Curs PAC

Curs PAC

Obiectul cursului il constitue studiul uneltelor(tools) pentru elaborarea de sisteme dedicate. Sistemele dedicate reprezinta un ansamblu hard si soft, la care se mai adauga subansambluri electronice, electromecanice, mecanice si toate acestea indepline cu scop neprecizat. ( sunt dedicate unei aplicatii).

Etape de elaborare a unui sistem dedicat : Un sistem dedicat include o componenta hardware si una software. Pana la un punct proiectarea celor doua componente poate fi facuta independent, dar intru-un final cele 2 activitati trebuie sa mearga 'mana in mana'.

Etape pentru partea de hardware :

- specificatii de proiectare ( parametrii, conditii )

- elaborarea schemei electronice (alegerea componentelor + interconectarea lor ).

- verificarea functionarii prin simulare .

- proiectarea cablajului imprimat .

- realizarea prototip-ului

- productia de serie

Etape pentru partea software :

specificatii de proiectare

- elaborarea aplicatiei software

- depanarea si verificarea aplicatiei prin simulare

- incarcare si verificare pe componenta hardware

- productia de serie

In mod concret si ca suport pentru curs vom studia mediul de proiectare PROTEL (hardware) si respectiv MICROVISION (software) - IDE - integrated.

PROTEL (HARDWARE) - un mediu integrat de proiectare si manipulare de documente a proiectelor electronice de la conceptie la placa echipata.

Operatii pe care le efectueaza Protel-ul :

- captarea schemei electronice(schematic capture), alegerea componentelor dintr-o bibloteca si interconectarea lor intr-o schema.

- simularea functionarii circuitului elaborat

- proiectarea automata a cablajului imprimat ( cu unul sau mai multe straturi ), conform specificatiei fabricantului .

- dupa proiectare este posibila analiza integritatii semnalelor.

COMPONENTELE MEDIULUI PROTEL:

- SMART TOOL - include toate uneltele de proiectare si care pot fi accesate printr-o interfata grafica utilizator.(GUI)

- SCHEMATIC EDITOR -editor de scheme

- MIXED SIGNAL CIRCUIT SIMULATOR

- PLD (Programabil logic device)

- PCB ( Printed circuit board) Placement si Routing

- PCB signal integrity analysis- analizarea integritatii semnalului.

- SMART DOC - aceasta componenta realizeaza managementul documentelor ( aceasta poate fi Word, Scheme, rezultate ale unui simulator, desene mecanice ), toate documentele sunt stocate intr-o singura baza de date- Design Data Base, documntele pot fi oricand exportate sau importate.

- SMART TEAM - este o tehnologie care faciliteaza proiectarea in echipa.Fiecare membru al echipei poate lucra in acelasi timp cu aceiasi baza de date in mod confidential. Accesul membrilor la baza de date este controlat, in care se pot specifica drepturi de acces. protel supervizeaza ce documente sunt lucrate de fiecare membru al echipei si previne suprascrierea accidentala.

- BIBLOTECA PROTEL - Library- care include -

- simboluri pentru componente electronice

- amprente pentru componente electrice (foot print)

- modele pentru simularea componentelor electronice

Protel permite crearea propriilor componente.

Toate aceste 'unelte' si componente pot fi accesate dintr-o singura interfata grafica utilizator flexibila si configurabila - Design Explorer

- Tehnologia Smart Tool - Aceasta aplicatie este o arhitectura de tipul client server care separa interfata utilizator(clientul) de diferitele unelte(server).

Diferitele Tools-uri nu sunt concepute ca aplicatii de sine statatoare.

Design Explorer este o aplicatie care permite :

- in exterior interactiunea cu utilizatorul prin intermediul unui panou de navigatie,

meniu-uri, tools-uri, shortcut.

- in interior este platforma la care se interconecteaza serverele.

Cand un server este conectat, acesta informeaza Design Explorer ce functii(procese) include si resursele pe care le utilizeaza serverul(meniuri, toolbar si shortcut-uri)

Cand utilizatorul selecteaza din Design explorer o anumita resursa, aceasta transmite un mesaj server-ului corespunzator pentru lansarea procesului aferent.

Servere in Protel - server-ul este un modul soft care adauga o noua functionalitate cu o complexitate variabila.Fiecare server este de fapt cate un DLL (Dinamic Link library) . In Windows, un DLL este o bibloteca de functii si proceduri, care poate fi utilizata de orice aplicatie sau de alte DLL-uri.

