兩種EDA設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共性剖析與轉(zhuǎn)換

電子設(shè)計(jì)自動化(EDA)設(shè)計(jì)軟件的不斷升級與創(chuàng)新，給從事電子電路設(shè)計(jì)行業(yè)的人們帶來了很多的方便與快捷 然而，按照當(dāng)前電子產(chǎn)品組裝生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式，每一個(gè)設(shè)計(jì)在加工制造之前的試生產(chǎn)過程，仍然需要消耗大量的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，甚至浪費(fèi)昂貴的電子元器件.生產(chǎn)模式的落后與設(shè)計(jì)工具的快速發(fā)展并不協(xié)調(diào).

PCB元件組裝模擬仿真的可制造性分析在我國乃至國際上還屬于起步階段，且用來設(shè)計(jì) PCB版圖的ED人設(shè)計(jì)工具日趨繁多，加之異構(gòu)軟件之間所具有的相對獨(dú)立性和封閉性，造成了同一領(lǐng)域無法進(jìn)行合作的尷尬，目前還沒有可以實(shí)現(xiàn)將異構(gòu)的EDA設(shè)計(jì)文件作為驅(qū)動的PCB元件組裝模擬仿真系統(tǒng).異構(gòu)的設(shè)計(jì)文件是PCB元件組裝模擬仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其兼容性與普遍性的最大障礙，本文通過對比分析異構(gòu)的Portel設(shè)計(jì)文件和 PowerPCB設(shè)計(jì)文件，發(fā)現(xiàn)在異構(gòu)的存儲結(jié)構(gòu)下，實(shí)際隱藏著的是由EDA所決定的參數(shù)共性 ，不同的只是它們的描述方法。

1 Protel參數(shù)分析

Protel設(shè)計(jì)文件的描述信息保存于*.pcb文件中，主要參數(shù)分為兩大類:一類用來描述元器件的物理參數(shù)，如封裝(Geometyr)、型號(Reference)、標(biāo)號(Symbol),CT,CA,CP等，保存于COMP與 ENDCOMP之間;另一類用來描述 PCB基板的物理參數(shù)，如 FT,FA,FP等.其中 CT,FT為線段息,CA,FA為圓弧信息，CP,FP為焊盤信息。

1.1 分析方法

對 Protel設(shè)計(jì)文件采用逐位變換對比法進(jìn)行分析，即線性變換關(guān)鍵字(如:CT,FP等)下各位數(shù)值 保存后在Protel設(shè)計(jì)環(huán)境中再次打開設(shè)計(jì)文件。通過對比各數(shù)值變換前后的物理特性，判斷出各位數(shù)值所代表的物理意義.

1.2 分析結(jié)果

(1)線段.CT用來描述器件的線段，F(xiàn)T用來描述 PCB基板的線段，例如:

CT(FT)

003976000690100039760006976000100001700000100

其中，主要物理參數(shù)為第三位到第八位.第三位和第四位為線段起始點(diǎn)的坐標(biāo)，第五位和第六位為線段終點(diǎn)的坐標(biāo)，第七位為線段的寬度，第八位為線段所在的層.

(2)圓弧.CA用來描述器件的圓弧，F(xiàn)A用來描述 PCB基板的國弧.例如:

CA(FA)

00202600075260005000023020623042610000170001

主要物理參數(shù)為第三位到第九位.其中第三位、第四位為圓弧圓心坐標(biāo);第五位為圓弧半徑;第六位為圓弧起始角度;第七位為(N1弧終止角度;第八位為圓弧線段寬度 ;第九位為圓弧所在層.

(3)焊盤.CP用來描述器件的焊盤，F(xiàn)P用來描述 PCB基板的焊盤.例如:

CP(FP)

00317600068760006000060000160000600001600006000013700003495090

000200001000010000100004111111111

其中，第三位、第四位為焊盤中心點(diǎn)的坐標(biāo);第五位、第六位為頂層焊盤在X方向和Y方向上的偏移;第七位為頂層焊盤形狀代碼;第八位、第九位為中間層焊盤在 X方向和Y方向上的偏移;第十位為中間層焊盤的形狀代碼;第十一位、第十二位為底層焊盤在 X方向和Y方向上的偏移;第十三位為底層焊盤形狀的代碼;第十九位為焊盤旋轉(zhuǎn)的角度;最后一位為焊盤的下標(biāo).

(4)其他，元器件的封裝、型號、以及標(biāo)號在 COMP與 ENDCOMP描述段的開始部分便可讀取。

2 PowerPCB參數(shù)分析

2.1 分析方法

與Portel不同,PowerPCB設(shè)計(jì)文件在每個(gè)說明標(biāo)志符下都有若干行以，REMARK*為標(biāo)志的說明信息 ，用來說明不同位數(shù)所描述的具體信息.

2.2 分析結(jié)果

(1)*LINES*.PowerPCB設(shè)計(jì)文件中的*LINES.主要描述了基板輪廓線、二維線型參數(shù)以及銅泊的填充信息等.每一截的線型描述都由兩位數(shù)字或 8位數(shù)字組成.其中，兩位數(shù)字描述了基板上線段的點(diǎn)信息，由兩個(gè)緊相連的點(diǎn)可以完成一條線段的讀取;8位數(shù)字描述的是基板上的圓弧信息.

(2)*TEXT*.*TEXT*描述了PCB基板上的所有字符信息.

(3)*PART*.*PART*部分主要包含了有關(guān)器件的型號與標(biāo)號信息，且根據(jù)該部分提供的型號，可以判定，其中所給出的坐標(biāo)信息以及旋轉(zhuǎn)角度，就是器件在設(shè)計(jì)文件中具體的坐標(biāo)信息與旋轉(zhuǎn)角度.

