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进步电子体系规划自动化的一种办法

随着技术的进步,电子系统的设计对自动化程度的要求越来越高。然而将自己设计的半定制电路芯片加入到PCB板的设计中,仍是一件十分繁琐的工作。针对这一问题提出了一种解决方法,大大减少了工作量,提高了效率,从

集成电路从60年代呈现以来,跟着它在速度、规划和价格上获得了令人瞩目的腾跃,电子体系也得到了快速开展。进入90年代,电子信息类产品的开发明显地呈现了两个特色:一是开发产品的杂乱程度加深;二是开发产品的上市时限急迫。所谓开发产品的杂乱程度深是指规划者往往要将更多的功用、更高的功用和更丰厚的技能含量集成于所开发的电子体系之中。现在的趋势是体系集成(system on a chip或chip in system)。所谓产品开发的时限性,是指在产品的寿数期间应让产品提前上市。从商场的视点开发应市的新产品应该做到使产品无延误地投放商场。图1示出了商场学中的一种商场窗口,从图中能够看出,削减延误、缩短体系开发周期以及尽早推出产品上市是十分重要的。

因为电子体系杂乱且具有上市的时限性,因而手艺规划无法完结。只要选用EDA(电子规划主动化)规划办法,从手艺规划过渡到主动规划,将许多深重、重复性的作业交给计算机去完结。因而,进步EDA办法的主动化程度,缩短全体EDA规划周期,具有十分重要的含义。

1 现在电子体系规划开发EDA办法中瓶颈问题的评论

典型的电子体系的制造周期中包含以下几个进程:体系规划、功用规划、逻辑规划、电路规划、规划验证、出产制造、测验调试。归纳起来可划为三个首要阶段:规划阶段、出产制造阶段与测验阶段。

进行电路规划时,首要要挑选运用的电子器材。因为体系的杂乱性加深,分立器材现已不能满意对规划的精度和质量的要求,应选用集成电路进行规划。电子体系中所运用的%&&&&&%,一般来说有三种芯片可供挑选:全定制电路芯片、半定制电路芯片、通用电路芯片。全定制电路芯片完全由规划者自己开发规划,集成度高,能够针对所规划的电子体系进行优化,使功用到达最优,可是其芯片规划、制造的本钱都比较高,并且规划开发的周期较长,所以全定制电路芯片一般只用于大规划出产中,在电子体系的规划开发进程中不运用全定制电路芯片。关于半定制电路芯片,规划者不需从头规划,只需将所需功用用开发体系“写”入半定制电路芯片,如EPLD、CPLD、FPGA等。因而在功用上尽管不能到达最优,可是规划制造的本钱较低,开发周期短,比较适合于在电子体系的规划开发中运用。而通用电路芯片,特别是SROM、EPROM、E2PROM等,因为价格便宜,运用方便,也广泛地应用于电子体系的规划、出产进程中。

因而,在电子体系的规划开发进程中,首要考虑运用半定制电路芯片和通用电路芯片。在电子体系规划较大的状况下,假如在开发规划进程中悉数运用或许首要依赖于通用电路芯片,则规划出的PCB板会规划十分大,并且整个体系的集成度很差,一起功用下降,可靠性下降。假如对电子产品的规划开发选用半定制电路芯片,由规划者自行规则器材的逻辑功用,可将许多的电路功用集成到一个单芯片中,然后进步了体系的集成度和可靠性。可是半定制电路芯片的制造本钱比通用电路芯片的本钱高得多,例如,相同是运用上百万门的存储器电路,将此部分电路集成到半定制电路芯片中,比直接运用ROM或RAM通用电路芯片的花费高几十倍。所以,要一起考虑功用、集成度和开发本钱这些彼此对立的要素,并终究获得相对最优的成果。可见电子体系的规划开发应该采纳半定制电路芯片与通用电路芯片合作运用的办法。

综上所述,电子体系规划开发的一般进程是:

(1)体系规划,功用规划。

(2)逻辑规划,并进行逻辑模仿。

(3)电路规划。依据体系的规划、杂乱度挑选所运用的元器材。在规划开发的进程中,要缩短规划周期,下降开发本钱,首要挑选半定制电路和通用的元器材。依据电路的逻辑功用,一起考虑体系集成度和规划本钱,确定将哪些电路功用集成到半定制电路芯片中,哪些电路功用可直接选用通用元器材芯片。

(4)规划半定制电路芯片。

(5)规划印刷电路板。将自己规划的半定制电路芯片与通用电路芯片组合成完好的电路,规划印刷电路板。

(6)制造印刷电路板,完结整个体系的制造。

(7)测验调试,并终究构成规划开发的新产品,推向商场。

在现在的技能条件下,EDA规划办法现已比较老练,从逻辑剖析模仿到半定制电路规划、印刷电路板规划,都有专门的软件来完结。跟着PLD、FPGA技能、以及PCB板主动布局、布线技能的开展,半定制电路规划、PCB板规划已完结了较高程度的主动化,能够简略、迅速地完结规划使命。可是将自己规划的半定制电路芯片与通用电路芯片组合成完好电路输入到PCB板的规划软件中去规划PCB板,这一步基本上是手艺操作,做起来适当繁琐。例如,运用软件ALTERA进行半定制电路芯片的规划,运用软件PROTEL进行印刷电路板的规划。尽管其最新版别(Protel98、99)中包含了ALTERA的元件库,但因为半定制电路芯片都是自己规划的,管腿功用和称号不可能一致,所以即便PROTEL中有ALTERA的元件库,依然不实用。一般的做法是先在PROTEL的元件库中树立或修正修正芯片的原型,然后运用。并且因为自己规划的半定制电路芯片互不相同,所以对每一个芯片都需求在库中树立修正它的原型;另一方面,半定制电路芯片的管腿许多(一般都有几十个乃至上百个管腿),并且在许多状况下库中所建芯片原型只运用少量几回。建库完结后,还需进行Schematic式规划制造电路原理图。因而这种一般的做法费时吃力,功率十分低,已成为限制进步电子产品开发速度的一个瓶颈,具有十分大的改进地步。

