Урок 10. Редактор печатных плат системы CADSTAR: размещение компонентов
На предыдущем занятии мы научились делать общие настройки проекта печатной платы: определять стек слоев, задавать параметры переходных отверстий и контактных площадок, описывать маски, изменять стили текстовых надписей и рисовать контур платы. Теперь мы можем приступить непосредственно к проектированию: размещению компонентов. На данном занятии мы научимся размещать компоненты внутри контура нашей платы в ручном и автоматическом режиме, с условием обеспечения трассируемости топологии и минимизации длины связей. Далее мы оптимизируем топологию за счет использования функции замены эквивалентных вентилей и выводов. В заключение мы рассмотрим, как в редакторе плат работает функция переименования компонентов.
Размещение компонентов
Для работы нам потребуется специальный пример. Если читатель последовательно
изучает данные уроки, то у него должен сохраниться проект, полученный на
предыдущем занятии. Если
1. Выполним команду меню File | Open и в появившемся окне выберем файл Chapter4.pcb.
2. Выполним команду меню View | View All или нажмем
кнопку 
на панели инструментов.
Откроется окно редактора печатных плат с выбранным проектом. Легко видеть, что здесь имеется нарисованный контур платы, а все компоненты размещены в левом нижнем углу платы в точку начала координат (X0, Y0).
Первое, что мы сделаем, это вручную разместим компоненты, которые будут иметь сторого фиксированные позиции и не будут перемещаться в процессе проектирования. В нашем проекте такой компонент всего один — торцевой разъем ЕС1.
3. Выполним команду меню Actions | Modify Item | Move или нажмем
кнопку 
на панели инструментов.
Так как все компоненты свалены в кучу в одной точке, нам будет проблематично выбрать нужный компонент с помощью мыши. Воспользуемся другим способом.
4. Наберем на клавиатуре текст EC1 и нажмем клавишу Enter.
Рис. 1. Ручное размещение разъема.
Разъем окажется приклеенным к указателю мыши (рис. 1). Обратите внимание, что в ходе выполнения команды Move нет необходимости удерживать нажатой левую кнопку мыши. Кроме того, связанные с разъемом соединения продолжают тянуться за ним в процессе перемещения.
5. Наберем на клавиатуре команду C и нажмем клавишу Enter.
«Резиновые» соединения перестанут отображатья на экране.
6. Наберем на клавиатуре команду P и нажмем клавишу Enter.
Теперь с экрана исчезнут контактные площадки компонента. Данные команды позволяют существенно разгрузить экран редактора печатных плат и ускорить обновление изображения. Ввод команд с клавиатуры позволяет изменить режим отображения, не прерывая выполнения основной операции — перемещения компонента. Напомним, что другим способом изменения режима отображения является настройка соответствующих опций Dynamic Item на вкладке Display диалогового окна Options, вызываемого командой Tools | Options.
7. Выполним клавиатурную команду G 20 (с пробелом) и нажмем клавишу Enter, чем установим сетку равной 20 милс.
8. Переместим указатель мыши, отслеживая координаты точки привязки разъема в строке состояния, в точку с координатами X1400 Y580 и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
Разъем окажется размещенным в указанном месте. Нам остается зафиксировать его.
9. Выполним щелчок правой кнопкой мыши на разъеме и в появившемся контекстном меню выберем команду Fix.
Теперь данный компонент будет заблокирован от перемещения при выполнении любых последующих операций.
Примечание: При выборе и перемещении объектов нажатием правой кнопки мыши мы можем вызывать контекстные меню, содержащие наиболее нужные в данный момент команды. Это позволяет избегать лишних движений мышью к панели инструментов.
10. Нажмем кнопку
Select 
на панели инструментов и выйдем из режима ручного размещения.
Перед выполнением автоматического размещения, изменим настройки отображения компонентов таким образом, чтобы сделать невидимыми их несущественные детали: контур корпуса компонента и посадочного места, имя компонента, связи и атрибуты. Вся эта графическая информация содержится на специальных неэлектрических слоях. В нашем примере контур корпуса содержится в слоях, именуемых Top Silk и Top Assembly, а контур размещения находится в слое под именем Top Placement (рис. 2).
Рис. 2. Распределение графической информации о компоненте на разных слоях.
