В 1995 г. хорошо известная система разработки печатных плат P-CAD еще раз поменяла владельца - теперь вместе с аналогичным пакетом TangoPRO она принадлежит фирме АС-CEL Technology. В результате ACCEL стала выпускать широкий набор программ, предназначенных для разработки печатных плат различной степени сложности. Дадим их краткую сравнительную характеристику.
TANGOPRO ДЛЯ WINDOWS
В нашей стране наибольшее распространение получили два пакета проектирования печатных плат на персональных компьютерах: P-CAD и OrCAD. Пакет TangoPRO 3.0 должен понравиться пользователям OrCAD, так как он имеет схожий с ним интерфейс. Этот пакет запускается в среде Microsoft Windows версии 3.1 или более поздней; при этом необходим процессор не хуже 386 и по крайней мере 8 Мб ОЗУ; для автоматической трассировки используется сопроцессор, для трассировки сложных плат рекомендуется иметь ОЗУ объемом 16 - 32 Мб.
Пакет TangoPRO для Windows выполняет полный цикл проектирования печатных плат, включающий графический ввод схем, упаковку схемы на печатную плату, ручное размещение компонентов, ручную и/или автоматическую трассировку проводников, контроль ошибок в схеме и печатной плате и выпуск документации. Поддерживается механизм переноса изменений печатной платы на схему и наоборот (Engineering Change Order - ЕСО). Применяется как английская, так и международная метрические системы единиц, причем изменить систему единиц можно на любой стадии работы с проектом, что безусловно облегчает работу с компонентами различных фирм (в других пакетах, например в P-CAD, система единиц устанавливается до начала работы с проектом и в дальнейшем не может быть изменена). Применение 32-разрядной программы повышает точность измерения линейных размеров от 0,01 мм и угловых размеров от 0,1 град (в пакете P-CAD 8.5 разрешающая способность линейных размеров выше, для угловых размеров составляет 1 град). Поддержка текстовых форматов DXF и PDIF описания баз данных позволяет обмениваться информацией с такими распространенными пакетами, как AutoCAD, P-CAD, OrCAD, ViewLogic и др. TangoPRO состоит из следующих модулей.
TangoPRO Schematic - графический редактор принципиальных схем. Имеет удобную систему выпадающих меню, наиболее часто встречающиеся команды привязаны к пиктограммам. Очень удобно, что при размещении на схеме символа компонента в окне выводится его изображение. При этом для цифровых интегральных схем имеются три варианта графики: Normal - нормальная (в стандарте США), DeMorgan - обозначение логических функций, IEEE - в стандарте Института инженеров по электротехнике и электронике (изображение, наиболее близкое к отечественным стандартам).
Схемный редактор легко освоить, так как логика его работы интуитивно понятна. Единственное, что мешает, - применение терминологии, отличной от других программ. Приведем несколько примеров.
Терминология в различных графических редакциях. Из таблицы видно, что разработчики импортных пакетов применяют один и тот же термин лишь для условного графического обозначения символа компонента на принципиальной электрической схеме - по-видимому, у них нет стандартов на терминологию в САПР. Из других недостатков оформления пакета отметим довольно бедный набор собственных шрифтов, не поддерживающих символы национальных языков; шрифты Windows почему-то не используются.
В пакете TangoPRO создаются текстовые описания схем двух типов. Во-первых, в форматах DXF и PDIF для переноса схем в другие программы, такие, как AutoCAD и P-CAD (этого, к сожалению, нет в большинстве других аналогичных пакетов), и, во-вторых, создается для упаковки схем на печатных платах в пакетах TangoPRO, P-CAD и для моделирования в программах ViewLogic (формат EDIF 2 0 0) и PSpice.
TangoPRO РСВ - графический редактор печатных плат. Большое достоинство пакета TangoPRO заключается в возможности передавать в него базы данных схем, печатных плат и библиотек, созданных в последних версиях Р-CAD (начиная с P-CAD 6.0). На рисунке 2 приведен пример печатной платы, переданной в TangoPRO из P-CAD 8.5.
В TangoPRO нет средств автоматического размещения компонентов на плате - но это и не очень нужно, так как в автоматическом режиме хорошо размещаются компоненты лишь однородных цифровых устройств. Вместо этого предусмотрен ряд команд, облегчающих процедуру ручного размещения. Это команды Align component - выравнивание компонентов и Utils Optimize Nets - перестановка секций и логически эквивалентных выводов компонентов для уменьшения общей длины проводников.