Mediul Windows este astfel structurat incat apelarea de catre aplicatie a unei functii proces dintr-un DLL este la fel de simpla si de rapida ca si la apelarea unei functii din interiorul unei aplicatii. In Protel functiile si procedurile din fiecare DLL sunt disponibile direct utilizatorului prin meniurile Tool-Bar din Design Explorer.

Functionalitatea DLL-urilor se extinde spre alte DLL-uri printr-un "open" API.

API defineste cum pot fi utilizate functiile si procesele dintr-un DLL.

OPEN semnifica faptul ca aceste DLL-uri sunt publice.

API include functii chiar si mai puternice decat cele accesibile utilizatorului direct prin Design Explorer.

Serverele Protel pot fi clasificate astfel :

servere editoare ( vizualizare de documente )

servere wizard ( obliga la parcurgerea unui nr de ferestre cu intrebari )

servere OLE ( Object Living Embeded ) OLE este o tehnologie de schimb de informatii la nivel inalt. Exemplu: Design Explorer este un OLE Controller iar Microsoft Word sunt OLE servere.

Aceste servere nu trebuie instalate in Design Explorer, ele vor fi cautate pe calculator si apelate daca sunt gasite.

Personalizarea aplicatiei Design Explorer (Custom) - Design Explorer poate fi complet personalizat de catre utilizator.Pot fi personalizate toate meniurile toolbar si shortcut, pot fi create noi resurse. Tot ce se executa in Design Explorer se realizeaza de catre procese. Procesele sunt accesate prin intermediul resurselor. La instalare definirea resurselor sunt incarcate in Design Explorer si memorate intr-un fisier comun ( *.RCS).

Meniurile sunt compatibile Windows si acestea accepta taste scurte.

Toolbar-urile pot fi plasate oriunde.pot fi create noi Tolbar-uri care fac legatura cu orice proces disponibil din Design Explorer. Fiecare editor include cel putin o tabela cu taste scurte. Tastele scurte pot fi legate direct la procese sau la un meniu.Fisierele de tip RCS contin definitii pentru meniurile , toolbar-urile si tastele scurte definite initial.Acestea se numesc resurse ale sistemului si nu pot fi sterse sau personalizate.

Procesele : sunt aplicatii soft care executa o secventa de operare mai simpla si mai complexa.Procesele sunt lansate prin intermediul resurselor Design Explorer. Meniurile toolbar si cheile scurte se mai numesc lansatoare de proces. Fiecare proces este identificat prin identificatoare de procese care este de forma : nume server : nume proces.

Procesele sunt lansate prin transmiterea identificatorului de proces catre serverul respectiv.Serverul vaexecuta acest proces.Procesele in Design Explorer sunt parametrice, adica fiecare proces are un set de parametrii care indica modul in care trebuie executat procesul respectiv. Exemplu: - place port (proces)

- library (componente)

- designator (notatia pt. componenta)

- orentation (orientare)

Captarea schemei electronice - este prima operatie cu care debuteaza un proiect si se realizeaza cu 2 unelte : - editorul de documente schema (Schematic Sheet Editor)

- editorul biblotecii cu componente(Schematic Library Editor)

Editorul de documente schema - creeaza, editeaza, verifica si tipareste documentele cu schemele din componenta unui proiect.aceasta unealta include si utilitatile necesare pentru verificarea regulilor de conectare electrica, simulare de rapoarte si crearea desenului schemei.

Editorul biblotecii cu componente - acesta creeaza, editeaza si manipuleaza biblotecile cu componente.Are capabilitati cu editorul de documente schema, dar si posibilitati specifice pt. crearea componentei si manipularea biblotecilor.

Capabilitati privind captarea schemei electronice

-Pot fi generate proiecte cu un singur document, proiecte multidocument si proiecte ierarhice.

-Amplasarea unui proiect nu este limitata decat de capacitatea de stocare a calculatorului.

-Dimensiunile documentului de la A0 la A4 + dimensiuni definite de utilizator standard european si standard american.

-Marginile si indicatorul documentului pot fi personalizate.

-Navigatia intre documentele unui proiect se face cu Design Explorer.

-Protel-ul utilizeaza Grila Electrica - prezenta acestuia face ca, cursorul sa faca salt in punctele de conectare electrica a diferitelor elemente.

-Conexiunile intre diferitele componente se mentin atunci cand acestea sunt deplasate

intr-o pozitie in documentul electronic.

