2001: интеграция проектирования в CADdy—Электроника и CADdy—Электротехника

Людмила Галашкина

Основные требования к САПР печатных плат

EDS и микросхемы с переменной логикой

Разработка чертежей КД в среде CADdy EDS

Взаимодействие EDS c базой данных деталей и сборочных узлов

Возможности CADdy TABL

Вряде ранее опубликованных материалов речь шла о намечающейся интеграции процессов проектирования печатных плат и устройств на их основе в рамках прикладных подсистем CADdy EDS—Электроника и CADdy ET—Электротехника (см. КомпьютерПресс № 9’96, «САПР и графика» № 7’98, 11’99, 03’2000). Сегодня уже можно говорить о результатах такой интеграции, а также о реальной автоматизации технологической цепочки проектирования и изготовления подобной аппаратуры на нескольких отечественных предприятиях. Настоящий материал представляет некоторые итоги развития соответствующих подсистем по линии взаимодействия CADdy EDS 8.0 и CADdy ET 17.0 с модулем CADdy TABL—Таблицы, спецификации, перечни.

Целый ряд отечественных и зарубежных САПР, ориентированных на персональные компьютеры, привлекает конструктора современным интерфейсом или наличием эффектных функций проектирования. Проектирование принципиальной схемы, разводку печатной платы или создание фотошаблонов можно выполнить на высоком уровне во многих САПР. Однако по критерию поддержки сквозного цикла проектирования работ все они проигрывают системе CADdy. Поэтому при попытке обеспечить полную технологическую цепочку за счет оснащения разных рабочих мест различными САПР неизбежны потери качества, обусловленные необходимыми операциями конвертирования. Кроме того, от специалистов-конструкторов требуется изучение не только разных интерфейсов, но и различных «идеологий» проектирования, что резко увеличивает затраты на обучение, а также мешает взаимозаменяемости разработчиков.

Основные требования к САПР печатных плат

Перечислим важнейшие, на наш взгляд, технические требования, которым должна удовлетворять современная САПР печатных плат, в порядке их значимости.

1. Полная русификация системы, включая диалоговые окна, меню, подсказки, системные сообщения, Руководство пользователя.
2. Поддержка системой сквозного проектирования — от создания принципиальной схемы и трассировки платы до подготовки выходных данных (фотошаблонов, программ для сверлильных и сборочных автоматов) в реальном времени и в рамках единого проекта.
3. Возможность адаптации к внедренной на предприятии технологии проектирования и производства печатных плат и устройств.
4. Наличие импортных и отечественных баз данных элементов.
5. Наличие функций автоматизированного размещения элементов и автоматической трассировки печатной платы.
6. Наличие интерфейса с имеющимся оборудованием.
7. Автоматизированный выпуск комплекта конструкторской документации в полном соответствии с ЕСКД.
8. Возможности импорта/экспорта с другими аналогичными системами (в том числе — системами для моделирования печатных плат) через перечень элементов и список цепей.

Большинство современных САПР в той или иной степени удовлетворяют вышеперечисленным требованиям. Поэтому следующее требование, которое прямо или косвенно предъявляется к САПР печатных плат — «экономическое», учитывающее соотношение «цена/возможности». И наконец, требования к фирме — продавцу САПР. Как правило, обучение предлагают все поставщики. Важно, чтобы предлагаемый курс обучения включал не только перечисление функций системы, но и методологию ведения проекта. Кроме того, необходима серьезная поддержка пользователей в течение всего периода внедрения системы. Всем перечисленным выше требованиям в полной мере удовлетворяет система CADdy EDS, а компания «ПОИНТ» — генеральный дистрибьютор CADdy в России — обеспечивает широкую сервисную поддержку пользователей (обучение, «горячая линия» и многое другое).

Цель настоящей статьи заключается в представлении некоторых наиболее интересных функций CADdy EDS, которые выделяют эту систему среди всех других САПР в области проектирования печатных плат.

EDS и микросхемы с переменной логикой

Важная особенность CADdy — поддержка проектирования печатных плат, содержащих ПЛИС (интегральные схемы с программируемой логикой). Отличие ПЛИС от обычных микросхем — переменная логика, заранее неизвестная, что не позволяет описать эти интегральные схемы в базе данных. Выражается эта особенность в том, что закрепить за выводом микросхемы постоянную функцию невозможно, поскольку она программируется в зависимости от конкретной реализации. В CADdy существует специальный механизм описания элементов в базе данных, позволяющий использовать преимущества работы с микросхемами, обладающими переменной логикой. При этом — независимо от числа используемых выводов микросхемы в каждом конкретном случае — на плате всегда используется нужный корпус микросхемы.

Описанный механизм доступен любому пользователю CADdy. В настоящее время нашими пользователями выполнен ряд проектов с применением ПЛИС, выпускаемых фирмами ALTERA и XILINX.

