Оркада » Публикации » Гениальное решение: экономия времени и ресурсов с эскизным трассировщиком

Гениальное решение: экономия времени и ресурсов с эскизным трассировщиком

Введение

Автоматизация в САПР печатных плат позволяет инженерам создавать более сложные проекты в кратчайшие сроки и автоматическая трассировка являются частью этих технологий. Тем не менее автоматизация имеет известные пределы и в ряде случаев может быть более обременительной, чем рутинная работа, которую она должна была заменить.

Рисунок 1: Концепция автоматизации часто выглядит более заманчиво, чем ее реализация. Любезно предоставлено xkcd.com.

По мере роста сложности проектов становится все более сложным создание и контроль правил, которые обеспечат хороший результат при ручной трассировке опытным конструктором. Вот некоторые причины, по которым конструктор может отказаться от автоматической трассировки:

  • Фактор страха перед сложной настройкой автотрассировщика для реализации конструкторских решений
  • Низкое качество по сравнению с ручной трассировкой
  • Время, которое придется потратить на доработку топологии после автотрассировки и которого хватило бы на ручную трассировку без лишних итераций
  • Слишком много переходных отверстий или неспособность автотрассировщика завершить проект с аккуратностью, которую может обеспечить опытный дизайнер

Ручная трассировка против автоматической трассировки — существует ли компромисс?

Как автоматическая, так и ручная трассировка требуют тщательного планирования стратегии и реализации для достижения качественного результата. Как правило, успех в автотрассировке достигается, когда команда дизайнеров уделяет достаточно времени для компоновки, размещения, ограничения и определения приоритетов в базе данных проекта. Успех автотрассировки также определяется знанием дизайнера алгоритмов автотрассировщика и исторических показателях.

Однако трассировка печатных плат становится все более сложной задачей – проекты сильно ограничены большим количеством правил, имеют малые физические размеры, требуют обеспечения целостности сигналов и многое другое. Это создает проблемы для конструкторов, желающих упростить свою работу при помощи традиционных технологий автоматической трассировки. Индивидуальному инженеру еще сложнее - у него нет поддержки со стороны полноценной команды разработчиков для создания и поддержки базы проекта, специально «заточенной» под автотрассировку. Есть ли возможность объединить удобство автоматической трассировки с преимуществами ручной интерактивной трассировки для решения растущего числа задач проектирования?

Эта статья описывает технологию эскизного трассировщика (Sketch Router), интегрированной в САПР Mentor Graphics’ PADS® Professional, основанной на проверенных технологиях Xpedition®. Эскизный трассировщик дает возможность независимым конструкторам упростить и ускорить трассировку высокоскоростных управляемых сложными ограничениями проекты с качеством и точностью ручной интерактивной трассировки.

Быстрый взгляд на работу дизайнера печатных плат

Как правило, когда дизайнеры начинают работу над новой печатной платой, они визуализируют план прокладки трасс, так же как и размещение компонентов в проекте.

Дизайнеры должны уделять внимание тому, как группируются компоненты и какой стиль фэнаутов необходим, чтобы выводы и переходные отверстия были доступны для трассировки, а каналы прокладки трасс оптимизированы. В тоже время дизайнер концентрируется на наиболее критических цепях, которые подлежат только ручной трассировке с учетом всех правил, заданных в проекте. Настройка автотрассировщика под данную задачу становится крайне сложной. В результате большинство дизайнеров предпочитают ручную трассировку для большей части проекта, чтобы добиться наилучшего результата.

Переосмысление автоматизации с эскизным трассировщиком

Может ли трассировка критических цепей быть «автоматической»? При помощи нового пошагового решения под названием «эскизная трассировка» это стало возможным! Эскизный трассировщик от Mentor Graphics исключает этапы, которые конструктор детально прорабатывает в алгоритме выполнения автоматической трассировки. Используя эскизную трассировку, конструктор решает сложные задачи путем их визуализации в реальном времени.

Среда эскизной трассировки PADS предлагает набор высокоинтегрированных, автоматизированных функций, таких как построение эскиза трассировки и динамическая ламинарная прокладка трасс в реальном времени. Эти возможности объединены для профессиональной трассировки, основанной на высоком качестве, пользовательском контроле и исключительной производительности.

При помощи эскизной трассировки дизайнеры могут:

  • Строить эскизы маршрутов прокладки трасс для выделенных связей («ниток»)
  • Создавать проекты высокого качества и уровня готовности намного быстрее, чем при ручной трассировке
  • Трассировать отдельные трассы или сотни одиночных линий/дифференциальных пар
  • Автоматически оптимизировать выходы трасс из выводов для улучшения трассируемости без лишних переходных отверстий

Рисунок 2: PADS Professional делает трассировку проще, чем когда-либо

Как работает эскизная трассировка?

