兩種EDA設計數據共性剖析與轉換

電子設計自動化(EDA)設計軟件的不斷升級與創新，給從事電子電路設計行業的人們帶來了很多的方便與快捷 然而，按照當前電子產品組裝生產的傳統模式，每一個設計在加工制造之前的試生產過程，仍然需要消耗大量的生產準備時間，甚至浪費昂貴的電子元器件.生產模式的落后與設計工具的快速發展并不協調.

PCB元件組裝模擬仿真的可制造性分析在我國乃至國際上還屬于起步階段，且用來設計 PCB版圖的ED人設計工具日趨繁多，加之異構軟件之間所具有的相對獨立性和封閉性，造成了同一領域無法進行合作的尷尬，目前還沒有可以實現將異構的EDA設計文件作為驅動的PCB元件組裝模擬仿真系統.異構的設計文件是PCB元件組裝模擬仿真系統實現其兼容性與普遍性的最大障礙，本文通過對比分析異構的Portel設計文件和 PowerPCB設計文件，發現在異構的存儲結構下，實際隱藏著的是由EDA所決定的參數共性 ，不同的只是它們的描述方法。

1 Protel參數分析

Protel設計文件的描述信息保存于*.pcb文件中，主要參數分為兩大類:一類用來描述元器件的物理參數，如封裝(Geometyr)、型號(Reference)、標號(Symbol),CT,CA,CP等，保存于COMP與 ENDCOMP之間;另一類用來描述 PCB基板的物理參數，如 FT,FA,FP等.其中 CT,FT為線段息,CA,FA為圓弧信息，CP,FP為焊盤信息。

1.1 分析方法

對 Protel設計文件采用逐位變換對比法進行分析，即線性變換關鍵字(如:CT,FP等)下各位數值 保存后在Protel設計環境中再次打開設計文件。通過對比各數值變換前后的物理特性，判斷出各位數值所代表的物理意義.

1.2 分析結果

(1)線段.CT用來描述器件的線段，FT用來描述 PCB基板的線段，例如:

CT(FT)

003976000690100039760006976000100001700000100

其中，主要物理參數為第三位到第八位.第三位和第四位為線段起始點的坐標，第五位和第六位為線段終點的坐標，第七位為線段的寬度，第八位為線段所在的層.

(2)圓弧.CA用來描述器件的圓弧，FA用來描述 PCB基板的國弧.例如:

CA(FA)

00202600075260005000023020623042610000170001

主要物理參數為第三位到第九位.其中第三位、第四位為圓弧圓心坐標;第五位為圓弧半徑;第六位為圓弧起始角度;第七位為(N1弧終止角度;第八位為圓弧線段寬度 ;第九位為圓弧所在層.

(3)焊盤.CP用來描述器件的焊盤，FP用來描述 PCB基板的焊盤.例如:

CP(FP)

00317600068760006000060000160000600001600006000013700003495090

000200001000010000100004111111111

其中，第三位、第四位為焊盤中心點的坐標;第五位、第六位為頂層焊盤在X方向和Y方向上的偏移;第七位為頂層焊盤形狀代碼;第八位、第九位為中間層焊盤在 X方向和Y方向上的偏移;第十位為中間層焊盤的形狀代碼;第十一位、第十二位為底層焊盤在 X方向和Y方向上的偏移;第十三位為底層焊盤形狀的代碼;第十九位為焊盤旋轉的角度;最后一位為焊盤的下標.

(4)其他，元器件的封裝、型號、以及標號在 COMP與 ENDCOMP描述段的開始部分便可讀取。

2 PowerPCB參數分析

2.1 分析方法

與Portel不同,PowerPCB設計文件在每個說明標志符下都有若干行以，REMARK*為標志的說明信息 ，用來說明不同位數所描述的具體信息.

2.2 分析結果

(1)*LINES*.PowerPCB設計文件中的*LINES.主要描述了基板輪廓線、二維線型參數以及銅泊的填充信息等.每一截的線型描述都由兩位數字或 8位數字組成.其中，兩位數字描述了基板上線段的點信息，由兩個緊相連的點可以完成一條線段的讀取;8位數字描述的是基板上的圓弧信息.

(2)*TEXT*.*TEXT*描述了PCB基板上的所有字符信息.

(3)*PART*.*PART*部分主要包含了有關器件的型號與標號信息，且根據該部分提供的型號，可以判定，其中所給出的坐標信息以及旋轉角度，就是器件在設計文件中具體的坐標信息與旋轉角度.