TangoPRO Route - автотрассировщик. В базовый комплект поставки TangoPRO входит простейший автотрассировщик печатных проводников QuickRoute, использующий стандартный алгоритм трассировки лабиринтного типа. Он поддерживает только английскую систему единиц и однородную сетку с шагом 10 12,5,20 и 25 мил. (1 мил. =0,001 дюйма). Трассировка производится быстро, но необходима большая ручная доработка. Дополнительно поставляются два более эффективных трассировщика TangoPRO Route и TangoPRO Route 2/4, ориентированные на платы различного уровня сложности с разным количеством слоев. TangoPRO Route трассирует платы, содержащие до 30 слоев, не накладывая других ограничений на сложность проекта (все определяется доступными ресурсами памяти). Процесс трассировки проводников разбивается на три фазы, каждая из которых выполняется за один или несколько проходов. На ранних проходах применяется метод раздвигания и проталкивания проводников (push and shove technology) для быстрейшего завершения трассировки всей платы. На заключительном этапе минимизируются количество переходных отверстий и общая длина проводников. TangoPRO Route 2/4 имеет те же алгоритмы трассировки, но сложность платы ограничена двумя слоями без ограничений на общее количество выводов компонентов или четырьмя слоями при ограничении количества выводов до 4000.
Наибольший интерес представляет автотрассировщик SPECCTRA фирмы Cooper and Chyan Technologies, также поставляемый дополнительно. В связи с тем, что этот автотрассировщик поставляется как с пакетами P-CAD 8.5, так и с Design Center 6.2, он, по-видимому, по эффективности разводки превосходит популярный прежде трассировщик MaxRoute фирмы Massteck Автотрассировщик SPECCTRA функционирует под управлением Windows и относится к новому классу трассировщиков, использующих методы компактного представления графика корпусов, не привязываясь к узлам координатной сети (shape-based Gridless Router). За счет этого снижаются требования к объему ОЗУ и сокращаются затраты времени на разводку. Выпускается несколько модификаций трассировщика SPECCTRA. Трассировщик SPIO предназначен для разработки многослойных сложных плат большого размера. Версии SP2 и SP4 трассируют двухслойные или четырехслойные платы соответственно (в последнем случае общее количество выводов компонентов не должно превосходить 4000).
TangoPRO Library Manager - администратор библиотеки. Библиотеки TangoPRO содержат большое количество символов и корпусов компонентов. Библиотеки легко пополняются с помощью имеющихся графических редакторов, а информация о номерах выводов компонентов, логической эквивалентности выводов и т. п. координируются администратором библиотек. Тем самым исключаются ошибки несогласованного ввода этой информации, возможные в системе P-CAD (если в последней не пользоваться утилитами РС-СОМР или PC-PARTS).
Таким образом, TangoPRO можно рекомендовать для первоначального знакомства с проблемой разработки печатных плат (в этом поможет демонстрационная версия TangoPRO Evaluation). При необходимости выпуска конструкторской и технологической документации по отечественным стандартам рекомендуется использовать P-CAD. Ситуация здесь схожа с пакетом OrCAD, когда большинство его пользователей рисуют схемы средствами OrCAD и затем переходят в P-CAD для трассировки печатных плат и выпуска документации.
ЭВОЛЮЦИЯ СИСТЕМЫ P-CAD
Несмотря на то что система проектирования печатных плат P-CAD регулярно модифицируется, в настоящее время наиболее распространена версия P-CAD 4.5, разработанная в конце 1989 г. Она русифицирована, снабжена обширной графической библиотекой и драйверами для сопряжения с используемым в нашей стране технологическим оборудованием. Поэтому интересно привести основные характеристики последующих версий P-CAD.
Версия P-CAD 5.0 (январь 1992 г.). За счет изменения организации работы с расширенной памятью увеличен максимальный размер схем и плат. В графическом редакторе печатных плат введен текущий контроль технологических ограничений при ручной трассировке платы. Добавлена утилита PC-EZPl ot, позволяющая упростить процедуру подготовки данных для вывода на периферийные устройства. Основное новшество - включение в автоматический трассировщик печатных проводников
команд ручного редактирования печатных плат. Однако этот опыт оказался неудачным и распространение версий пятого поколения было прекращено.
