1.2. Проектирование печатных плат с помощью сапр cadence

Организации, занятые проектированием печатных плат (ПП) и предъявляющие современные требования к их оформлению и производительности, давно оценили преимущества решений от компании Cadence Design Systems. Созданное Cadence семейство экспертных систем проектирования ПП имело до недавнего времени только один существенный недостаток - программы были дороги. Ситуацию изменила сама компания-разработчик: технологии Cadence собраны в программных наборах Studio, стоимость которых доступна каждой заинтересованной компании.

Пакет PCB Design Studio не просто предлагает иной вариант решения - он предоставляет полный набор программных средств для сквозного проектирования ПП. Другими словами, на всех этапах (от создания схемы устройства до его выпуска в производство) проектировщику понадобятся только инструменты Studio.

PCB Design Studio – комплекс программного обеспечения, предназначенный для проектирования печатных плат. Пакет программ Cadence содержит все необходимые средства создания и проектирования печатных плат от утилит управления библиотеками элементов, захвата схемной логики, упаковки, физического размещения и трассировки до утилит выпуска технической документации.

Основные этапы проектирования печатных плат с помощью ПО фирмы Cadence:

1. Создание и настройка проекта с помощью Project Manager.

2. Создание или ввод схемы с помощью Concept HDL.

3. Импортирование данных схемы из Concept HDL в Allegro

4. Планирование проекта в Allegro.

5. Трассировка проекта с помощью SPECCTRA.

6. Корректировка принципиальной схемы по изменениям, внесенным на печатной плате в Concept HDL.

7. Создание технической документации с помощью Allegro.

Следующая иллюстрация показывает структуру ПО фирмы Cadence. Данная структура включает интеграцию аналогового/цифрового симулятора PSPICE и SPECCTRAQuest SigXplorer. Программа Pspice моделирует только аналоговые схемы.

SPECCTRAQuest SigXplorer – утилита, позволяющая анализировать интеграцию сигналов на схеме до трассировки или после.

Рис. 6 Структура ПО фирмы Cadence

Первым шагом в проектировании печатных плат с помощью программных продуктов Cadence является создание проекта. Проект, согласно терминологии Cadence, – это инкапсуляция библиотек, настроек утилит, глобальных переменных, имен директорий и других связанных свойств для проектирования печатных плат согласно заданной спецификации.

Проект хранится в структуре, называемой lib-cell-view (библиотека-элемент-представление), показанной на рисунке 7.

Рассмотрим структуру проекта test, содержащего разработанные компоненты test_elem_1, test_elem_2 и test_elem_3.

Рис. 7. Структура проекта Test

Каждый проект принято создавать в отдельной папке, чтобы не возникало конфликтных ситуаций, наложения индивидуальных настроек с другими проектами.

Внимание: Имена папок проекта, его библиотек и элементов, а также полный путь к ним не должен включать в себя кириллицу и пробелы.

Корневая папка проекта содержит следующие элементы, образующие уровень «Библиотека»:

• worklib – локальная библиотека проекта. Библиотека проекта задается в файле cds.lib с помощью директивы DEFINE, например:

DEFINE test_lib worklib;

• temp – папка для хранения временных данных проекта;

• Test.cpm - файл проекта (его структура будет рассмотрена позднее);

• Cds.lib – файл, определяющий список библиотек, доступных проекту.

Уровень «Элемент» образует содержимое папки worklib. Здесь хранятся разработанные компоненты проекта. Как видно из рисунка, каждый компонент располагается в отдельной папке.

Каждый элемент содержит набор папок, образующих уровень «Представление». Каждое представление элемента характеризует его определенные свойства, необходимые для работы различных утилит Cadence. Информация о компоненте хранится в виде набора файлов. Имена этих файлов фиксированы, или могут содержать некую, изменяемую приложениями, часть (например, листы схемы в многолистовой схеме, версии схемного отображения элемента). Например, представление sch_1 содержит набор файлов для Concept HDL. При сохранении схемы элемента в Concept HDL создаются ASCII файлы данных для каждого листа схемы, имеющие следующий формат имени:

<библиотека>.элемент.SCH.<версия элемента>.csa

Эти файлы состоят из набора команд, необходимых для добавления каждого из компонентов в схему элемента. При открытии элемента проекта, Concept HDL восстанавливает сохраненную схему, следуя инструкциям из этих файлов.

Пример.