(4)*PARTTYPE*.PARTTYPE*部分主要提供了器件的封裝與型號對.根據*PART*中所提取的(型號，標號)對，就可以按照標號，在 .PARTTYPE.下查找并保存器件所對應的封裝名稱.

(5)*PARTDECAL*二 PARTDECAL.部分主要描述了電子器件的物理形狀，它由線段信息字符信息以及焊盤信息組成.*PARTDECAL*中首先給出的是所有的線段信息，這部分參數的提取與 *LINES*中參數的描述相同，所不同的是 *LINES*中描述的是 PCB基板上的線段信息，而 *PARTDECAL*描述的是元器件上的線段信息.

焊盤坐標信息以T為標志符，其后兩位數值為該焊盤中心坐標.對于所有焊盤，他們的物理結構不一定完全相同，這取決于每個 PAD描述塊第一行的第二位參數.若第二位參數為 0，且只有一個 PAD描述塊 ，那么表示所有焊盤的物理參數都由該 PAD描述塊給出;若第二位除 了為 0的 PAD描述塊，還有其他數值的PAD描述塊存在，那么以這個數值為下標的焊盤，其物理參數就由該PAD描述塊給出，器件其他焊盤的物理參數仍由第二位為0的 PAD描述塊決定.

3 Protel與PowerPCB設計文件參數的共性

Protel設計文件與 PowerPCB設計文件中都包含了元器件與PCB基板的所有物理單元(如封裝、型號、標號、線段、圓弧、焊盤等)的參數描述但參數的保存格式與屬性卻不盡相同。

在保存格式方面，Protel設計文件每個器件的所有物理參數描述都保存于標志符COMP和ENDCOMP之間.且其中每個物理單元都有關鍵字標識，如 CT,CP等.它的PCB基板參數緊踉器件描述之后，在對 Protel的設計文件分析的過程中，順序分析即可.而PowerPCB設計文件則不同于Protel設計文件單一線形的組成格式，它的各模塊之間是一個十分復雜但又有規律可尋的網狀結構.例如，為了得到一個器件的所有物理參數，首先要在 *PART*下找到型號與標號的對應關系，以及器件的坐標與旋轉角度;然后在 *PARTTYPE*下找到標號與封裝的對應關系 ;最后在 *PARTDECAL*下找到這個封裝名稱，讀取該封裝的物理參數.這樣才可以讀取到這個器件的所有物理參數.

除了參數保存格式不同之外，同一個物理單元的參數屬性也不相同，例如，在 Protel設計文件中描述圓弧的主要參數有圓弧的圓心坐標、圓弧所在圓的半徑、圓弧的起始角度、圓弧的終止角度、圓弧線條的寬度、圓弧所在的層等.在PowerPCB設計文件中圓弧的描述使用了8位數據，假設它們分別是 XI,Yl,AB,AA,AXI,AY1,AX2和 AY2，其含義如圖 1所示.

那么對照于Protel設計文件，[(AX1+AX2)/2,(AY1+AY2)/2〕表示國弧所在圓的圓心坐標，(AX2-AX2)/2表示圓弧的半徑，AB表示圓弧的起始角度，AB+AA表示圓弧的終止角度.而圓弧線條的寬度，以及回弧所在的層，可以由PowerPCB中該圓弧所屬的線型信息中直接獲取.

4 異構EDA轉換接口

Protel與PowerPCB設計文件可用統一的數據格式表示.根據這一結論，設計異構 EDA轉換接口，它以不同結構的EDA設計文件作為驅動，將線段、圓弧、焊盤以及器件基本信息等主要參數進行提取，并轉換成同一種格式的中間文件.其流程如圖2所示.

中間文件包含了器件以及 PCB基板的所有非電氣特性的參數，利用這些參數，就可以實現 PCB元件組裝流程仿真 取代傳統組裝過程中試生產的關鍵步驟.

5 結論

異構 EDA數據共性參數的提取轉換不僅是實現減少電子組裝生產準備時間、提高產品的導人率的關鍵技術，更主要的意義是它填平了異構 EDA設計軟件之間的鴻溝.常用的EDA設計軟件有 Protel,PowerPCB,Mentor,OrCAD,VeriBest等，目前已經實現了對 Protel與 PowerPCB設計數據的轉換 ，做到了存儲格式上的統一，進而實現了對這兩種類型的PCB設計文件及其工藝流程的模擬仿真，其他設計軟件的數據格式仍需繼續分析.