9. Выполним команду Settings | Colours и в появившемся диалоговом окне Colours нажмем кнопку Layers.
Все, что нам необходимо видеть при размещении — это контактные площадки и контуры размещения.
10. Удерживая нажатой клавишу CTRL, щелчком левой кнопкой мыши последовательно выделим слои Top Assembly и Top Silk в списке Layer Name, после чего нажмем кнопку Visible No.
11. Убедимся, что опция Apply To All Categories включена (рис. 3), что означает, что данные действия применяются для всех элементов находящихся на данном слое, и нажмем кнопку ОК.
Рис. 3. Настройка параметров отображения слоев.
12. Чтобы увидеть эффект от выполненных установок, нажмем кнопку Preview в диалоговом окне Colours.
Теперь компоненты на плате будут отображаться только в виде набора контактных площадок и контура размещения. Нам осталось только выключить отображение связей и пользовательских атрибутов.
13. В окне Colours, удерживая нажатой клавишу CTRL, щелчком левой кнопкой мыши последовательно выделим объекты Connections и User Attributes в списке Category, после чего нажмем кнопку Visible No.
14. Нажмем кнопку ОК и закроем диалоговое окно Colours.
На текущий момент все компоненты за исключением зафиксированного нами торцевого разъёма наложены друг на друга в точке с координатами X0 Y0. Для того, чтобы облегчить нахождение нужного компонента при операции размещения мы предварительно расположим компоненты вокруг контура платы в алфавитном порядке, как показано на рисунке 4.
Рис. 4. Размещение компонентов вокруг контура платы.
15. Выполним команду меню Actions | Placement | Arrange Components.
На экране появится первое окно мастера расположения компонентов (рис. 5).
Рис. 5. Первое окно мастера расположения компонентов.
16. Выберем опцию Place Around Board Outline (разместить вокруг контура платы) и нажмем кнопку Next.
Примечание: данный метод по умолчанию располагает компоненты в алфавитном порядке.
Рис. 6. Второе окно мастера расположения компонентов.
На экране появится второе окно мастера расположения компонентов (рис. 6). Большинство из представленных здесь параметров используются другими методами размещения компонентов и здесь неактивны. Наш простой пример использует только два параметра: Outside Board Outline (снаружи контура платы), который всегда выбран и не требует изменений, и Component Separation, определяющий зазор между компонентами. Опция Stack Matching Component обычно используется для однотипных компонентов, которые могут быть размещены один над другим с шагом, заданным в поле Stacking Offset.
17. В поле Component Separation введем значение 50 и нажмем кнопку Finish.
В результате компоненты будут расположены вокруг периметра платы.
Создание областей размещения
Помимо размещения компонентов одной операцией, в редакторе печатных плат CADSTAR имеется возможность разбиения проекта на отдельные области, с последующим размещением в их рамках относящихся к ним компонентов. В нашем примере мы создадим две области: одну для цифровых цепей, а другую для аналогового преобразователя, как показано на рисунке 7.
Рис. 7. Области размещения для цифровой и аналоговой части проекта.
1. Выполним команду меню View | View All или нажмем
кнопку
на панели инструментов, чтобы вся плата отображалась в окне редактора
оптимальным образом.
2. Выполним команду меню Add | Shape | Defaults или нажмем
кнопку 
на панели инструментов.
3. В появившемся диалоговом окне Defaults перейдем на вкладку Shape (рис. 8), в поле Type выберем опцию Area, в выпадающем списке Code выберем стиль линий Line 8, а также включим опцию Placement.
Рис. 8. Настройки для рисования области размещения компонентов.
Для лучшего понимания значения выполняемых настроек имеет смысл описать их более подробно.
— Опция Area показывает, что создаваемый объёкт является областью, тип которой задается в поле Area Type.
— Список Code определяет стиль линии, которой область будет показана на экране.
— Список Layer определяет на размещение каких сторонах платы будет допустимо для данной области. В нашем примере выбран слой Top Elec, что означает, что в этой области компоненты будут размещаться только на верхней стоне платы.
— Опции Area Type активны только когда в поле Type выбрана опция Area. Опция Placement используется, чтобы показать, что данная область используется для размещения компонентов.
— Поле Height задает максимально допустимую высоту компонентов размещаемых в данной области. Этот параметр используется в процедуре проверки корректности проекта (DRC). Высота компонентов задается в процессе создания библиотечного элемента.
