提高电子系统设计自动化的一种方法

文章摘要： 综上所述，电子系统设计开发的一般过程是： （１）系统规划，功能设计。 （２）逻辑设计，并进行逻辑模拟。 （３）电路设计。根据系统的规模、复杂度选择所使用的元器件。在设计开发的过程中，要缩短设计周期，降低开发成本，主要选择半定制电路和通用的元器件。根据电路的逻辑功能，同时考虑系统集成度和设计成本，确定将哪些电路功能集成到半定制电路芯片中，哪些电路功能可直接采用通用元器件芯片。 （４）设计半定制电路芯片。 （５）设计印刷电路板。将自己设计的半定制电路芯片与通用电路芯片组合成完整的电路，设计印刷电路板。 （６）制作印刷电路板，完成整个系统的制作。 （

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    综上所述，电子系统设计开发的一般过程是：

    （１）系统规划，功能设计。

    （２）逻辑设计，并进行逻辑模拟。

    （３）电路设计。根据系统的规模、复杂度选择所使用的元器件。在设计开发的过程中，要缩短设计周期，降低开发成本，主要选择半定制电路和通用的元器件。根据电路的逻辑功能，同时考虑系统集成度和设计成本，确定将哪些电路功能集成到半定制电路芯片中，哪些电路功能可直接采用通用元器件芯片。

    （４）设计半定制电路芯片。

    （５）设计印刷电路板。将自己设计的半定制电路芯片与通用电路芯片组合成完整的电路，设计印刷电路板。

    （６）制作印刷电路板，完成整个系统的制作。

    （７）测试调试，并最终形成设计开发的新产品，推向市场。

    在现在的技术条件下，ＥＤＡ设计方式已经比较成熟，从逻辑分析模拟到半定制电路设计、印刷电路板设计，都有专门的软件来完成。随着ＰＬＤ、ＦＰＧＡ技术、以及ＰＣＢ板自动布局、布线技术的发展，半定制电路设计、ＰＣＢ板设计已实现了较高程度的自动化，可以简单、迅速地完成设计任务。然而将自己设计的半定制电路芯片与通用电路芯片组合成完整电路输入到ＰＣＢ板的设计软件中去设计ＰＣＢ板，这一步基本上是手工操作，做起来相当繁琐。例如，使用软件ＡＬＴＥＲＡ进行半定制电路芯片的设计，使用软件ＰＲＯＴＥＬ进行印刷电路板的设计。虽然其最新版本（Ｐｒｏｔｅｌ９８、９９）中包含了ＡＬＴＥＲＡ的元件库，但由于半定制电路芯片都是自己设计的，管腿功能和名称不可能统一，所以即使ＰＲＯＴＥＬ中有ＡＬＴＥＲＡ的元件库，仍然不实用。通常的做法是先在ＰＲＯＴＥＬ的元件库中建立或编辑修改芯片的原型，然后使用。而且由于自己设计的半定制电路芯片互不相同，所以对每一个芯片都需要在库中建立修改它的原型；另一方面，半定制电路芯片的管腿很多（一般都有几十个甚至上百个管腿），并且在很多情况下库中所建芯片原型只使用少数几次。建库完成后，还需进行Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ式设计绘制电路原理图。因而这种通常的做法费时费力，效率非常低，已成为制约提高电子产品开发速度的一个瓶颈，具有非常大的改进余地。

2 接口软件Ｐｏｒｔ

    解决这一瓶颈问题，就要将手工作业部分变为自动。解决方案就是在半定制电路设计与印刷电路板设计之间用软件自动接口，使设计好的半定制电路芯片能够直接用于ＰＣＢ板的设计，从而省去繁琐的建库操作，实现从半定制电路设计到印刷电路板设计的自动化。

    以ＡＬＴＥＲＡ（半定制电路设计软件）和ＰＲＯＴＥＬ（ＰＣＢ板设计软件）为例，编写ＡＬＴＥＲＡ与ＰＲＯＴＥＬ之间的接口软件Ｐｏｒｔ，来完成自动输入。图２示出了设计中对瓶颈问题的改进。

    使用ＰＲＯＴＥＬ进行ＰＣＢ设计的步骤是：首先使用Ｐｒｏｔｅｌ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ进行电气原理设计，即用电气图形符号编辑器（Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ Ｌｉｂｒａｒｙ Ｅｄｉｔｏｒ）制作、编辑和管理元器件的图形符号库，用电气原理图编辑器（Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ Ｓｈｅｅｔ Ｅｄｉｔｏｒ）制作、编辑和检查符合电气设计方案的原理图；然后利用编辑好的原理图生成电气连接网络表，以此与ＰＣＢ设计及其他ＥＤＡ工具（ＳＰＩＣＥ、ＥＥｓｏｆ、Ｘｉｌｉｎｘ、ＯｒＣＡＤ等）有机地连接。由此可见，Ｐｒｏｔｅｌ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ依靠电气连接网络表进行数据传输，因此可以考虑跳过Ｐｒｏｔｅｌ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ Ｓｈｅｅｔ Ｅｄｉｔｏｒ绘制电气原理图部分，直接产生用于其他ＥＤＡ工具的电气连接网络表。接口软件Ｐｏｒｔ能直接生成整个电子系统的元器件连接网络表，作为Ｐｒｏｔｅｌ ＰＣＢ设计的输入文件，而跳过了Ｐｒｏｔｅｌ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ绘制原理图的部分。由于现在接口软件Ｐｏｒｔ主要为ＰＣＢ设计服务，所以编写Ｐｏｒｔ时只考虑了生成用于ＰＣＢ设计的电气连接网络表，但是仍保留了与其他ＥＤＡ工具（如ＳＰＩＣＥ、ＥＥｓｏｆ等）传递数据的接口。

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