Интересен еще один момент, характерный для конструирования печатных плат, содержащих ПЛИС. Его можно условно назвать «инвертированной» технологией конструирования. Если традиционный метод проектирования предполагает вначале создание принципиальной схемы, а затем трассировку платы, то в технологии с использованием ПЛИС удобнее поступать наоборот. Сначала размещают корпуса микросхем и прочих элементов на плате, задают цепи между выводами и выполняют трассировку. При этом в случае с ПЛИС цепи ведут до ближайшего вывода, поскольку программирование функции каждого вывода осуществляется позже. Далее достаточно перейти в окно с принципиальной схемой, в которой она генерируется автоматически, и оформить полученную принципиальную схему в соответствии с правилами (рис. 1, 2, 3).

Естественно, традиционный подход проектирования печатных плат с использованием ПЛИС также возможен. Однако на практике первый («инвертированный») подход оказался удобнее.

Разработка чертежей КД в среде CADdy EDS

Основное преимущество САПР CADdy перед другими аналогичными программными продуктами состоит в том, что она позволяет разработчику проекта получить всю необходимую конструкторскую документацию (КД) достаточно быстро и просто. Благодаря специальным базам данных CADdy, в которые закладывается вся необходимая информация, разные составляющие этой информации используются при создании КД. При этом нет необходимости пользоваться другими программными продуктами.

Иными словами, работая в CADdy, конструктор получает «полноразмерный» набор документации в полном соответствии с ЕСКД. Расскажем о том, каким образом это реализуется на практике.

Во-первых, в рамках CADdy EDS есть модуль двухмерного проектирования CADdy EL5, позволяющий быстро создавать образы логических элементов, корпусов, разнообразные простые детали (панели, шильдики и пр.). В модуль включен стандартный для всех САПР набор функций черчения, простановки размеров, штриховки и прочих функций, необходимых для оформления чертежей. Таким образом, для создания чертежей подобных деталей нет необходимости закупать другие графические программы: все делается в рамках CADdy EDS (рис. 4).

Еще одно преимущество CADdy EDS — возможность быстрого сквозного внесения изменений на любом этапе проектирования и производства печатной платы. Изменения, внесенные в принципиальную схему, автоматически отражаются на печатной плате, и наоборот (а также учитываются во всех выходных данных — фотошаблонах и пр.). Если имеется перечень элементов и список цепей (например, по результатам моделирования схемы с помощью специализированной программы), то по этим данным EDS автоматически синтезирует как принципиальную схему, так и печатную плату.

В последних версиях CADdy EDS стала активно развиваться интеграция системы с фрезерно-гравировальными станками, режущими плоттерами и другим периферийным оборудованием. Существенно расширена база драйверов для выхода на периферийное оборудование. В нее включены практически все производимые сегодня в мире модели фотоплоттеров и фотонаборных автоматов, сверлильных станков, сборочных автоматов и т.д. Можно создавать любые формы печатной платы и получать не фотошаблон, а пленку (путем вырезания). Это означает возможность более широкого использования нехимических технологий в производстве печатных плат. Так, например, надписи на лицевых панелях можно получать не только «электрохимическим» путем (c помощью травления и т.д.), но и выводом на режущий плоттер.

Взаимодействие EDS c базой данных деталей и сборочных узлов

Для автоматизированного формирования таких документов, как спецификации, ведомости покупных (и некоторых других), недостаточно информации, хранящейся в базах данных САПР печатных плат. Для этих документов необходимы дополнительные данные, например характеристики установочных изделий, данные о составе сборочных узлов, используемые детали конструкций, материалы и т.п. Для выпуска заказной спецификации требуются данные о поставщиках и производителях, каталожные номера изделий, цены и прочее (рис. 5-6). В качестве иллюстрации можно привести следующие примеры. Транзисторы и микросхемы могут устанавливаться на радиаторах, под планарные микросхемы устанавливаются специальные прокладки и т.д. Важно, чтобы эта информация автоматически включалась в спецификацию проекта и размещалась в соответствующих ее разделах.

С этой целью в CADdy используется связь между базой данных элементов CADdy EDS и базой данных сборочных деталей и узлов модуля CADdy ET2. Используя функциональные возможности этого модуля, автоматизирован процесс выпуска спецификации на сами печатные платы, а также на содержащие их устройства — панели, блоки, пульты, стойки. Сущность такой автоматизации, если рассматривать конструирование печатной платы, состоит в следующем.

В модуле CADdy ET2 описываются элементы, не входящие в базы данных электроники (крепеж, радиаторы и пр.). Разработчик получает из CADdy EDS перечень элементов, являющийся основой для создания будущей спецификации. Перечень элементов, размещенных на плате (он содержит наименование каждого элемента, его ТУ, тип установки на плату и пр.), автоматически считывается в базу данных текущего проекта, обновляя и дополняя имеющуюся там информацию. В зависимости от типа корпуса при считывании элементов из EDS в ET2 система автоматически определяет состав этого корпуса и распознает необходимость добавления прокладок, радиаторов, крепежа и других конструктивных элементов сборки в будущие спецификации и ведомости. При этом данные об элементах, уже присутствующих на схеме (но не участвующих в составе сборок), не требует дублирования в базах данных модуля ET2.

