Авторазмещение элементов и автотрассировка печатных плат
- DIY или Сделай сам
Всем привет!
На написание статьи меня подтолкнула программа, на которую я наткнулся в поисках способов автоматизации разработки печатных плат (а упоминаний, тем более статей про неё я на хабре не нашёл). Но, обо всём по порядку.
Итак, конструкция разработана, собрана на макетной плате, проверена в действии. Дальше - печатная плата. Если верить форумам, то многие (в том числе и мои знакомые) используют Sprint-Layout. Но ведь это ручная работа, тот же карандаш и бумажка, только в электронном виде. Зачем все эти ядра процессора и гигабайты памяти, если приходится всё равно работать ручками? Признаюсь, меня это всегда коробило.
Сейчас я расскажу, как добился удовлетворительного для меня результата в автоматическом режиме.
Красивая картинка для привлечения внимания
А использовал я связку Proteus плюс TopoR Lite.
Сразу скажу, что к данным продуктам имею отношение лишь как пользователь и ни в коем случае не рекламирую их. Тем более, что Proteus можно спионерить найти на просторах интернета (конечно же в ознакомительных целях), а TopoR Lite бесплатен (с некоторыми ограничениями).
Почему именно эти программы?
Изначально пользовался Proteus. Не помню, с чего началось, но меня вполне устроило: можно рисовать схемы, моделировать работу, разводить платы. Первые два получались хорошо, последнее не нравилось, искал идеал.
Я пытался рисовать схему в Eagle. Но то ли я рукожопый, то ли нужны особые привычка и сноровка, в общем, мне не понравилось. Сначала я долго не мог понять, как добавить элемент. Потом оказалось, что нужно подключать библиотеки с необходимыми элементами. А откуда я знаю, как называется библиотека, если я и названия элемента-то не знаю (например, разъёмы я ищу исключительно по картинкам). В Eagle по умолчанию не оказалось нужных мне Attiny2313 и Atmega328. Пришлось гуглить/скачивать/копировать нужную библиотеку. Ну и шины питания в Proteus подключены сразу (и даже эти пины у микросхем скрыты, чего внимание отвлекать), а тут пришлось раскидывать их явно. Итогом через полчаса тыканий оказалась одна микросхема, подключенная к питанию.
Я пытался рисовать в DipTrace. В принципе, рисовать удобно. Однако нет (или не нашёл) симуляции работы, мне это нужно и для отладки схемы, и для отладки программ МК. Взгруснул и вернулся в ISIS.
Зачем внешний трассировщик TopoR, если в ARES есть встроенный? Он уныл. Те цепи, которые не может развести, он просто бросает. Если с двусторонней разводкой этого почти не происходит, при односторонней и минимальных габаритах платы получается ужас. А поскольку текстолит у меня односторонний, да и делать двусторонние платы сложнее, я решил - хочу с одной стороны плюс перемычки.
Итак, предлагаю рассмотреть средства автоматизации на стандартном примере из Proteus 8 - Thermo.
Схема:
Переходим в ARES, удаляем всю ту красоту, что наделали хитрые создатели Proteus и нажимаем на Auto-placer. Тут открывается ещё один недостаток этого инструмента: он умеет помещать компоненты только на одну сторону платы (я полчаса потратил в поисках решения, пока в справке не прочёл, что это невозможно). Т.е. если вы используете и SMD корпуса, и обычные и хотите, чтобы они были с разных сторон платы - придётся ручками перемещать компоненты с одной стороны на другую, причём каждый по-отдельности.
Вот что получается:
То есть 43 дорожки он не развёл и придётся делать перемычки.
Что ж, давайте опробуем TopoR.
Опять же нажимаем Auto-router, там Export Design File и сохраняем. В TopoR Импорт -> Specctra и открываем файл. Теперь надо немного настроить. В Параметрах дизайна (F4) удаляем лишние 14 слоёв, в Ширине проводников ставим от 0,3 до 0,6 мм. Нажимаем кнопку Автотрассировка, в настройках галки Переназначить функционально эквивалентные контакты компонентов (на всякий случай: мне показалось, что данная опция не совсем работает или даже совсем не работает), Однослойная трассировка и жмём кнопку Запустить. Трассировщик автоматически сохраняет лучшие варианты, которые потом можно добавить в проект. Трассировка закончится только после нажатия кнопки Остановить. Обращу внимание, что перемычки расставляются автоматически, и даже размещаются контактные площадки под них. Я дождался, пока количество переходов не достигло 30 (т.е. 15 перемычек):
15 перемычек против 43 в ARES - гораздо лучше!
Потратив 5 минут и чуть переместив компоненты/раздвинув границы платы можно получить 10 переходов (5 перемычек), что уже допустимо:
А как по мне - 5 минут перемещать уже накиданное гораздо веселей, чем с нуля всё раскладывать по плате.
Белые кружочки - нарушения DRC (дорожки/компоненты расположились слишком близко). Не беда - вручную чуть передвинем эти самые компоненты и дорожки и нажмём F7 - они аккуратно перепроложатся, ошибки устранены (впрочем, я видел, как эта самая F7 глючит: после очередного нажатия ложит одну из дорог поверх нескольких других, а потом ругается об ошибке).
Специфичная для TopoR кривизна дорожек веет тёплой ламповостью и напоминает про времена, когда платы разводили карандашом на листочке в клеточку, а на текстолите рисовали нитрокраской/нитролаком и иголкой/шприцем/пастиком гелевой ручки. Лично меня это прёт.
Когда результат получится удовлетворительный, можно либо экспортировать плату, либо распечатать прямо из программы (есть даже галочка Зеркальное отображение, видимо специально для ЛУТ).
