Введение к работе
Диссертация посвящена исследованию методов автоматизированного плотного размещения разногабаритных электронных радиоэлементов (ЭРЭ) и созданию программного комплекса автоматизированного размещения радиоэлементов входящего в состав системы автоматизированного проектирования плат печатного монтажа.
Актуальность темы. Автоматизация процесса проектирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и вычислительной техники (ВТ) является составной частью перспективной концепции автоматизации всего цикла производства - CAD / САЕ / САМ (Computer Aided Design / Engineering I Manufacturing). При ручном проектировании платы средней сложности, проект создается в течении одной-двух недель, однако объемы данных, которыми приходится оперировать в процессе проектирования более сложной РЭА, резко увеличивают трудозатраты проектирования, порой до такой степени, что ручное проектирование становится практически неприемлемым. Автоматизация проектирования на низком уровне (применение специализированных графических редакторов, автоматизация элементарных одношаговых действий) сокращает время разработки проекта, но объемы и требуемые темпы разработки проектов могут быть достигнуты лишь автоматизацией ряда этапов, относящихся непосредственно к проектированию топологии РЭА и ВТ.
Проектирование топологии состоит из размещения ЭРЭ на печатной плате (ПП) и трассировки соединений между ними. В известных системах автоматизированного проектирования (САПР) преобладает последовательное проведение этапов размещения и трассировки, накоплено и используется большое количество методов и алгоритмов размещения и трассировки. Тем не менее, размещение разногабаритных элементов при большой плотности ЭРЭ на плате недостаточно исследовано и трудно поддается автоматизации из-за противоречий между достижением трассируемое соединений по полученному размещению и размещением всех элементов на плате.
Цель диссертации состоит в исследовании и разработке методов и алгоритмов размещения элементов, способствующих качественному проведению трассировки по результирующему размещению при высокой плотности разногабаритных ЭРЭ на плате и создании программного комплекса автоматизированного плотного размещения разногабаритных ЭРЭ на основе разработанных методов.
Основные результаты диссертации состоят в следующем.
). Разработан метод построения последовательности размещения ЭРЭ основанный на анализе межэлементных связей. Разработан алгоритм размещения ЭРЭ по последовательности, позволяющий прогнозировать и корректировать процесс размещения.
-
Предложен ряд экспериментально подтвержденных критериев оценки последовательности размещения, непосредственно влияющих на качество размещения ЭРЭ.
-
Разработана техника оптимизации последовательности размещения на основе оценки связей ЭРЭ.
-
Предложен итеративный метод отображения начального размещения в разногабаритное размещение, удовлетворяющее технологические требования.
5. На основе выполненных исследований создана система (комплекс
программ) размещения ЭРЭ на печатной плате. Система интегрирована в
промышленную САПР печатных плат P-CAD с целью повышения качества
размещения и упрощения его проведения по отношению к модулю
размещения PC-PLACE системы P-CAD.
Нйаизна ^результатов. Разделение проектирования топологии печатных плат на два последовательные этапы (размещение элементов на ПП и трассировка соединений) требует введения критериев оценки размещения по связности элементов ввиду предстоящей трассировки. Единственным адекватным критерием является лишь сама трассировка, но ее применение в качестве критерия во время размещения практически неприемлемо. В диссертации впервые предложен метод, позволяющий на основе глобального анализа межэлементных связей определить очередность размещения ЭРЭ на плате. При построении очередности минимизируется скопление моделей цепей на текущем участке последовательности и они равномерно распределяются по всей ее протяженности.
Разработан оригинальный алгоритм размещения элементов на ПП по построенной последовательности, дающий возможность прогнозировать ход размещения, так как известны ЭРЭ, которые будут размещатся непосредственно после размещаемого элемента. Впервые предложен локальный критерий оценки качества размещения, включающий влияние пока неиспользованных цепей и указывающий наиболее благоприятные участки на плате для посадки ЭРЭ, которые принадлежат еще неиспользованным цепям.
Разработан итеративный метод отображения начального размещения в разногабаритное размещение, применение которого даже при большой плотности элементов на плате позволяет сбалансированно решать противоречия между достижением трассируемости соединений и удовлетворением технологических требований.
Практическая, денность. Применение последовательности размещения способствует более быстрому и качественному проведению размещения, так как основной анализ межэлементных связей проводится перед размещением первого ЭРЭ и лишь один раз.
В данной работе рассматриваемый подход, построенный на использовании комбинированных методов размещения, является открытым для подключения новых (или замене используемых в работе) методов, оптимизирующих как начальное, так и разногабаритное размещение. Методы, основанные на использовании последовательности размещения ЭРЭ, могут быть применены в системах автоматизированного проектирования интегральных схем (ИС), гибридных ИС и другой РЭА, где размещение компонентов выделено в отдельный этап.
На основе разработанных методов созданный комплекс программ размещения разногабаритных ЭРЭ был внедрен на Каунасском научно-исследовательском институте средств телевидения "Банга" и на Александровском научно исследовательском институте телевизионной техники "Рекорд" в 1993 году. Система размещения элементов интегрирована в состав промышленной САПР печатных плат P-CAD с целью расширения ее функциональных возможностей.
Алробациял публикации, По теме диссертации опубликовано 9 работ. Материалы диссертации докладывались на заседании кафедры системного программирования факультета ВМК МГУ (1993 г.) и на научном семинаре кафедры Информатики математического факультета Вильнюсского Университета. Результаты работы докладывались на XXIX, XXX, XXXI и XXXIII конференциях Литовского математического общества в 1988, 1989, 1990 и 1992 г.г., на республиканской конференции "Программное обеспечение ЭВМ" в 1989 г., на всесоюзная научно-технической конференции "Проектирование вычислительных средств" в 1989 г., на международной конференции "Design Automation Conference АРК'92" (Каунас, Литовская республика) в 1992 г.
Структура Ji Объем Диееертацишнш__работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной (без приложений) текст занимает 92 машинописных страниц.
