курсора к любой точке вывода не круглой формы (устаназ ливается по умолчанию). К центрам выводов круглой формы проводники подключаются всегда;
• Push Routing — включение режима автоматического отталкивания мешающих проводников для прокладки нового проводника с соблюдением заза ров;
• Allow Redundant Wiring On Enabled Nets — разрешение удаления тель проводников и лишних ПО при ручной трассировке;
• Auto Polygon Merge — разрешение автоматического объединения перекрывающихся полигонов в режиме Move mode;
• Allow Floating Nets — разрешение интерактивной трассировки плавающих цепей.

Ряд команд в меню INTERACTIVE ROUTE имеют разворачивающиеся подменю, большинство из которых приведено в табл. 7.9. Наиболее часто используема команды активизируются щелчком по пиктограммам на строке инструментов

Таблица 7.9. Подменю режимов интерактивной трассировки

Перечень слоев проекта просматривается и редактируется в окне, открываемом нажатием пиктограммы. Нажатие в нем на строку с именем слоя делает видимыми все расположенные на нем объекты (при этом квадратик в конце строки окрашивается в цвет этих объектов). Нажатие на третью справа кнопку с изображением карандаша Д делает слой текущим (карандаш высвечивается ярко). Символом карандаша помечены все слои, доступные для трассировки. Для сигнальных слоев устанавливается предпочтительная ориентация проводников: горизонтальная , вертикальная , диагональная в направлении северо-восток, диагональная в направлении юго-восток , безразличная орготональная или безразличная диагональная ; знак означает запрет трассировки на помеченном слое. Наличие символа S означает видимость объектов, размещенных на данном слое. Три точки отмечают слои, видимость которых настраивается в диалоговом окне, открываемом щелчком курсора.

Приведем перечень слоев:

All Signal Layers — все сигнальные слои;

Signal1, Signal2, ... — сигнальные слои (имена назначаются в OrCAD Layout);

POWER <имя цепи>, GND <имя цепи>, ... — слои металлизации с указанием имен подключенных цепей (имена назначаются в OrCAD Layout);

Guides... — линии всех не разведенных электрических связей;

Routing Error — ошибки трассировки;

Placement Error — ошибки размещения;

Wire Grid... — сетка проводников;

Via Grid... — сетка ПО;

Power — линии электрических связей цепей питания;

Keepout — барьеры запрета размещения и трассировки;

Pin — контактные площадки выводов компонентов;

Via — переходные отверстия;

Wire — проводники;

Wirings Polygons — полигоны;

Place Front — контуры компонентов на верхней стороне ПП;

Place Back — контуры компонентов на нижней стороне ПП;

Labels... — позиционные обозначения компонентов;

Place Grid... — сетка размещения компонентов;

Site — навесные проводники и перемычки;

Origin — точки привязки компонентов;

Power pins — выводы цепей питания.

Прокладка проводников выполняется в режиме Edit Route Mode. Щелчком курсора на контактной площадке или в конце трассы начинается ввод сегмента проводника. Точки излома фиксируются однократным щелчком, двойной щелчок открывает меню выбора слоя. После выбора нового слоя автоматически проставляется ПО. При прокладке сегмента проводника вокруг него тонкой линией отмечается область зазора. Направления возможного продолжения проводника отмечаются стрелками. Когда конец проводника поравняется с уровнем центра вывода компонента, на КП рисуются две черточки |||; когда же конец проводника точно совместится с центром вывода — появляется символ решетки *|* . Для автоматического завершения трассы щелчком правой кнопки мыши открывается меню EDIT ROUTE MODE (см. табл. 7.9) и в нем выбирается команда Finish Route. При выполнении ручного редактирования проводников производится автоматическое расталкивание мешающих проводников (Plow and Shove) и огибание препятствий, соблюдая допустимые зазоры.

По завершении трассировки проводников полезно выполнить команду Rules>Gheck Rules для проверки соблюдения заданных ранее правил. Места замеченных нарушений правил проектирования помечаются цветными метками. При выборе подкоманды Routing проверяется соблюдение только правил трассировки проводников:

• соблюдение допустимых зазоров;
• отсутствие пересечений (пересечения помещаются в прямоугольную рамку);
• несоблюдение заданной длины отдельных цепей (цепи неправильной длины помечаются желтой пунктирной линией).

При выборе подкоманды Аll дополнительно проверяются правила размещения компонентов. Компоненты, которые размещены с нарушением правил, заключаются в прямоугольную рамку со значками в виде ромбов по углам.

Для анализа конфликтов выбирается один или несколько вовлеченных в них объектов и выполняется команда Report>Specify>Conflicts-Route для составления текстового отчета. Если перед выполнением этой команды ни один объект не выбран, то в отчет заносится информация о всех конфликтах трассировки проводников на ПП.