Версия P-CAD 6.00 (июль 1992 г.). С большим интересом встречена версия системы Р-CAD шестого поколения. Она ориентирована на IBM PC/AT с процессорами не ниже 80386
и мониторами не хуже VGA, требует ОЗУ не менее 4 Мб, манипулятор-мышь. Благодаря переходу к арифметике с плавающей запятой на два порядка повышена разрешающая способность графических редакторов и практически сняты ограничения на размер и сложность печатной платы. Основное достоинство новой версии - повышение качества трассировки печатных плат за счет исправления ошибок в алгоритме оптимизации P-CAD 4.5. Кроме того, введен ряд полезных дополнений:
- в графический редактор печатных плат РСВ Editor включены команды размещения компонентов (программы PC-PLACE больше не существует);
- в процессе автоматической трассировки обеспечена возможность просмотра любого фрагмента платы;
- предусмотрена возможность автоматического нанесения размеров на чертежи.
Базы данных символов и корпусов компонентов, созданные в старых версиях системы Р-CAD, конвертируются из 16-разрядного формата в 32-разрядный через текстовый формат PDIF. Конвертация библиотечных файлов осуществляется с помощью программы md5to6.exe при наличии файлов pdifin.exe, pdifo526.exp из версии P-CAD 6.0 и файлов os286.exe, pcadu-til.rpc, up.exe из версии P-CAD 5.0. В фирменной документации специально указано, что обратное преобразование баз данных невозможно. Однако это не так - оно выполняется путем исключения из PDIF-файлов ключевых слов и разделов, отсутствующих в старых версиях, и отбрасывания двух младших разрядов координат объектов. В большинстве случаев, когда не используется сверхразрешение системы P-CAD 6.00, это не вызывает погрешностей.
Версия P-CAD 6.02 (октябрь 1992 г.). Исправлены мелкие ошибки в графических редакторах PC-CAPS и PC-CARDS.
Версия P-CAD 6.07 (июнь 1993 г.). Наиболее существенные изменения внесены в программу автоматической трассировки проводников Autorouter: примерно на 30 - 40% повышена скорость трассировки сложных печатных плат; введена опция Jog Eliminator для ликвидации изломов печатных проводников и замены по возможности двух или нескольких сегментов проводника одним (при этом может быть уменьшено количество переходных отверстий); улучшено качество трассировки планарных компонентов (внесены изменения в процедуру работы со "стрингерами", что позволило уменьшить количество "антенн").
Версия P-CAD 7.0 (октябрь 1993 г.). Прежде всего пользователи оценили усовершенствования в графических редакторах: выпадающие меню перестали исчезать после отпускания кнопки мыши; введены "горячие" клавиши, позволяющие одновременно работать на клавиатуре и с мышью двумя руками; выход в DOS стал возможен из всех приложений; введены шаблоны баз данных, загружающие в новую базу данных типичные параметры по умолчанию (система единиц, шаг сетки и т. п.); появилась возможность редактировать ключевые слова атрибутов без изменения их значения; повышена скорость вычерчивания экрана Кроме того, в графическом редакторе печатных плат РСВ Editor был введен режим редактирования таблицы апертур фотопостроителя, просмотра их в режиме WYSIWYG, контроля зазоров и возможность очистки областей вокруг зон вспышек фотопостроителей. Введены также две новые команды простановки размерностей на чертежах печатных плат и внесены второстепенные изменения в интерфейс системы.
Версия P-CAD 8.0 (сентябрь 1994 г.). Предусмотрена возможность установки P-CAD под управлением Windows (сам пакет P-CAD по-прежнему работает под управлением MS DOS) и сделано более 70 изменений, из которых наиболее существенны следующие:
- разработана утилита PC-WINPLOT, позволяющая просматривать файлы с расширениями имени .pit и выводить их на периферийные устройства средствами Windows;
- создана новая программа автоматического создания файлов корпусов компонентов PC-PARTS на основе прототипов. Для этого символам компонентов с помощью атрибута GFP (Generic Footprint) присваивается имя корпуса-прототипа. Программа pcparts.exe на основании информации, содержащейся в файлах списков связей (имеющих расширения .nit и .хnl) отдельных символов или схем, их содержащих, составляет для них файлы корпусов;
- повышена эффективность автотрассировщика проводников;
- введены команды изменения ширины проводников Edit/Tace Width и изменения типа компонентов Edit/Pin Type;
- в редакторе таблиц апертур Aperture Table Editor допускается редактирование реперных знаков.