FILE_TYPE = MACRO_DRAWING;

SET COLOR_WIRE YELLOW;

SET COLOR_PROP ORANGE;

SET COLOR_DOT WHITE;

SET COLOR_ARC YELLOW;

SET COLOR_BODY GREEN;

SET COLOR_NOTE PURPLE;

SET PROP_DISPLAY VALUE;

SET PAGE_NUMBER P1;

FORCEADD TIAL6302..1

(2050 800);

FORCEPROP 2 LAST PATH I1

J 0

(2250 1300);

FORCEPROP 1 LAST NEEDS_NO_SIZE TRUE

J 0

(2075 825);

DISPLAY 0.702128 (2075 825);

PAINT GREEN (2075 825);

DISPLAY INVISIBLE (2075 825);

FORCEPROP 2 LAST CDS_LIB vlsi

J 0

(2050 800);

DISPLAY INVISIBLE (2050 800);

FORCEADD 2 MERGE..1

(800 1200);

FORCEPROP 2 LAST PATH I10

J 0

(940 510);

WIRE 16 -1 (300 2450)(200 2450);

WIRE 16 -1 (2400 3400)(2300 3400);

WIRE 16 -1 (2400 2850)(2400 3400);

WIRE 16 -1 (200 2450)(200 2850);

WIRE 16 -1 (200 2850)(2400 2850);

WIRE 17 -1 (850 1200)(1300 1200);

FORCEPROP 2 LAST SIG_NAME DB<0..1>

J 0

(890 1210);

WIRE 17 -1 (1300 1200)(1300 700);

WIRE 17 -1 (1300 700)(1750 700);

WIRE 17 -1 (2750 2100)(3000 2100);

WIRE 17 -1 (2750 750)(2750 2100);

FORCEPROP 2 LAST SIG_NAME CAS<3..0>

J 0

(2740 1860);

WIRE 17 -1 (2750 750)(2350 750);

WIRE 16 -1 (300 2400)(250 2400);

WIRE 16 -1 (250 2400)(250 2800);

WIRE 16 -1 (250 2800)(2350 2800);

WIRE 16 -1 (2350 2800)(2350 3450);

WIRE 16 -1 (2350 3450)(2300 3450);

WIRE 16 -1 (550 1000)(700 1000);

WIRE 16 -1 (550 900)(700 900);

WIRE 16 -1 (550 1250)(700 1250);

WIRE 16 -1 (550 1150)(700 1150);

WIRE 16 -1 (900 2250)(950 2250);

WIRE 16 -1 (950 2250)(950 2500);

WIRE 16 -1 (950 2500)(1450 2500);

DOT 1 (250 1750);

QUIT

Процесс проектирования начинается с составления логической схемы. После этого следует этап проектирования на уровне печатной платы, транслирующий логическую схему в печатную плату, готовую к изготовлению. Для осуществления этого процесса, необходимо программное представление множества частей, используемых в проектировании. Представление этих частей органиовано в виде библиотек.

Для каждого этапа проектирования используются различные утилиты. Поэтому для одного и того же элемента для разных утилит требуется специфическое представление информации о нем. К таким формам представления информации об элементах относятся схематическое (схемное, графическое), контурное и имитационное (используется при моделировании).

Формы представления информации об элементах организованы в отдельные библиотеки. Например, контуры различных элементов организованы в отдельную библиотеку контуров.

Рис.8. Структура библиотек для проектирования печатных плат с помощью ПО Cadence

Все библиотеки классифицируются следующим образом:

1. Библиотеки схем. Эти библиотеки содержат инфомацию для начального этапа проектирования или для создания логической схемы. Данная информация содержит логические символы (графическое представление элемента), схему расположения выводов, а также информацию для упаковки.

2. Библиотеки контуров. Эти библиотеки содержат контуры, которые соответствуют физическим элементам, определенным в библиотеках схем. Данные библиотеки требуются на этапах конструкторского проектирования.

3. Библиотеки моделирования. Эти библиотеки моделируют поведение элемента с помощью языков Verilog и VHDL. Данные библиотеки требуются на этапах верификации.

Кроме того, все библиотеки делятся на справочные и локальные.

Справочные библиотеки. Эти библиотеки обычно хранятся по адресу: <директория установки Cadence>\share\library.

Следующая таблица показывает структуру справочной библиотеки, а также описывает представления элемента:

Таблица 3.

Структура справочной библиотеки

Представление	Описание
Sym_1	Содержит графическое представление элемента
Entity	Содержит список выводов элемента
chips	Отображает логический элемент в физическое представление
Part_table	Содержит дополнительную информацию для компании-производителя

Рис. 9. Структура справочной библиотеки Cadence

Локальные библиотеки (другое название – библиотеки проекта). Используются проектировщиками на уровне отдельного проекта. Разработчик можете импортировать справочные библиотеки и изменить их согласно требованиям проекта.

Рис. 10. Структура локальной библиотеки (библиотеки проекта)