Приступим к рисованию области размещения.
4. Выполним команду меню Add | Shape | Rectangle или нажмем
кнопку 
на панели инструментов Shape.
5. Переместим курсор в точку с координатами X1200 Y900 и выполним щелчок левой кнопкой мыши для начала рисования прямоугольника.
6. Выполним клавиатурную команду G 50 (с пробелом) и нажмем клавишу Enter, чем установим сетку равной 50 милс.
7. Переместим курсор в точку с координатами X3050 Y2850 (рис. 7) и выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши для завершения процедуры рисования.
Нарисованной области необходимо присвоить имя, что позволит выбирать ее в ходе автоматического размещения. Проще всего это сделать с использованием функции Item Properties.
8. Нажмем кнопку
Select
на панели инструментов и выберем любой сегмент только что созданного
прямоугольника.
9. Нажмем кнопку Item
Properties 
на панели инструментов.
10. В появившемся диалоговом окне Item Properties – Area (рис. 9) в поле Name вместо имени по умолчанию введем имя Digital, после чего нажмем кнопку ОК.
Рис. 9. Присвоение имени области размещения.
Приступим к рисованию второй области для аналоговых компонентов.
11. Выполним команду меню Add | Shape | Polygon или нажмем
кнопку 
на панели инструментов Shape.
12. Переместим указатель мыши в точку с координатами X3100 и Y900 и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
13. Контролируя относительные координаты курсора в поле строки состояния, сдвинем курсор право на 850 тысячных долей дюйма и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
14. Контролируя относительные координаты курсора в поле строки состояния, сдвинем курсор вверх на 650 тысячных долей дюйма и выполним щелчок левой кнопкой мыши.
15. Аналогичным образом нарисуем все оставшиеся сегменты полигона (рис. 7) и двойным щелчком левой кнопки мыши завершим рисование.
16. Нажмем кнопку
Select
на панели инструментов, выполним щелчок правой кнопкой мыши на любом сегменте
полигона и в появившемся контекстном меню выберем команду Item Properties.
17. В появившемся диалоговом окне Item Properties – Area в поле Name вместо имени по умолчанию введем имя Analogue, после чего нажмем кнопку ОК.
Настройка сеток для размещения компонентов
Следующим шагом мы зададим специальные сетки для процедуры автоматического размещения. Сетки не должны быть слишком мелкими, так как в этом случае время размещения значительно увеличится. Система будет пытаться учитывать каждую точку сетки, даже если большая часть этих точек будет излишней.
1. Выполним команду меню Setting | Grids.
2. В появившемся диалоговом окне Grids (рис. 10) включим опцию Step Grid и в полях X Step и Y Step введем значения 525 и 425 соответственно.
Рис. 10. Настройка сетки для размещения компонентов.
3. Нажмем кнопку Add, в появившемся окне New Grid Name введем новое имя сетки Digital и нажмем кнопку OK.
4. Аналогичным образом создадим сетку Analogue с шагом X Step 280 и Y Step 280 милс, а также сетку Bypass с шагом X Step 50 и Y Step 425 милс.
5. Сохраним сделанные настройки, нажав кнопку OK.
Теперь мы можем переключать сетки, используя соответствующую ячейку в строке состояния.
Автоматическое размещение компонентов
На первом этапе мы разместим все цифровые компоненты в области Digital. Естественно, нам необходимо выбрать сетку для этой области.
1. Наведем указатель мыши на ячейку Grid в строке состояния и нажмем правую кнопку мыши.
В выпадающем меню можно видеть названия трех только что созданных нами сеток.
2. Выберем сетку с именем Digital.
Прежде чем приступить к автоматическому размещению цифровых компонентов, нам надо запретить перемещение всех остальных компонентов. Так мы и поступим: сначала заблокируем абсолютно все компоненты, а потом разблокируем только цифровые.
3. Выберем все компоненты на плате, для чего введем клавиатурную команду S * (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.
4. Наведем указатель мыши на один из выделенных компонентов, выполним щелчок правой кнопкой мыши и в появившемся контекстном меню выберем команду Fix.
Теперь надо снять блокировку с тех компонентов, которые необходимо разместить на плате.
5. Введем клавиатурную команду S U* (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.