Пример реальной платы:
Полигоны в TopoR рисовать можно, причём сплошные/штрих/сетка, но я про них забыл. На этой плате нарисовал их маркером для дисков. Штрихованные пятачки - как раз перемычки.
Буду рад, если статья помогла кому автоматизировать нудные процессы. Буду благодарен, если расскажете про более удобные инструменты для авторазмещения и автотрассировки (особенно авторазмещения).
Программа DipTrace представляет из себя систему автоматизации проектных работ (САПР) для создания и трассировки печатных плат (PCB). Программа DipTrace обладает достаточно удобным интерфейсом среди программ, специализирующихся на создании принципиальных схем и трассировки печатных плат. Для большего удобства в процессе рисования, разводки схем и плат, в программе использован режим подсветки редактируемых и связанных с ними радоэлементов.
Описание программы DipTrace 2.1
В программе имеются 4 модуля:
- DipTrace – разработка печатных плат, разводка, как в ручном, так и в автоматическом режиме;
- Schematic — рисование принципиальных электронных схем;
- SchemEdit — редактор самих компонентов.
- ComEdit — редактор корпусов радиоэлектронных компонентов;
В редакторе радиокомпонентов и их корпусов применен многослойный режим проектирования. Так же есть возможность рисования и разводки радиокомпонентов и корпусов на базе готовых шаблонов. Допускается создание корпусов с различными параметрами (число ножек, расстояние между ними), которые впоследствии можно будет изменять непосредственно в PCB.
Схемотехника поддерживает проектирование многостраничных схем. С помощью общей шины выполняется переход с одного слоя на другой слой. Слои объединены межстраничными переходами. Созданная принципиальная схема переводится в печатную плату путем выбора соответствующего пункта меню или нажатием «горячих» клавиш. Получена в итоге плата представляет собой корпуса компонентов с электрическими связями.
В ручном режиме трассировки в DipTrace выполняется подсветка всех выводов радиоэлементов сети и автоматическое скрытие уже разведенных связей. В режиме редактирования уже разведенных трасс допускается перемещение части проводников с сохранением углов 90 и 45 градусов либо произвольное, изменение ширины, перемещение из одного слоя в другой и т.п. Автоматическая разводка в DipTrace выполняется с помощью встроенного трассировщика Simple Router.
Печать печатных плат и принципиальных схем на принтер осуществляется в любом необходимом масштабе. Программа осуществляет экспорт плат в форматы Gerber, N/C Drill, DXF. Для программы Gerber есть возможность разметки технологических отверстий. При выполнении экспорта текста выполняется векторизация с заданным шагом, поэтому можно использовать любой шрифт, имеющийся в программе. Также имеется векторизация и экспорт в Gerber растровых черно-белых изображений.
Специальный режим экспорта обводки в DXF дает возможность создавать печатные платы путем фрезеровки.
В программе DipTrace есть значительное количество библиотек компонентов и корпусов. Типовые библиотеки содержат более 40 тысяч компонентов всевозможных фирм-производителей.
Вам нужно бесплатное средство или программа для проектирования ПП, чтобы реализовать на практике ваш проект? Итак, в этом списке Вам будет представлено 10 лучших программ доступных в интернете и они помогут вам разработать вашу плату с печатной схемой быстрее и легче https://easyeda.com/ ru
Используя EasyEDA вы можете заказать печатную плату. Можно будет спаять все компоненты воедино дома, или же отправить их на завод.
ZenitPCB
Замечательная программа для создания разводки печатных плат, нацеленная на реализацию профессиональных работ. Использовать САПР программу очень легко, что позволяет Вам воплощать в жизнь ваши проекты за короткое время. С помощью ZenitPCB возможно начинать работу и с ввода электрической схемы или с самой разводки.
Это программа позволяет рисовать схемы цепей. Включает в себя библиотеку символов для немедленного начала разработки. Кроме того помимо возможности распечатать ваши наброски, так же Вы можете публиковать свои схемы с помощью копирования изображения в Word файл или сохранить их в формате PNG.
OsmondPCB
Универсальное приспособления для разработки ПП. Она работает в системе Macintosh и включает в себя такие возможности как: неограниченный размер платы, несколько слоев для работы с платой, нумерацию частей, поддержку, как сквозных отверстий, так и поверхностный монтаж и т.д.
Программа для построения схем в ОС Windows. Название программы – аббревиатура от “Базовые принципиальные схемы”(Basic Shematic, прим. Автора). Для упрощения работы встроены только основные функции.
ExpressPCB
Эта программа очень проста для изучения и использования даже новичками.
Программа с открытым исходным кодом для создания схем электронных цепей и ПП. Полезна для всех, кто работает с разработкой ПП.
Работает на Linux и имеет создаваемые средства для создания электроцепей, ввода описания схем, симуляции, разработки прототипа и производства. На данный момент, gEDA предлагает продуманный пакет бесплатных программ для разработки схем, включая ввод описания, изменение атрибутов, генерирование спецификации материалов, список соединения с более чем 20 форматами, аналоговую и цифровую симуляцию, и, конечно же, возможность разработки ПП.
PCBWebDesigner
Бесплатное САПР приложения для разработки и производства электронных изделий. Создание многослойных электросхем с помощью быстрой и легкой в использовании функции. Создание многослойных плат с поддержкой медной заливки и проверка дизайна на ошибки (). Встроенный каталог цифровых компонентов со списком матриалов.
DesignSparkPCB
DesignSparkPCB - самая распространенная программа для создания цепей. Легка в изучении и работе, разработана для значительного уменьшения времени создания от концептуальной до готовой модели. В основе таких уникальных возможностей лежит мощный движок программы.