Цена этих нововведений - повышение требований к объему ОЗУ: не менее 4 Мб при работе с графическими редакторами схем, 8 Мб - с редакторами печатных плат и 12 Мб для автотрассировки проводников.
Версия P-CAD 8.5 (октябрь 1995 г.). Пакет P-CAD по-прежнему функционирует в среде MS DOS, однако он теперь поставляется не только на дискетах, но и на CD-ROM. Наиболее существенно, что на CD-ROM перенесена полная документация на P-CAD, просматриваемая в среде Acrobat Reader 2.0 (имеются версии для DOS, Windows и Unix). При недостатке свободного места на жестком диске пакет P-CAD можно запускать непосредственно с CD-ROM. Кроме того, создана программа САМ350 для вывода данных на разнообразное технологическое оборудование средствами Windows. Внесены также незначительные изменения в утилиту PC-WINPLOT для просмотра и вывода файлов с расширением имени .plt на периферийные устройства средствами Windows. Пакет P-CAD 8.5, так же как и TangoPRO, полностью совместим с новым автотрассировщиком SPECCTRA.
В пакет P-CAD 8.5 внесено также много непринципиальных дополнений, которые тем не менее упрощают работу с ним. Отметим наиболее интересные из них:
- переработан драйвер DVESA.REX, поддерживающий графические платы мониторов SVGA в стандарте VESA, что ускорило вывод на экран графической информации;
- исправлена ошибка команды Move/ Component графического редактора РСВ Editor: теперь при перемещении компонента курсор не передвигается самопроизвольно к началу его координат (при работе с корпусами больших размеров курсор даже перемещался за пределы окна);
- при выполнении команды просмотра слоев View Layer имеется возможность сделать видимыми/невидимыми сразу все слои;
- графические редакторы пополнились командой просмотра и изменения характеристик объектов Query/Propertie, с помощью которой можно, например, изменить ширину трассы на печатной плате или перенести ее на другой слой;
- обеспечена возможность присваивать цепям на схеме атрибуты, которые затем передаются в базу данных печатной платы. К ним относится, например, атрибут ширины трассы WIDTH, класс цепи NETCLASS, длина проводника LENGTH. Атрибуты цепей вводятся по команде Edit/Net Attr. Программа Design Rules Checking в специальном слое $АТТ выводит сообщение, если фактическая ширина трассы отличается от значения атрибута WIDTH;
- ключевые слова атрибутов компонентов и цепей теперь можно редактировать по командам Edit/Keyword и Edit/Net. Attr. (раньше их нужно было удалять и затем вводить заново);
- упрощена процедура слияния пустот полигонов;
- в редакторе РСВ Editor выводится предупреждающее сообщение при попытке изменить расположение компонентов, зафиксированных по команде Placement/Fix/Component;
- упрощена процедура редактирования размеров, нанесенных на чертежи печатных плат;
- обеспечен вывод в РСВ Editor изображений всех тепловых барьеров (THERMAL) контактных площадок.
В документации на P-CAD 8.5 указано на следующую неточность. Если при установке пакета с помощью программы AUTOLOAD резидентно загружена программа share.exe, то после загрузки первой дискеты появляется сообщение о несуществующей ошибке: Invalid disk... Поэтому перед установкой P-CAD программу share.exe нужно удалить из файла autoexec.bat и перезагрузить компьютер.
В заключение несколько слов о совместимости различных версий P-CAD. Все созданные в ранних версиях P-CAD базы данных (схемы, платы, библиотеки) начиная с P-CAD 6.0 непосредственно передаются в последующие версии. Однако созданные в P-CAD 8.5 базы данных и таблицы апертур фотопостроителей могут быть переданы обратно только в P-CAD 8.0 (обратный перевод баз данных возможен только через текстовые PDIF-файлы с потерей части информации).
Выпуск принципиально новой версии P-CAD для Windows, которая получила название SEQUOIA, намечен на второй квартал 1996 г.
Всеволод Разевиг