Выделенными окажутся только те компоненты, позиционное обозначение которых начинается с буквы U, другими словами, цифровые микросхемы.
6. Наберем на клавиатуре S U* и затем нажмем Enter.
7. Для разблокировки выделенных компонентов будем использовать другой метод: выполним команду меню Edit | Item Flags | Unfix.
Приступим к автоматическому размещению.
8. Выполним команду меню Actions | Placement | Automatic Placement.
Рис. 11. Настройка процедуры автоматического размещения.
Откроется диалоговое окно Automatic Placement (рис. 11). Здесь задаются следующие параметры:
— Placement Area — имя области размещения, в которой должны быть размещены выбранные компоненты.
— Placement Grid — имя сетки, которая должна использоваться для размещения.
— Surface Mounted
— Surface Mounted
— Through
— Through
— During Placement Reconnect — опция, задающая обновление связей после размещения каждого компонента.
— During Placement Show Placing — опция, задающая отображение компонентов в процессе автоматического размещения.
— Choose Nets — кнопка используется для выбора связей, для которых в процессе автоматического размещения будет рассчитываться минимальная длина связей.
9. Зададим все настройки, как показано на рисунке 11, а именно выберем область и сетку размещения Digital, включим опции Reconnect и Show Placing.
Прежде чем запускать процесс размещения зададим цепи, длина которых должна быть минимизирована.
10. В диалоговом окне Automatic Placement нажмем кнопку Choose Nets.
Рис. 12. Выбор оптимизируемых цепей.
На экране появится новое диалоговое окно Choose Nets, показанное на рисунке 12. В списке Net List слева показаны все цепи нашего проекта. Справа в списке Chosen Nets показан список цепей, назначенных на оптимизацию. По умолчанию в этом списке также присутствуют все цепи проекта. В нашем примере из этого списка должны быть удалены цепи VCC и GND, разводка которых осуществляется по внутренним слоям металлизации и не влияет на размещение компонентов.
11. Удерживая нажатой клавишу CTRL, щелчком левой кнопкой мыши последовательно выделим цепи VCC и GND в списке Chosen Nets, после чего нажмем кнопку Remove.
Цепи будут удалены из списка оптимизации.
12. Нажмем копку OK и закроем окно Chosen Nets.
Сейчас мы полностью готовы к запуску процедуры автоматического размещения.
13. Нажмем кнопку Place Components.
В процессе размещения в специальном окне Autoplacement Report отображается отчет о выполнении процедуры. По окончании размещения окно отчета будет иметь вид, показанный на рисунке 13. Здесь показано общее число компонентов, число размещенных компонентов и суммарную эффективную длину связей для данного варианта размещения.
Рис. 13. Отчет о результатах авторазмещения компонентов.
13. Нажмем копку OK и закроем окно отчета.
Легко видеть, что в области Digital в три колонки по четыре микросхемы в каждой будут размещены 12 SMD компонентов. Теперь мы готовы приступить к авторазмещению аналоговых компонентов.
В области Analogue должны быть размещены следующие компоненты: резисторы R[1−5], операционный усилитель OA1 и конденсатор С9.
Снова зафиксируем все компоненты, а затем разблокируем только нужные нам компоненты.
14. Выберем все компоненты на плате, для чего введем клавиатурную команду S * (с пробелом) и нажмем клавишу Enter, после чего выполним команду меню Edit | Item Flags | Fix.
15. Для выделения резисторов выполним клавиатурную команду S R[1−5] (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.
16. Добавим к полученному выделению операционный усилитель OA1, для чего выполним клавиатурную команду S +OA1 (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.
17. Добавим к полученному выделению конденсатор С9, для чего выполним клавиатурную команду S +С9 (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.
18. Для разблокировки выделенных компонентов выполним команду меню Edit | Item Flags | Unfix.
19. Выполним команду меню Actions | Placement | Automatic Placement.
20. Откроется диалоговое окно Automatic Placement, в котором необходимо задать следующие настройки: область размещения (Placement Area) — Analogue, сетка размещения (Placement Grid) — Analogue, включить опции Reconnect и Show Placing, а также включить опцию Auto Rotation 0 deg в поле Through Hole. Из списка оптимизируемых цепей, как и ранее надо исключить цепи VCC and GND.
21. Нажмем кнопку Place Components.