-Grupuri de documente pot fi selectate si manipulate cu comenzi tipice windows ( Cut, Copy, Paste, Clear )

-Selectiile pot fi copiate in clipboard si lipite in alte aplicatii windows.

-Exista optiuni puternice de editare modificarea globala a atributelor.

-Componentele pot fi cautate si plasate direct din editorul documente schema.

-Exista optiunea de plasare Array

-Exista unelte de aliniere a componentelor, respectiv plasarea pe grila-(nu cea electrica)

-Exista unelte pt verificarea electrica a proiectului. Aceste reguli pot fi modificate de catre proiectant.

Fundamente ale captarii schemei electronice

Captarea schemei electronice este procesul de transformare a componentei proiectului sub forma unei scheme sau diagrame utilizand un mediu de proiectare asistata pe calculator.Modelarea componentelor sunt organizate in bibloteci. Editarea componentelor se face la nivelul biblotecii si nu in documentul schema.

OBS : Orice componenta plasata in document este memorata in acelasi timp intr-o memorie de lucru-cache.Cand documentul schema este salvat, toate componentele utilizate in acel document sunt salvate din memoria cache si atasate fisierului document sub forma unei mini-bibloteci.La deschiderea documentului are loc procesul invers.Continutul mini-biblotecii (cache-ul) poate fi actualizat cu continutul biblotecilor sursa.

Conectivitatea in Protel

O caracteristica importanta a editorului de dcocumente este faptul ca utilizeaza conectivitatea. Conectivitatea este capacitatea softului de a recunoaste legatura fizica dintre obiectele dintr-un document schema precum si abilitatea de a asocia conexiunile electrice ce exista intre diferitele documente schema dintr-un proiect multi document .

Conectivitatea permite editorului de documente schema, sa genereze :

- Lista de conexiuni-net list- care este utila din 2 motive :

-pt transferul informatiilor catre editorul PCB

-permite realizarea verificarii regulilor electrice

Obiecte electrice utilizate intr-o schema

Intr-o schema electronica se utilizeaza :

- linii de conexiune, - pt semnale si tensiuni

- magistrale - place bus- grupuri de conexiuni

- intrari de magistrala,

- jonctiuni - junction-punct in desen

- directive de pini neconectati

- atribute pt cablaj - atributele fiecarei conexiuni

- identificatori de conexiuni-utilizati prin a indica conexiuni electrice care nu sunt fizic realizate .

Identificatori de conexiuni:

- etichete de connexiuni

- porturi care indica conexiuni  intre 2 documente schema

- intrari document  care permit indicarea de conexiuni la un document de rang inferior

- porturi de putere- simboluri speciale ce reprezinta o conexiune de alimentare .

- pini ascunsi- sunt automat conectati intre ei toti cei care au aceiasi denumire si sunt automat conectati la toate conexiunile cu acelasi nume.

Utilizarea conectivitati se face prin 2 metode:

- conectarea  fizica - plasarea in contact a punctelor fierbinti a 2 obiect electrice

- conectarea logica - prezenta in document a ident de conexiune.

Reguli privind conectivitatea

Reguli privind realizarea conectivitatii fizice :

- fir cu fir - fire a caror capete se ating la orice unghi sau care se suprapun poliniar se considera conectate electric. Nu se considera conectate firele in cruce sau care se termina perpendicular.

-fir cu magistrala- magistralele nu reprezinta conexiuni electrice, cu toate ca au puncte "fierbinti" si pot fi deplasate, pentru ca indica conexiunile electrice se utilizeaza etichete de conexiuni pt fiecare intrare de magistrala.

- fir cu pin - pinii care ating capete ale firelor la orice unghi se considera conectate .

- eticheta la fir - trebuie plasate etichete pe aceiasi grila vertical sau orizontal.

- pin la pin - 2 pini pot fi considerati conectati electric cand sunt in contact fizic la orice unghi.

Verificarea proiectului

Aceasta operatiune are drept ca scop verificarea conexiunilor electrice din schema electronica. Exista unelte care permit acest lucru, iar rezultatul il constitue un raport in care sunt semnalate diferitele erori - ERC Report.Un asemenea report este o lista de valori electrice si logice precum si avertizari.Acolo unde nu se doreste verificarea regulilor electrice si logice se utilizeaza directiva Supress ERC.Specificarea regulilor pt. verificarea electrica si logica se face prin folosirea matricei de conditii.

