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    詳解PCB設計中利用飛線手工布局和布線

      一個印制板的布線是否能夠順利完成,主要取決于布局,而且,布線的密度越高,布局就越重要。幾乎每個設計者都遇到過這樣的情況,布線僅剩下幾條時卻發現無論如何都布不通了,不得不刪除大量或全部的已布線,再重新調整布局!合理的布局是保證順利布線的前提。


      一個布局是否合理沒有絕對的判斷標準,可以采用一些相對簡單的標準來判斷布局的優劣。


      最常用的標準就是使飛線總長度盡可能短。


      一般來說,飛線總長度越短,意味著布線總長度也是越短(注意:這只是相對于大多數情況是正確的,并不是絕對正確);走線越短,走線所占據的印制板面積也就越小,布通率越高。在走線盡可能短的同時,還必須考慮布線密度的問題。


      如何布局才能使飛線總長度最短并且保證布局密度不至于過高而不能實現是個很復雜的問題。因為,調整布局就是調整封裝的放置位置,一個封裝的焊盤往往和幾個甚至幾十個網絡同時相關聯,減小一個網絡飛線長度可能會增長另一個網絡的飛線長度。如何能夠調整封裝的位置到最佳點實在給不出太實用的標準,實際操作時,主要依靠設計者的經驗觀查屏幕顯示的飛線是否簡捷、有序和計算出的總長度是否最短。


      飛線是手工布局和布線的主要參考標準,手工調整布局時盡量使飛線走最短路徑,手工布線時常常按照飛線指示的路徑連接各個焊盤。Protel的飛線優化算法可以有效地解決飛線連接的最短路徑問題。


      飛線的連接策略Protel提供了兩種飛線連接方式供使用者選擇:順序飛線和最短樹飛線。


      在布線參數設置中的飛線模式頁可以設置飛線連接策略,應該選擇最短樹策略。


      動態飛線在有關飛線顯示和控制一節中已經講到:執行顯示網絡飛線、顯示封裝飛線和顯示全部飛線命令之一后飛線顯示開關打開,執行隱含全部飛線命令后飛線顯示開關關閉。


      飛線顯示開關打開后,不僅規定的網絡飛線自動在屏幕上顯示,而且每當你手工調整布局移動封裝位置時,與該封裝連接的飛線也被自動顯示。另外,自動顯示連接封裝飛線時,除了與該封裝相連接的飛線顯示外,其余所有飛線都被自動關閉。


      執行"編輯/移動/移動封裝"命令,如果當前飛線顯示開關處于打開狀態,除了與該封裝相連接的飛線自動顯示外,其余所有飛線都被自動關閉。


      當飛線策略為"最短樹"時,飛線的起始終止點是變化的。我們知道,最短樹飛線并不是按照網絡表中引腳的連接順序來顯示飛線的,而是根據封裝引腳的實際位置經最短樹計算后再決定一個網絡中封裝引腳的連接順序;當一個封裝的位置發生變時,依照最短樹理論計算出的連接順序也會發生變化,也即飛線的起始和終止點會發生變化,因此,在"最短樹"策略下移動封裝時,與該封裝引腳相連接的飛線會隨著封裝位置的變化而變化,這就是所謂的動態飛線。


      動態飛線采用就近找點連接入網和保證整個網絡連接長度最短的飛線策略,所以,動態飛線連同最短樹飛線總長度為我們布局時提供了相對最佳的判斷標準。


      具體地說:布局時,我們通過下述方式來確保動態飛線狀態下布局的有效性。


      (1)在整板范圍內快速移動一個封裝,如果與這個封裝連接的飛線不發生大的變化,說明與這個封裝引腳連接的電網絡中結點數少,近于一一對應的連接,這個封裝的位置不能任意放置并有較高的定位優先級,參照屏幕右下角顯示的飛線長度可以找到該封裝的最佳放置位置。


      (2)在整板范圍內快速移動一個封裝,如果與這個封裝連接的飛線變化比較大,說明與這個封裝引腳連接的電網絡中結點數多,這個封裝不一定非固定放置在某個位置并具有較低的定位優先級,可以按照其他一些判別準則(如布局是否美觀等)并參照屏幕右下角顯示的飛線長度找到該封裝的相對最佳放置位置。


      (3)移動封裝,右下角顯示的飛線長度最小時放置的位置相對最佳。


      (4)如果兩個封裝不論怎樣移動位置其間的飛線連接關系不變,說明這兩個封裝間具有強的約束關系,應優先放置在一起;如果一個封裝不論怎樣移動位置與某幾個封裝間的飛線連接關系不變,說明這個封裝與這幾個封裝間具有強的約束關系,應優先放置在這幾個封裝的重心或相對接近重心的位置;如果一個封裝移動位置時飛線可以不斷變化,即總能就近找到連接結點,說明這個封裝與其他所有封裝間具有弱約束關系,這個封裝的位置可以最后確定并且所定的位置可以比較靈活。


      動態飛線無疑是一個功能強大的布局工具,但是,由于每移動一下封裝都必須重新計算相關網絡的最短樹,這需要一定的時間。因此,在低擋PC機或大型設計上使用動態飛線時會感到移動封裝不太靈活。這時,可以通過設置部分飛線模式和控制顯示飛線網絡的接點來解決這個問題。


      動態飛線狀態下移動封裝時,按R鍵可以調整飛線的重顯頻率。重顯頻率分為5個等級,為1時飛線重顯頻率最高,適合于速度較快的機器;為5時飛線重顯頻率最低,適合于速度較慢的機器。


      動態飛線采用就近找點連接入網和保證整個網絡連接長度最短的飛線策略,所以,動態飛線連同最短樹飛線總長度為我們布局時提供了相對最佳的判斷標準。


      具體地說:布局時,我們通過下述方式來確保動態飛線狀態下布局的有效性。


      (1)在整板范圍內快速移動一個封裝,如果與這個封裝連接的飛線不發生大的變化,說明與這個封裝引腳連接的電網絡中結點數少,近于一一對應的連接,這個封裝的位置不能任意放置并有較高的定位優先級,參照屏幕右下角顯示的飛線長度可以找到該封裝的最佳放置位置。


      (2)在整板范圍內快速移動一個封裝,如果與這個封裝連接的飛線變化比較大,說明與這個封裝引腳連接的電網絡中結點數多,這個封裝不一定非固定放置在某個位置并具有較低的定位優先級,可以按照其他一些判別準則(如布局是否美觀等)并參照屏幕右下角顯示的飛線長度找到該封裝的相對最佳放置位置。


      (3)移動封裝,右下角顯示的飛線長度最小時放置的位置相對最佳。


      (4)如果兩個封裝不論怎樣移動位置其間的飛線連接關系不變,說明這兩個封裝間具有強的約束關系,應優先放置在一起;如果一個封裝不論怎樣移動位置與某幾個封裝間的飛線連接關系不變,說明這個封裝與這幾個封裝間具有強的約束關系,應優先放置在這幾個封裝的重心或相對接近重心的位置;如果一個封裝移動位置時飛線可以不斷變化,即總能就近找到連接結點,說明這個封裝與其他所有封裝間具有弱約束關系,這個封裝的位置可以最后確定并且所定的位置可以比較靈活。


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