Программа выполнит авторазмещение аналоговых компонентов и сгенерирует соответствующий отчет. В ходе размещения один или два резистора могут оказаться сдвинутыми относительно линии расположения всех остальных. В качестве самостоятельного упражнения вручную выровняйте положение резисторов, чтобы получить результат, показанный на рисунке 14. Возможно, для этого придется уменьшить шаг сетки до более приемлемого уровня, например 10 милс.
Рис. 14. Результат авторазмещения компонентов в области Analogue.
Нам остается разместить оставшиеся блокировочные конденсаторы. Снова зафиксируем все компоненты, а затем снимем блокировку с блокировочных конденсаторов с С1 по С8.
22. Выберем все компоненты на плате, для чего введем клавиатурную команду S * (с пробелом) и нажмем клавишу Enter, после чего выполним команду меню Edit | Item Flags | Fix.
23. Для выделения конденсаторов выполним клавиатурную команду S C[1−8] (с пробелом) и нажмем клавишу Enter.
24. Для разблокировки выделенных компонентов выполним команду меню Edit | Item Flags | Unfix.
25. Выполним команду меню Actions | Placement | Automatic Placement.
26. Откроется диалоговое окно Automatic Placement, в котором необходимо задать следующие настройки: область размещения (Placement Area) — Digital, сетка размещения (Placement Grid) — Bypass, включить опции Reconnect и Show Placing, а также включить опцию Auto Rotation 90 deg в поле Through Hole. Из списка оптимизируемых цепей, в отличие от предыдущих упражнений, надо удалить все цепи за исключением VCC and GND.
Рис. 15. Желаемый результат размещения конденсаторов.
В результате сделанных настроек должен получиться результат, показанный на рисунке 15. Если этого не произошло, то необходимо выделить все конденсаторы и вручную переместить вниз, чтобы они встали радом с соответствующей микросхемой.
Нам остается только сохранить проект с размещенными компонентами.
27. Выполним команду меню File | Properties, в появившемся окне Properties в поле Design Title введем текст Component Placed и нажмем кнопку OK.
28. Выполним команду меню File | Save As, в появившемся диалоговом окне выберем папку, в которой будет сохранен новый проект, укажем имя файла selftch4.pcb и нажмем кнопку Сохранить.
Использование эквивалентности секций и выводов
Как мы видели ранее, включенная опция Reconnect в настройках процедуры автоматического размещения компонентов активирует алгоритм минимизации длин соединений. Дополнительный выигрыш в длине проводников можно получить, используя функцию замены эквивалентных секции и выводов компонентов.
Проделаем упражнение и попробуем минимизировать общую длину соединений в два этапа: сначала выполним замену (сваппинг) секций, а затем выводов. Напомним, что информация об эквивалентности секций и выводов компонентов должна содержаться в его библиотечном описании. Эквивалентность секций, еще называемая внешней (External), в тексте описания компонента представлена двумя строками:
*EXT 1 13 10 9 8
*EXT 2 3 4 5 6
Результат выполнения подобной замены показан на рисунке 16.
Рис. 16. Результат выполнения функции замены эквивалентных секций.
Эквивалентные выводы в представлении компонента в библиотеке описываются строкой:
*EQU 4=5, 2=3, 9=10, 1=13
Это означает, что взаимная замена выводов 4 и 5, 2 и 3 и т. д., никак не отразится на работе устройства. Пример выполнения замены эквивалентных выводов показан на рисунке 17.
Рис. 17. Результат выполнения функции замены эквивалентных выводов.
Примечание: Дополнительная информация о формате строк, описывающих взаимозаменяемость вентилей и выводов в библиотечном компоненте, представлена в разделе Parts Library электронной справки системы CADSTAR.
Прежде чем запустить процедуру эквивалентной замены, изменим настройки отображения цепей, чтобы их было лучше видно на экране.
1. Выполним команду меню Setting | Colours.
2. В появившемся диалоговом окне Colours в списке Category выберем строку Connections и нажмем кнопку Visible Yes, чем включим отображение связей.
3. Далее в списке Category выберем строку Highlights и нажмем кнопку Change Colours.
4. В открывшемся окне Colours – Highlights в списке объектов выберем строку Nets (цепи), установим для них цвет подсветки, отличный от обычного отображения связей, например, красный, и нажмем кнопку OK.