INPUT

OUT

GND

G - Green - OK

R Red - N - OR

Legatura cu editorul PCB

Editorul PCB aplicatia din Protel permite realizarea cablajului imprimat- Printed Circuit Board. Protel-ul asigura o sincronizare intre editorul de scheme electronice si editorul PCB.Aceasta sincronizare consta in faptul ca in schema electronica pot fi specificate prin asa numite atribute pt. cablaj anumite informatii privind cablajul.Aceste informatii sunt valorificate la rutarea cablajului.Exista sincronizare si in celalalt sens, adica anumite modificari operate in cablaj, se reflecta imediat si in schema electronica.

Administrarea proiectelor multidocument

Se intelege prin aceasta procesul de definire si de mentinere a legaturii intre documentele individuale care alcatuiesc un proiect.Aceasta facilitate asigura :

- conectivitate electrica

- suport pt navigatie in scopul accesarii facile a fiecarui document.

- generarea listei de conexiuni - netlist si respective verificarea electrica (ERC)

Structura unui proiect multidocument

Toate proiectele multidocument includ un document master si mai multe subdocumente.

Master-ul este primul in ierarhia proiectului. Prin ierarhie in cazul de fata se intelege relatia existenta intre document master si celelalte documente(subdocumente) din proiect.

Organizarea ierarhica (document master + subdocumente) permite proiectarea functionala conform metodologiei "Top-Down"(de sus in jos) sau "Bottom-Up" (de jos in sus).

Document Master si Subdocumentele

Relatiile intre documentele unui proiect se materializeaza prin asa numitul Simbol Document si reprezinta grafica subdocumentului pe care il prezinta.Un simbol document are atribute (marime,culoare,pozitie), nume-nume fisier atasat.

Asocierea intre documente se realizeaza :

la nivel de proiect prin simbolurile document din documentul Master

din punct de vedere electricprin identificatori de conexiuni-eticheta, porturi.

Conectivitatea in proiectele multidocument

Conectivitatea electrica in proiecte multidocument se realizeaza prin identificatori  de conexiune

Scopul identificatorilor de conexiune

Conectivitatea se creaza la generarea listei de conexiuni a unui proiect multidocument depinde de cum este setat asa numitul scop al identificatorilor de conexiuni.

Posibilitati de setare :  -  conectivitate locala - in interiorul unui document

- conectivitate globala - in proiecte multidocument

- symbol document/port

OBS: Porturile de putere si pini ascunsi realizeaza intotdeuna o conexiune globala.

Metode de structurare a proiectelor multidocument

In Protel sunt mai multe modele posibile de structurare a unui proiect multidocument:

Modelul 1

Conexiunile intre sub documente se realizeaza prin porturi globale - proiect de tip flat , adica toate documentele sunt la acelasi nivel ierarhic.

Modelul 2

Este tot un proiect de tipul falat iar conectivitatea se asigura prin etichete si porturi globale, fata de modelul 1 se adauga si etichete.

Setare se face pe NET LABELS AND PORT GLOBAL

Modelul 3

Proiect cu ierarhie simpla. Se caracterizeaza prin faptul ca un subdocument apare o singura data in proiectul multidocument iar conectarea intre subdocumente se face pe verticala. Un asemenea proiect permite o proiectare pe blocuri. Scopul identificatorilor se selecteaza la ' SHEET SYMBOLS / PORT CONNECTIONS ' 

Proiectarea cablajului imprimat. Capabilitati de proiectare, setarea spatiului de lucru.

 Uneltele pt proiectarea cablajului imprimat sunt:

Editorul PCB - PCB Layout Editor Aceasta aplicatie creaza, editeaza  si verifica proiectul PCB

Editorul de biblioteci PCB - PCB Library Editor Permite editarea si manipularea bibliotecilor PCB  si a amprentelor de componente

Autoruler - Shape based outoruler.  Obiective - terminarea 100% a cablajului, viteza mare de rulare, asigura un cablaj de calitate.

Capabilitati de proiectare

Protelul lucreaza cu o baza de date pe 32 de biti . Aceasta permite proiecte cu componente SMD sau cu componente TROUGH HOLE. Proiecte pe 32 de straturi de semnal, 16 planuri de putere si 16 planuri pt desene mecanice.Protelul asigura sincronizarea intre schema si PCB.dimensiunea maxima a placii 100 x 100 inchi

Se asigura plasarea automata a componentelor dupa lungimea conexiunilor.

Se accepta rutare manuala sau automata pe intreaga placa sau pe portiuni definite de utilizator.Protel include o bibloteca completa cu componente, la un proiect pot fi utilizate si alte bibloteci de schite simultan in mod similar si celor de la desenarea schemei in Componet building Wizard.

