Mentor Graphics应用之PCB设计复用

引言
　　随PCB板趋向小型化、多层化与复杂化。特别是高速印制板，需要经过很长时间的反复调试才可以定型。如果已有一个定型的设计（A），现需要一个部分电路与其相同或相似的设计（B），传统设计流程如下：

图1：传统设计流程图

由此流程图可以看出，设计B采用设计A的思想，人工重复了设计A的设计过程。

实现方法
　　Board Station作为一个大型的EDA软件，不仅应用范围广、功能强，而且所有设计文件都以ASCII码格式保存，允许用户修改设计数据，PCB设计的复用提供了基础。

打开一个PCB设计，其主要文件结构如下：

　　 Schematic路径下为原理图数据文件；Design_geom路径下为物理器件（Geometry）数据文件；Pcb路径下为印制板数据文件,其中comps为元器件（Component）数据文件，包括器件标号（Reference）、逻辑符号（Symbol）、对应物理器件（Geometry）、在印制板上的位置（Board_location）以及特性（Properties）等信息；Nets为网表数据文件；traces为印制板连线数据文件，包括网表名称（NET）、连线宽度、所在物理层，起始及终止点坐标等信息。一个设计下的文件远不至于此，但其它文件均可由Board Station自动生成或者派生。　

　　　　　图2：Board Station软件主要文件结构

Board Station包括Design Architect、Librarian、Package、Layout、Fablink五个模块。假设设计A是现在正在进行的设计，设计B为需要复用的设计。首先，在Design Architect模块打开设计A ，将设计B被复用部分的原理图拷贝到设计A；然后，将设计B被复用部分的物理器件（Geometry），从设计B的Design_geom路径下拷贝到设计A的Design_geom路径下；第三步，将设计B被复用部分的元器件（Component）数 据从设计B 的comps文件拷贝到设计A的comps文件中；第四步，参考设计B Nets文件中被复用部分的网表（NET）数据，修改设计A的Nets文件中的相应部分；最后，将设计B的traces文件拷贝到设计A的pcb路径下，实现PCB设计复用。

应用举例
　　 以下以设计A为正在进行的设计，设计B为被复用的设计，举例说明PCB设计复用的实现方法。

  图3：设计B的印制板图及原理图

图4：设计A的原理图

按照以下步骤执行：
　　 1． 在Design Architect模块照图4画设计A的原理图，存储。
　　 2． 进入设计A的Librarian模块，建立物理器件（Geometry）以及映射文件（mapping file）等。
　　 若图4中的器件U1、U2、R1、R2、R3、R4中任何一个对应的物理器件（Geometry）与图3中相应器件的物理器件（Geometry）不同，将设计B的Design_geom路径下相应的物理器件（Geometry）拷贝到设计A的Design_geom路径下。即器件U1、U2、R1、R2、R3、R4在设计A和设计B中的物理器件（Geometry）必须相同。
　　 为了保证图4中的器件U1、U2、R1、R2、R3、R4所对应的物理器件（Geometry）在设计A和设计B的印制板上位置相同，将设计B的印制板Geometry（Board）由设计B的Design_geom路径下拷贝到设计A的Design_geom路径下，然后在Librarian模块对其进行修改。完成所有功能后，存储并退出。
　　 3． 进入设计A的Package模块，建立逻辑符号（Symbol）与物理器件（Geometry）的对应关系，完成所有功能后，存储并退出。
　　 4． 修改设计A的comps文件。
　　 在Board Station软件的任何一个模块中，采用下拉菜单MGC-->Notepad-->Open-->Edit...
　　 打开设计B的comps文件，将与器件U1、U2、R1、R2、R3、R4有关行选中并复制（Copy）。
　　 打开设计A的comps文件，将与器件U1、U2、R1、R2、R3、R4有关行选中并删除（Delete），然后粘贴（Paste）。
　　 即器件U1、U2、R1、R2、R3、R4在设计A和设计B的comps文件中的内容必须相同。 5． 修改设计A的Nets文件。
　　 # BOARD STATION NETS FILE FORMAT 1.0
　　 # Application : PACKAGE v8.6_4.1 Thu May 20 11:26:46 PDT 1999
　　 # date : Saturday October 14, 2000; 04:30:40 #
　　 NET '/N$2' U3-4 U7-2
　　 NET '/N$3' U3-5 U6-2
　　 NET '/N$4' U3-1 U8-1 U4-2
　　 NET '/N$7' U2-14 U3-7
　　 NET '/N$8' U2-13 U3-6
　　 NET '/N$9' U2-18 U3-9
　　 NET '/N$10' U2-17 U3-8
　　 NET '/N$29' R1-2 U2-3
　　 NET '/N$30' R2-2 U2-4
　　 NET '/N$40' R3-2 U2-7
　　 NET '/N$41' U2-8 R4-2
　　 NET '/N$45' U1-14 U3-11
　　 NET '/N$46' U1-13 U3-13
　　 NET '/N$47' R1-1 U1-18
　　 NET '/N$48' R2-1 U1-17
　　 NET '/N$49' R3-1 U1-16
　　 NET '/N$50' U1-15 R4-1
　　 NET 'GROUND' U5-2 U3-10 U7-1 U8-2 U6-1 U1-10 U2-10
　　 NET 'VCC' U5-1 U3-20 U4-1 U1-20 U2-20 （表1：设计A的Nets文件）
　　 # BOARD STATION NETS FILE FORMAT 1.0
　　 # Application : PACKAGE v8.6_4.1 Thu May 20 11:26:46 PDT 1999
　　 # date : Monday November 20, 2000; 12:52:50 #
　　 NET '/N$9' R1-1 U1-18
　　 NET '/N$23' R3-2 U2-7
　　 NET '/N$25' R5-2 U2-13
　　 NET '/N$27' R7-2 U2-17
　　 NET '/N$230' R2-2 U2-4
　　 NET '/N$231' R4-2 U2-8
　　 NET '/N$232' R6-2 U2-14
　　 NET '/N$233' R8-2 U2-18
　　 NET '/N$234' R1-2 U2-3
　　 NET '/N$235' R2-1 U1-17
　　 NET '/N$236' R3-1 U1-16
　　 NET '/N$237' R4-1 U1-15
　　 NET '/N$238' R5-1 U1-14
　　 NET '/N$239' R6-1 U1-13
　　 NET '/N$240' R7-1 U1-12
　　 NET '/N$241' R8-1 U1-11
　　 NET 'GROUND' U1-10 U2-10
　　 NET 'VCC' U1-20 U2-20 （表2：设计B的Nets文件）