5. Выполним команду меню Edit | Highlight Net.
6. В появившемся диалоговом окне Highlight Nets в списке Net List с помощью мыши, удерживая нажатой клавишу CTRL, выделим две цепи DATA0 и DATA3 и нажмем кнопку Add.
Указанные цепи появятся в правом списке Chosen Nets.
7. Нажмем кнопку OK и закроем окно Highlight Nets.
Теперь в нашем проекте две цепи DATA0 и DATA3будут выделяться на фоне остальных.
8. Выполним команду меню Actions | Gate and Pin Swap | Automatic Gate and Pin Swap.
В появившемся диалоговом окне Gate and Pin Swap имеются следующие настройки:
— Gate Swap — замена секций.
— Pin Swap — замена выводов.
— Run To Completion — данная опция управляет ходом выполнения процедуры замены. Включенная опция означает, что многопроходный процесс замены будет длиться до окончательного завершения и не будет останавливаться в конце каждого прохода. Система будет повторять попытки замены вентилей до тех пор, пока не останется секций доступных для замены.
— Summary After Each Pass — данная опция предписывает процедуре замены выполнять остановы после каждого прохода, а пользователю представится возможность прервать или продолжить процесс.
— Choose Nets to Minimise — кнопка используется для выбора связей, которые будут использоваться для расчета минимальной длины в процессе обмена.
— Swap Fixed Items — опция разрешает замену секций и выводов у компонентов, блокированных от перемещения.
— Within Area — в данном списке указывается область платы, на которой будет выполняться замена.
Рис. 18. Настройка процедуры замены эквивалентных секций и выводов.
9. Установим все настройки в окне Gate and Pin Swap, как показано на рисунке 18, а именно: в поле Type of Swap включим опцию Gate Swap (замена секций), в поле When to Stop включим опцию Run To Completion (до конца), в поле What to Swap (что заменять) включим опцию Swap Fixed Items, в списке Within Area выберем строку Board Outline (в пределах платы).
10. Далее нажмем кнопку Choose Nets to Minimise и в появившемся окне Choose Nets из списка Chosen Nets удалим цепи VCC и GND, после чего нажмем кнопку OK.
11. Сейчас мы полностью готовы к запуску процедуры замены, поэтому нажмем кнопку Start.
По окончании выполнения процедуры замены на экране появится отчет, показанный на рисунке 19. Ничего страшного, если полученный вами отчет будет содержать статистические данные, немного отличающиеся от приведенных здесь.
Рис. 19. Отчет о результатах замены эквивалентных секций.
12. Чтобы принять результаты сваппинга, нажмем кнопку OK.
Легко видеть, что структура связей у подсвеченных цепей изменилась.
В качестве самостоятельного упражнения проделайте автоматическую замену эквивалентных выводов с теми же настройками, что и при замене секций. Напомним, что в этом случае в поле Type of Swap должна быть включена опция Gate Swap.
После того, как замена будет выполнена, сохраним проект с новым комментарием.
13. Выполним команду меню File | Properties, в появившемся окне Properties в поле Design Title введем текст Placed and Swapped и нажмем кнопку OK.
14. Выполним команду меню File | Save As, в появившемся диалоговом окне выберем папку, в которой будет сохранен новый проект, укажем имя файла selftch4.pcb и нажмем кнопку Сохранить.
Все изменения, сделанные нами в ходе замены эквивалентных секций и выводов, будут отражены в специальном файле обратной аннотации (Back Annotation File) с расширением .rin, который будет автоматически создан в папке проекта платы.
С помощью Проводника системы Windows откроем папку с проектом платы, найдем в ней файл с именем selftch4.rin и откроем его с помощью любого текстового редактора, например, Блокнота. Легко видеть, что здесь в текстовом виде достаточно наглядно отображена последовательность сделанных изменений. Операции замены секций описаны текстовыми блоками, начинающимися со строки .SWA_GAT, а операции замены выводов — блоками, начинающимися со строки .SWA_PIN.
Данный файл используется для внесения изменений в проект принципиальный схемы. Работу механизма обратной аннотации мы рассмотрим на последующих занятиях.
Переименование компонентов на плате
Следующее, что мы выполним, — это переименование компонентов на плате. Обычно нумерацию компонентов определят проект схемы, но в ряде случаев, когда проекты достаточно сложные, для облегчения навигации имеет смысл ее изменить, например, как показано на рисунке 20.