Для реализации эскизной трассировки дизайнер рисует линию – маршрут, вдоль которой выделенные связи должны быть проведены. Эскизный трассировщик может прокладывать отдельные связи, десятки и даже сотни связей во много раз быстрее, чем при ручной трассировке. На рисунке 3 показано выделение шины, состоящей из двадцати двух связей. Как правило, при эскизной трассировке используются уже созданные фэнауты и дополнительные переходные отверстия не ставятся.

Рисунок 3: Линия эскиза управляет прокладкой трасс

Рисунок 4: Результат трассировки одной кнопкой по эскизу на рисунке 3

Как видно из рисунка 4, качество эскизной трассировки является исключительным и отражает качество и характеристики, достигаемые ручной трассировкой. Требуется минимальная доработка, а чаще всего вообще не требуется. Высокая степень готовности (90% - 100%) объясняется способностью эскизного трассировщика автоматически организовывать выходы - оптимально с точки зрения трассируемости без дополнительных переходных отверстий. Если вас не устраивает результат или если вы хотите построить альтернативный вариант, то просто сделайте откат и перерисуйте маршрут всего за несколько кликов. Благодаря эскизной трассировке даже самые опытные дизайнеры могут добиваться результата в 30 раз быстрее, чем при ручной трассировке.

Упакованный и распакованный режимы

Еще одной полезной функцией эскизной трассировки является возможность трассировать цепи в упакованном и распакованном режиме. В упакованном режиме зазоры между трассами соответствуют минимальным значениям, заданным в правилах проекта, как это показано на рисунке 5. Распакованный режим, показанный на рисунке 6, более идеален с точки зрения длины соединений и исключает излишнее переполнение трасс.

Рисунок 5: Эскизная трассировка соседних цепей в упакованном стиле

Рисунок 6: Эскизная трассировка соседних цепей в распакованном стиле

Что делает эскизную трассировку такой эффективной?

Эскизный маршрут легко построить. Направление, по которому строится эскиз, определяет начальные и конечные выводы. При необходимости эскизный трассировщик рассмотрит до 10 различных вариантов прокладки трасс для выделенных цепей и на это потребуется несколько секунд. В каждом варианте тестируются результаты трассировки с учетом направления выхода трасс из выводов, а затем проводится трассировка в соответствии с наилучшим результатом.

УПЛОТНЕНИЕ

Когда оптимальный вариант найден, эскизный трассировщик запускает этап уплотнения цепей по-отношению к выводам. Это гарантирует, что выходы трасс будут оптимизированы для обеспечения хорошей трассируемости проекта

ЦЕНТРАЛИЗАЦИЯ

На следующем этапе эскизный трассировщик центрирует проводники относительно построенного эскиза. Если эскиз не построен, то централизация происходит только относительно выходов трасс из выводов.

ОПТИМИЗАЦИЯ

Во время этапа оптимизации эскизный трассировщик выбирает наиболее прямой путь насколько это возможно, пытаясь минимизировать количество сегментов на трассах.

Что если эскизный трассировщик не может провести трассу?

Если эскизный трассировщик не может завершить на 100% трассировку шины, дизайнер может воспользоваться инструментами интерактивной трассировки с динамическим огибанием и расталкиваем препятствий для завершения трассировки.

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ТРАССИРОВКА ЦЕПЕЙ

Когда требуется трассировка отдельных цепей, то ручной интерактивный режим в реальном времени потребует минимальных усилий – трасса или дифференциальная пара точно следуют за курсором мыши – не требуется никаких дополнительных кликов, в том числе для завершения трассы! Алгоритм автоматизации трассировки обеспечивает пользователя динамической обратной связью в реальном времени - расталкивание препятствий в виде незафиксированных переходных отверстий и трасс, динамический разрыв полигонов в местах прохода трассы.

ДИНАМИЧЕСКИЙ ЛАМИНАРНЫЙ АЛГОРИТМ

Для перемещения большого количества трасс, даже в области локальных правил, воспользуйтесь динамическим ламинарным алгоритмом, который позволяет автоматически удалять лишние сегменты и поддерживает высокое качество трассировки.

Заключение

Любой человек, кто ввел в GPS навигатор местный пункт назначения и получил предложение сомнительных маршрутов, скорее всего, обнаружит, что как бы ни была развита технология, она не способна подсказать лучшей дороги, чем та, по которой вы ездите каждый день.

Как опытный водитель вы выбираете наилучший путь.

Это справедливо и для трассировки печатных плат. Какой бы полезной не была автоматизация, по-прежнему нет никакой замены опыту и знаниям инженеров (к их великому облегчению). Мы доверяем нашему опыту, чтобы найти решение и сделать «как надо». Но серьезной проблемой является нехватка времени. Автоматизированная управляемая среда эскизной трассировки в PADS Professional дает инженерам возможность создавать качественные проекты на основе заданных правил в 30 раз быстрее, чем с использованием ручной трассировки. При этом качество будет таким же высоким, как и при ручной трассировке. Благодаря новому походу мы создали продвинутую технологию автоматизации трассировки, которая работает в тандеме со знаниями и опытом инженеров.