在Board Station软件的任何一个模块中，采用下拉菜单MGC-->Notepad-->Open-->Edit...
　　 参考表2修改表1，即将设计A的Nets文件与设计B的Nets文件中连结相同管脚的NET名称改为相同，例如：在设计B的Nets文件中第一行为NET '/N$9' R1-1 U1-18，则将设计A的Nets文件中的相应行NET '/N$47' R1-1 U1-18，改为NET '/N$9' R1-1 U1-18。
　　 若设计A的Nets文件中修改后的NET名称与原有的NET名称相同，修改原有的NET名称。
　　 # BOARD STATION NETS FILE FORMAT 1.0
　　 # Application : PACKAGE v8.6_4.1 Thu May 20 11:26:46 PDT 1999
　　 # date : Saturday October 14, 2000; 04:30:40
　　 #
　　 NET '/N$2' U3-4 U7-2
　　 NET '/N$3' U3-5 U6-2
　　 NET '/N$4' U3-1 U8-1 U4-2
　　 NET '/N$7' U2-14 U3-7
　　 NET '/N$8' U2-13 U3-6
　　 NET '/N$99' U2-18 U3-9
　　 NET '/N$10' U2-17 U3-8
　　 NET '/N$234' R1-2 U2-3
　　 NET '/N$230' R2-2 U2-4
　　 NET '/N$23' R3-2 U2-7
　　 NET '/N$231' U2-8 R4-2
　　 NET '/N$45' U1-14 U3-11
　　 NET '/N$46' U1-13 U3-13
　　 NET '/N$9' R1-1 U1-18
　　 NET '/N$235' R2-1 U1-17
　　 NET '/N$236' R3-1 U1-16
　　 NET '/N$237' U1-15 R4-1
　　 NET 'GROUND' U5-2 U3-10 U7-1 U8-2 U6-1 U1-10 U2-10
　　 NET 'VCC' U5-1 U3-20 U4-1 U1-20 U2-20 （表3：修改后的设计A的Nets文件）

6． 拷贝设计B的traces文件到设计A
　　 打开下拉菜单MGC-->Design Management-->Copy Object...
　　 在Options...选项中选择：
　　 * Update All References
　　 * Overwrite All File Conflicts
　　 * Create Destination
　　 这样，就将设计B中印制板上的所有与设计A相关的连线拷贝到了设计A的印制板上。

7． 进入设计A的Layout模块，不需要进行任何操作，即出现图5所示界面。

图5：设计B被复用部分印制板图 　　

至此，完成设计B到设计A的PCB 设计复用。

　 结束语
　　 Board Station软件作为一个大型EDA软件，不仅可以进行板级设计，也可进行系统级、门级的设计以及原理图仿真、板级仿真等。本文仅讨论了在PCB设计中的一点技巧，希望能为系统级、门级等设计的复用以及仿真复用提供参考。