Рис. 20. Требуемая перенумерация компонентов на плате.
Для упражнения нам потребуется учебный файл Chapter5.pcb, входящим в комплект стандартной поставки программы CADSTAR.
1. Выполним команду меню File | Open и в появившемся окне выберем файл Chapter5.pcb.
2. Выполним команду меню View | View All или нажмем
кнопку
на панели инструментов.
В редакторе печатных плат системы CADSTAR имеется два типа переименования компонентов: простое (Positional) и сложное (Multiple). В первом случае изменяется только цифровой суффикс обозначения, а буквенный шаблон (Stem) остается неизменным (рис. 21), то есть, выполняется простая перенумерация в соответствии с положением компонента на плате.
Рис. 21. Простая перенумерация компонентов.
В случае сложного переименования может быть изменен как буквенный шаблон, так и цифровой суффикс обозначения, причем порядок номеров не будет зависеть от местоположения компонента на плате (рис. 22).
Рис. 22. Сложное переименование компонентов.
Для начала выполним простую перенумерацию цифровых микросхем слева направо и сверху вниз, начиная с левого верхнего угла области Digital, но перед этим выполним несколько подготовительных операций.
Включим отображение имен компонентов на слое Top Silk.
3. Выполним команду меню Setting | Colours и в появившемся диалоговом окне Colours нажмем кнопку Layers.
4. В открывшемся окне Colours – Layers в списке Layer Name выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши на строке Top Silk, чтобы признак Visible переключился в положение Yes, чем включим отображение слоя шелкографии.
5. Выключим опцию Apply To All Categories и нажмем кнопку OK.
То есть, мы собираемся делать видимыми на слое Top Silk не все объекты, а только имена компонентов.
6. В окне Colours в списке Category выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши на строке Components и раскроем список примитивов компонентов.
7. В списке выберем строку Components – Names и нажмем кнопку Change Colours.
8. В открывшемся окне Colours – Names в списке Layer выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши на строке Top Silk, чтобы признак Visible переключился в положение Yes, чем включим отображение имен компонентов на слое шелкографии, после чего нажмем кнопку OK.
Включим отображение контуров компонентов на слое Top Placement.
9. В окне Colours снова нажмем кнопку Layers.
10. В окне Colours – Layers в списке Layer Name выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши на строке Top Placement, чтобы признак Visible переключился в положение Yes, выключим опцию Apply To All Categories и нажмем кнопку OK.
11. В окне Colours в списке Category выберем строку Components – Outlines и нажмем кнопку Change Colours.
12. В открывшемся окне Colours – Outlines в списке Layer выполним двойной щелчок левой кнопкой мыши на строке Top Placement, чтобы признак Visible переключился в положение Yes, чем включим отображение контуров компонентов.
13. Убедимся, что в этом окне выключено отображение для слоев Top Silk, Top Assembly и No Tracks и нажмем кнопку OK.
Выключим отображение контактных площадок и соединений компонентов.
14. В окне Colours в списке Category, удерживая нажатой клавишу CTRL, выберем строки Components – Pads и Connections, после чего нажмем кнопку Visible No.
15. Нажмем кнопку Preview и убедимся, что на экране редактора отображается только нужная нам графическая информация (рис. 20).
16. Нажмем кнопку OK и закроем окно Colours.
Приступим к перенумерации компонентов.
17. Выполним команду меню в подменю Actions | Component Rename | Positional Rename.
Рис. 23. Настройки перенумерации компонентов.
Откроется диалоговое окно Positional Rename (рис. 23), в котором имеются следующие настройки:
— First Rename Direction — первичное направление переименования. Может горизонтальным, вдоль рядов компонентов (слева направо или справа налево) или вертикальным, вверх или вниз по колонкам компонентов (сверху вниз или снизу вверх).
— Second Rename Direction — вторичное направление переименования. Задает направление, перпендикулярное первичному.
— Rename Range – Stem — шаблон имен подлежащих переименованию компонентов.
— Rename Range – Lower и Upper — диапазон номеров компонентов.
То есть если заданы значения Stem — U, Lower — 10, Upper — 30, то переименовываться будут только компоненты, позиционное обозначение которых начинается с буквы U, а номера лежат в пределах от 10 до 30, именно все компоненты от U10 до U30.