(4)*PARTTYPE*.PARTTYPE*部分主要提供了器件的封裝與型號對.根據(jù)*PART*中所提取的(型號，標(biāo)號)對，就可以按照標(biāo)號，在 .PARTTYPE.下查找并保存器件所對應(yīng)的封裝名稱.

(5)*PARTDECAL*二 PARTDECAL.部分主要描述了電子器件的物理形狀，它由線段信息字符信息以及焊盤信息組成.*PARTDECAL*中首先給出的是所有的線段信息，這部分參數(shù)的提取與 *LINES*中參數(shù)的描述相同，所不同的是 *LINES*中描述的是 PCB基板上的線段信息，而 *PARTDECAL*描述的是元器件上的線段信息.

焊盤坐標(biāo)信息以T為標(biāo)志符，其后兩位數(shù)值為該焊盤中心坐標(biāo).對于所有焊盤，他們的物理結(jié)構(gòu)不一定完全相同，這取決于每個(gè) PAD描述塊第一行的第二位參數(shù).若第二位參數(shù)為 0，且只有一個(gè) PAD描述塊 ，那么表示所有焊盤的物理參數(shù)都由該 PAD描述塊給出;若第二位除 了為 0的 PAD描述塊，還有其他數(shù)值的PAD描述塊存在，那么以這個(gè)數(shù)值為下標(biāo)的焊盤，其物理參數(shù)就由該P(yáng)AD描述塊給出，器件其他焊盤的物理參數(shù)仍由第二位為0的 PAD描述塊決定.

3 Protel與PowerPCB設(shè)計(jì)文件參數(shù)的共性

Protel設(shè)計(jì)文件與 PowerPCB設(shè)計(jì)文件中都包含了元器件與PCB基板的所有物理單元(如封裝、型號、標(biāo)號、線段、圓弧、焊盤等)的參數(shù)描述但參數(shù)的保存格式與屬性卻不盡相同。

在保存格式方面，Protel設(shè)計(jì)文件每個(gè)器件的所有物理參數(shù)描述都保存于標(biāo)志符COMP和ENDCOMP之間.且其中每個(gè)物理單元都有關(guān)鍵字標(biāo)識，如 CT,CP等.它的PCB基板參數(shù)緊踉器件描述之后，在對 Protel的設(shè)計(jì)文件分析的過程中，順序分析即可.而PowerPCB設(shè)計(jì)文件則不同于Protel設(shè)計(jì)文件單一線形的組成格式，它的各模塊之間是一個(gè)十分復(fù)雜但又有規(guī)律可尋的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).例如，為了得到一個(gè)器件的所有物理參數(shù)，首先要在 *PART*下找到型號與標(biāo)號的對應(yīng)關(guān)系，以及器件的坐標(biāo)與旋轉(zhuǎn)角度;然后在 *PARTTYPE*下找到標(biāo)號與封裝的對應(yīng)關(guān)系 ;最后在 *PARTDECAL*下找到這個(gè)封裝名稱，讀取該封裝的物理參數(shù).這樣才可以讀取到這個(gè)器件的所有物理參數(shù).

除了參數(shù)保存格式不同之外，同一個(gè)物理單元的參數(shù)屬性也不相同，例如，在 Protel設(shè)計(jì)文件中描述圓弧的主要參數(shù)有圓弧的圓心坐標(biāo)、圓弧所在圓的半徑、圓弧的起始角度、圓弧的終止角度、圓弧線條的寬度、圓弧所在的層等.在PowerPCB設(shè)計(jì)文件中圓弧的描述使用了8位數(shù)據(jù)，假設(shè)它們分別是 XI,Yl,AB,AA,AXI,AY1,AX2和 AY2，其含義如圖 1所示.

那么對照于Protel設(shè)計(jì)文件，[(AX1+AX2)/2,(AY1+AY2)/2〕表示國弧所在圓的圓心坐標(biāo)，(AX2-AX2)/2表示圓弧的半徑，AB表示圓弧的起始角度，AB+AA表示圓弧的終止角度.而圓弧線條的寬度，以及回弧所在的層，可以由PowerPCB中該圓弧所屬的線型信息中直接獲取.

4 異構(gòu)EDA轉(zhuǎn)換接口

Protel與PowerPCB設(shè)計(jì)文件可用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式表示.根據(jù)這一結(jié)論，設(shè)計(jì)異構(gòu) EDA轉(zhuǎn)換接口，它以不同結(jié)構(gòu)的EDA設(shè)計(jì)文件作為驅(qū)動，將線段、圓弧、焊盤以及器件基本信息等主要參數(shù)進(jìn)行提取，并轉(zhuǎn)換成同一種格式的中間文件.其流程如圖2所示.

中間文件包含了器件以及 PCB基板的所有非電氣特性的參數(shù)，利用這些參數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn) PCB元件組裝流程仿真 取代傳統(tǒng)組裝過程中試生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟.

5 結(jié)論

異構(gòu) EDA數(shù)據(jù)共性參數(shù)的提取轉(zhuǎn)換不僅是實(shí)現(xiàn)減少電子組裝生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、提高產(chǎn)品的導(dǎo)人率的關(guān)鍵技術(shù)，更主要的意義是它填平了異構(gòu) EDA設(shè)計(jì)軟件之間的鴻溝.常用的EDA設(shè)計(jì)軟件有 Protel,PowerPCB,Mentor,OrCAD,VeriBest等，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對 Protel與 PowerPCB設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 ，做到了存儲格式上的統(tǒng)一，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對這兩種類型的PCB設(shè)計(jì)文件及其工藝流程的模擬仿真，其他設(shè)計(jì)軟件的數(shù)據(jù)格式仍需繼續(xù)分析.