In Protel se accepta :

- plasare de planuri poligonale

- planuri de putere divizata

- disponibila actiunea "Relief  Terma"

- sunt generate automat fisiere GERBER

- sunt generate rapoarte

Setarea spatiului de lucru

Inainte de elaborarea efectiva a proiectului se impune efectuarea unei setari a spatiului de lucru :

Coordonatele sistemului - originea absoluta

- originea curenta

- sistem metric sau imperial (mm sau inchi)

- se seteaza grilele : - snap grid

- component grid

- electrical grid

- visible grid

Straturie PCB (fizice si de sistem

Editorul PCB este un mediu stratificat. Proiectul se realizeaza plasand obiecte pe aceste structuri. Straturile pot fi: Straturi fizice de la care se preleveaza informatia pt fabricant sau straturi sistem utilizate doar de mediul Protel .

Straturi fizice : de semnal (cablaj) ,  plan intern , strat overlay, strat soldermask, strat pastemask

- Straturi de putere sau plan intern - alimentary si masa

- straturi solder mask - sau masca de lipire

- straturi paste mask- strat de pasta

Straturile pot fi vazute simultan (prin sticla) iar pt unele operatii pe un anumit strat, acel strat trebuie selectat pt a deveni strat current.

Straturile de semnal

Poarta pe ele conexiunile intre diferite componente.Protel accepta pana la 32 de straturi de semnal.Tot ce se pune in aceste straturi apare ca o arie solida de cupru.

Straturi : - Top , Bottom, Mid- maxim 30

Straturi de tip plan intern "plane"- maxim 16

La aceste starturi se pot conecta diferite conexiuni si pini ai componentelor sunt vizualizate si tiparite in negative, planurile interne sunt utilizate drept conexiuni la masa respective la sursa de alimentare

Stratul "Silkscreen Overlay"

Acestea reprezinta straturile de inscriptionare de sus(top) respective de jos(bottom) si afiseaza conturul amprentelor componentelor, texte, denumiri de componente.

Straturile mecanice

Sunt acceptate cel mult 16 asemenea straturi si care servesc pt. proiectarea subansamblurilor mecanice. Pot contine desenul subansamblului mecanic , cu dimensiuni, cu notatii, detalii de asamblare

Straturile de tip masca - masca de lipire, masca pentru pasta de lipire

Ambele straturi sunt utile in procesul tehnologic de realizare si echipare a PCB. Masca de lipire este utila in cazul procesului de lipire prin val in timp ce masca ptr. pasta de lipire se utilizeaza la lipirea cu pasta a componentelor SMD .

Obiecte primitive

Traseul

-traseele pot fi plasate pe orice strat cu o grosime de la 1,001 - 10.000 mils

-se utilizeaza pt conexiuni pe straturile de semnal pt a defini conturul placii pe stratul mechanic pt a defini conturul componentelor.

-este un obiect dependent de strat

-posibilitatile de plasre sunt urmatoatrele : la 45^o, 45^o cu arc, 90^o, 90^ocu arc, sau la orice unghi.

-attributele unui traseu pot fi modificate individual sau global

Pad-uri

-Sunt zone de cupru cu forma circulara, octagonala, ovala pline sau cu gauri

-Pot fi multi strat sau individuale (simplu strat)

-Pot fi plasate pe oricare strat avand caracteristici diferite pe diferite straturi

-Pot fi libere sau incorporate

Via-suri (treceri) Pot fi multistrat, treceri ingropate

Fills (umplutura) - acestea constituie arii dreptunghiulare de cupru ce pot fi plasate pe oricare strat

Arcele - reprezinta segmente circulare de traseu si sut utilizate pt a indica forma componentelor pe overlay sau pe stratul mechanic.

Siruri de caractere string) - Un string accepta pana la 254 de caractere ASCI extins

Obiecte de tip grup - include un set de primitive astfel definite incat se comporta ca unu singur obiect

Poligoane (planuri poligonale) - sunt arii speciale de cupru care umplu contururi neregulate de pe placa cu cablaj imprimat si care pot fi conectate la anumite conexiuni.

Dimensiunile-reprezinta entitati speciale constand din texte si segmente de traseu , generate automat dupa generareaq unui punct de start si a unui punct de sfarsit

Coordonatele- reprezinta o entitate ce indica amplasamentul unui punct din spatiul de lucru