— Component Bandwidth — полоса анализа, используется системой для принятия решения: является ли компонент в том же ряду или колонке смежным предыдущему, то есть должен ли он иметь следующий номер. Два смежных компонента считаются относящимися к одному и тому же ряду или колонке, если центры их контуров размещения отстоят в заданном направлении друг от друга не более чем на расстояние, заданное параметром Component Bandwidth. В примере, показанном на рисунке 24, компоненты U9, U6 и U10 при переименовании будут относиться к одному и тому же ряду для переименования, компонент U21 отстоит от предыдущего на расстояние, большее заданного параметром Component Bandwidth, и будет переименовываться в следующем проходе.
Рис. 24. Принцип определения смежных компонентов при переименовании.
— Selection Only — опция, предписывающая переименовывать только выделенные компоненты.
— Restrictions Area — определяет область платы, где будет перевыполняться переименование.
— Both Side, Minimum Side и Maximum Side — определяет строну (физический слой), на которой должны располагаться обрабатываемые компоненты.
18. В диалоговом окне Positional Rename выполним настройки, как показано на рисунке 23, а именно: в поле First Rename Direction (первичное направление переименования) включим опцию Left to Richt (слева направо); в поле Second Rename Direction (вторичное направление переименования) включим опцию Top to Bottom (сверху вниз); в поле Rename Range (диапазон переименования) укажем шаблон (Stem) U и диапазон номеров от 1 до 12; в поле Restrictions укажем область Digital и включим опцию Minimum Side, что соответствует физическому слою 1 (верхнему); параметр Component Bandwidth сделаем равным 250 тысячных долей дюйма.
19. Нажмем кнопку Apply и запустим процесс перенумерации.
На экране появится окно с отчетом о выполненной операции.
20. Нажмем кнопку OK и закроем окно отчета.
21. Нажмем кнопку OK и закроем окно Positional Rename.
В качестве упражнения самостоятельно перенумеруйте блокировочные конденсаторы в области Digital и резисторы в обрасти Analogue, чтобы их номера соответствовали, показанным на рисунке 25.
Рис. 25. Результат простой перенумерации компонентов на плате.
Далее мы приступим к сложному переименованию. Для начала заменим в позиционных компонентах SMD микросхем буквенный префикс U на IC.
22. Выполним команду меню Actions | Component Rename | Multiple Rename.
23. В появившемся диалоговом окне Multiple Rename выполним настройки, как показано на рисунке 26, а именно: в поле Rename rules from (правила брать из) выберем опцию Dialog (из этого окна); в поле Restrictions выберем опцию Minimum Side, что соответствует физическому слою 1 (верхнему).
Рис. 26. Настройки сложного переименования компонентов.
24. Так как мы собираемся заменить префиксы обозначений U на IC, в поле Rename Rule введем правило переименования U* IC* и нажмем кнопку OK.
На экране появится окно отчета, в котором сообщается, что переименование выполнено для 12 компонентов.
25. Нажмем кнопку OK и закроем окно отчета.
В качестве самостоятельного упражнения выполните переименование блокировочных конденсаторов, как показано на рис. 20. Сначала следует заменить буквенные префиксы конденсаторов C1 — C8 на DC, а затем перенумеровать полученные конденсаторы справа налево, внизу вверх. Чтобы исключить из сложного переименования конденсатор C9, в правиле преобразования вместо C* необходимо указать диапазон компонентов C[1−8].
В завершение занятия следует включить отображение на экране соединений и контактных площадок компонентов и сохранить проект с комментарием Components Renamed под именем selftch5.pcb.
26. Выполним команду меню Setting | Colours и в появившемся диалоговом окне Colours в списке Category с помощью мыши выделим строки Connections и Components – Pads, нажмем кнопку Visible Yes и нажатием кнопки OK закроем окно.
27. Выполним команду меню File | Properties, в появившемся окне Properties в поле Design Title введем текст Components Renamed и нажмем кнопку OK.
28. Выполним команду меню File | Save As, в появившемся диалоговом окне выберем папку, в которой будет сохранен новый проект, укажем имя файла selftch5.pcb и нажмем кнопку Сохранить.
На следующем занятии мы приступим к трассировке платы.