Если некое изделие всегда поставляется исключительно в виде сборки (с крепежом, радиатором и пр.), то оно описывается в базе данных проекта только в виде одной записи и соответственно направляется впоследствии в тот раздел спецификации, который описывает покупные изделия. Если же изделие представляет собой сборку, но в базе данных ET2 эта сборка не описана как покупное изделие, то конструктор имеет возможность разобрать такой сборочный узел на составные элементы. При этом в базе данных проекта появится нужное число строк (записей, соответствующих элементам сборки с указанием необходимого их числа — крепежных элементов и пр.), а при генерации спецификации каждая такая строка попадет в соответствующий раздел. Далее конструктор дополнительно включает в базу данных своего проекта ссылки на используемую документацию, необходимые детали, стандартные изделия, материалы и т.д.

В результате формируется база данных проекта, которая служит основой для генерации спецификации и других документов (рис. 7). Особо следует отметить, что при внесении изменений в принципиальную схему (и соответственно в перечень элементов) обновление базы данных проекта происходит «нажатием одной клавиши». Система автоматически обнаруживает все изменения, удаляет ненужные данные и добавляет записи о новых изделиях. Генерация собственно конструкторских документов выполняется с использованием модуля CADdy TABL—Таблицы, спецификации, перечни. Кроме того, модуль ET2 позволяет вести базу данных поставщиков (с номерами заказов, ценами, габаритами и т.п.) и базу данных заказчиков.

Таким образом, работая с CADdy, конструктор фактически создает для себя технологическую цепочку, позволяющую автоматизировать процесс выпуска конструкторской документации (рис. 8). При этом в системе EDS создаются сборочные чертежи, схемы отверстий, фотошаблоны и многое другое, а перечень элементов (рис. 9), таблица соединений и спецификации (рис. 10) формируются с использованием модуля CADdy TABL. Ни одна из аналогичных САПР не имеет ничего подобного!

Возможности CADdy TABL

Как известно, комплект документации на устройство, кроме схем и чертежей, включает различные текстовые документы (такие как перечень элементов, таблица соединений, спецификация и др.). Исходные данные для этих документов формируются, как правило, при создании проекта. Естественно, ни одна система генерации выходных конструкторских документов западных CAD-продуктов не поддерживает требования ГОСТ, СНИП, отраслевых стандартов и стандартов предприятий. Подобные проблемы существуют и при работе с САПР в любой другой прикладной области.

Создание модуля CADdy TABL стало ответом на неспособность хороших «импортных» САПР обеспечить выпуск полного комплекта выходной документации в соответствии с российскими стандартами.

Модуль CADdy TABL обеспечивает выдачу конструкторской документации в соответствии с российскими стандартами и включает в себя три составляющие. Это подсистема настраиваемого ввода данных (с импортом из форматов *.mdb, *.dbf, *.xls, *.txt и др.), подсистема преобразования введенных данных (с командами обработки числовой и текстовой информации) и, соответственно, настраиваемая подсистема описания выходных документов с возможностью их сохранения в указанных выше форматах. При этом также настраивается способ группировки элементов (чтобы получить нужный тип спецификации, перечня или таблицы соединений). В процессе генерации выдаваемых отчетных документов допускается ручная корректировка. В модуле имеется механизм автоматического добавления стандартной части документа (например, для спецификации проекта — разделов Документация и Материалы).

Важное преимущество модуля CADdy TABL — его способность выдавать документы на стандартных форматках с автоматическим разделением документа на листы, соответствующей нумерацией, автоматическим заполнением штампов чертежа и пр. Кроме того, модуль TABL может использоваться и в качестве интегрированного в среду CADdy. В этом случае можно использовать ряд дополнительных настроек CADdy TABL, позволяющих ему генерировать векторные чертежи отчетного документа в формате *.pic — внутреннем графическом формате системы CADdy.

Необходимо отметить полную автономность модуля TABL. Это означает, что каждый разработчик, получающий в процессе своей работы любой текстовый файл, файл MS Excel или файл базы данных (в форматах MS Access, DBF, Paradox) может приобрести модуль TABL, сделать необходимую настройку и автоматически формировать все то, что в аналогичном случае выдает система CADdy (например, таблицы соединений, кабельные журналы, спецификации, ведомости покупных и многое другое). Таким образом, выполнив «интересную» часть работы по созданию схемы печатной платы, конструктор может поручить модулю CADdy TABL «неинтересную», но очень трудоемкую работу по формированию комплекта выходной документации на проект.

«САПР и графика» 5'2001