2 接口软件Port

处理这一瓶颈问题,就要将手艺作业部分变为主动。处理方案就是在半定制电路规划与印刷电路板规划之间用软件主动接口,使规划好的半定制电路芯片能够直接用于PCB板的规划,然后省去繁琐的建库操作,完结从半定制电路规划到印刷电路板规划的主动化。

以ALTERA(半定制电路规划软件)和PROTEL(PCB板规划软件)为例,编写ALTERA与PROTEL之间的接口软件Port,来完结主动输入。图2示出了规划中对瓶颈问题的改进。

运用PROTEL进行PCB规划的进程是:首要运用Protel Schematic进行电气原理规划,即用电气图形符号修正器(Schematic Library Editor)制造、修正和办理元器材的图形符号库,用电气原理图修正器(Schematic Sheet Editor)制造、修正和查看契合电气规划方案的原理图;然后运用修正好的原理图生成电气衔接网络表,以此与PCB规划及其他EDA东西(SPICE、EEsof、Xilinx、OrCAD等)有机地衔接。由此可见,Protel Schematic依托电气衔接网络表进行数据传输,因而能够考虑越过Protel Schematic Sheet Editor制造电气原理图部分,直接发生用于其他EDA东西的电气衔接网络表。接口软件Port能直接生成整个电子体系的元器材衔接网络表,作为Protel PCB规划的输入文件,而越过了Protel Schematic制造原理图的部分。因为现在接口软件Port首要为PCB规划服务,所以编写Port时只考虑了生成用于PCB规划的电气衔接网络表,可是仍保留了与其他EDA东西(如SPICE、EEsof等)传递数据的接口。

接口软件Port以C++作为编程言语,选用Visual C++ 6.0作为编程的作业渠道,是规范的Windows多文档应用程序,能够一起修正多个电气衔接网络表。能够十分方便地处理半定制电路芯片和通用电路芯片,并且对衔接网络表供给了很强壮的修正、收拾以及计算的功用。下面具体介绍接口软件Port的运用。

首要,关于自己规划的半定制电路芯片,直接运用ALTERA的规划成果。经过对话框(如图3所示)调用ALTERA的输出文件,将自己规划的半定制电路芯片参加到网络衔接表中,省去了对半定制电路芯片建库的作业。别的,假如需求更改半定制电路芯片的管腿名,可经过复选框的设定来翻开对话框,进行管腿名的修正。

其次,相同能够将通用电路芯片参加到网络衔接表中。关于通用电路芯片,经过库的方式进行处理,调用库修正对话框(图4所示)将库中的元器材参加网络表。库修正对话框上半部分是对库进行处理,列表框显现内存中的元件库,按钮Add和Remove的功用分别是将库参加内存和从内存中除掉库,按钮New Lib是树立新的库。下半部分是对库中的元器材进行处理,列表框显现选中元件库中所包含的元器材,右侧的一排按钮对选中的元件进行操作,其功用如下:

按钮Add to Net:翻开添加通用电路芯片对话框(如图5所示),经过输入网络称号,行将选中的元件参加到网络衔接表。

按钮Append a New和Append a Copy:翻开库元件修正对话框(如图6所示),经过填写对话框中的各项内容,完结向所选库中添加希望的新元件。

按钮Modify Comp:翻开库元件修正对话框,修正选中的元件。

按钮Remove Comp:从库中永久性地删去所选中的元件。

经过图3和图5所示的对话框可简略方便地将电路规划中所用到的半定制电路芯片与通用电路芯片构形成完好的电气衔接网络表,供Protel PCB规划主动布局、布线运用。如此可十分容易地完结Protel PCB规划的输入作业,完结从半定制电路规划到PCB规划的主动化。

此外,为运用方便,接口软件Port还供给对网络衔接表进行查看、修正、收拾的功用。能够对网络衔接表中剩余的元器材进行删去;对输入过错的元器材进行修正;对挑选过错的元器材进行替换。假如要查询元器材的衔接联系,翻开对话框(如图7所示),可方便地显现出元器材的管腿衔接,并且经过单击按钮Input A File能够调用MicroSoft Office97中的Microsoft Excel,将元件的衔接联系主动生成Excel文件,为制造规划陈述供给方便。

3 效果剖析

对运用和不运用接口软件Port的状况进行了比较。以所规划开发的某电子设备主机板(所运用的元件包含自己规划的半定制电路芯片和通用电路)为例,不运用此接口软件,关于将电路衔接输入到Protel中的作业,需求首要在Schematic的元件库中树立六个半定制电路芯片的原型,每个芯片有84个管脚;然后将半定制电路芯片与通用电路芯片结合在一起画出电路原理图,再发生体系的电气网络衔接表,以便据此进行PCB板的主动布局、布线。整个作业需求花费一周的时刻。而假如运用接口软件,可直接运用ALTERA的输出文件和元件库生成电路的网络衔接表,省去了树立半定制电路芯片的元件库以及制造电路原理图的作业。如此,整个作业只需一天的时刻就可完结,大大缩短了规划开发周期,进步了规划的主动化程度。

实践证明,接口软件Port能够完结电气原理规划软件Protel Schematic的功用,代替之用于电子体系的规划,的确改进了Protel PCB规划输入繁琐的问题,效果杰出,对缩短电子体系规划开发周期、进步规划主动化程度起到了活跃的效果,消除了其间的瓶颈。

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