автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Разработка метода топологического проектирования монтажных плат радиоэлектронных устройств систем управления

р Г 5 ОД - В МАЯ 1995

На правах рукописи

Ивакин Валерий Васильевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ТОПОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОНТАЖНЫХ ПЛАТ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Специальности: 05.12.13 -05.13.12

Устройства радиотехники и средств связи; - Системы автоматизации проектирования.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 1995

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном Электротехническом университете им.В.И.Ульянова (Ленина)

Научный руководитель

Доктор технических наук профессор Деньдобренко Б.Н

Официальные оппоненты:

•доктор технических наук профессор Стрельников Ю.Н. кандидат технических наук ст. научный сотрудник Швецов Л.Н

Ведущая организация - АООТ "Авангард".

Защита диссертации состоится " 6 " -тмонл, 1995г. в 40 часов на заседании диссертационного совета Д 063.36.03 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета имени В.И.Ульянова (Ленина) по адресу: 197376,Санкт-Петзрбург,ул. Проф.Попова,5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке уйиверситета. Автореферат разослан "2?" йл^лХл'Л 19Э5г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Егорова С.Д.

- 1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.

Актуальность проблемы.Современный уровень разнятая радиоэлектронных устройств систем управления характеризуется усложнением функций систем,наличием встроенных объектов управления, увеличением объема и скорости обрабатываемой информации, что приводит к возрастанию сложности радиоэлектронных схем этих устройств. Разработка конструкций таких устройств связана с применением более современной элементной базы и внедрением прогрессивных технологий.

Поэтому при топологическом проектировании монтажных плат возникают проблемы, обусловленные ростом количества внешних выводов электронных компонентов, уменьшением шага установки и плотности расположения их выводов.Кроме того,использование высокоразвитой технологии поверхностного монтажа компонентов радиоэлектронных схем также сопряжено с усложнением процесса конструкторского проектирования.

Существующие автоматизированные системы не отражают в полной мере специфику конструирования новейших монтажных плат,что сказывается на снижении качества и эффективности проектирования. В силу этих причин и возникает необходимость пересмотра программного обеспечения действующих систем и адаптации их к новым возможностям современной технологии и элементной базы.

Таким образом,исследования'0®) теме диссертации относятся к задачам,решение которых имеет несомненную практическую ценность и актуальность.

Цель работы.Проведение исследований топологического проектирования конструкций радиоэлектронных устройств систем управления, анализ информационных связей и построение моделей проектируемого объекта,разработка подходов и новых алгоритмов на различных этапах этого проектирования.Внедрение разрабатываемых алгоритмов в практику автоматизированного кон*-струирования на основе комплекса прикладных программ.

Методы исследований. Исследования, проведенные в диссертации, базируются на применении математического аппарата и результатов теории множеств,теории графов,теории алгоритмов, вычислительной геометрии, а также использовании принципов интерактивной машинной графики.

Научная новизна работы.Разработан алгоритм оптимизации начального размещения компонентов на основании предложенного критерия .отражающего характеристики их связности относительно системы ортогональных разрезов и геометрические размеры проектируемого объекта .Проведен анализ алгоритма и дана оценка его временной сложности в худшем случае .

Предложен алгоритм назначения цепей на грани образованных ортогональной решеткой макроячеек, отличающийся последовательно выполняемым построением остовных деревьев цепей с учетом пропускной способности и минимизации ожидаемой "перегрузки" этих граней .Для представления цепей использована модифицированная графотеоретическая модель.

Показано,что метризация спланированных цепей на гранях макроячеек может быть сведена к стандартной задаче назначения , решаемой венгерским алгоритмом, и определена матрица стоимости.Предложена стратегия метрической реализации электрических соединений,основанная на линейной плотности соединений н& гранях макроячеек .Последовательно в зависимости от плотности выполняется метризация цепей на гранях и формируются исходные данные для окончательной укладки цепей детальным трассировщиком.

Для синтеза парных соединений двухслойных печатных плат разработан алгоритм детального трассировщика .поиск цели при построении отрезков трасс проводников в котором основан на методе поиска с возвращением.При укладке цепей осуществляется распознавание препятствий,их огибание в диагональном направлении (дрейф трасс) или локально-непрерывная деформация ранее'проложенннх цепей в определяемой ограниченной области дискретного рабочего поля,что позволяет учитывать особенности ре ализ ации связей для монтируемых на поверхность платы -компонентов.

Практическая значимость.Практическим результатом диссертационной работы является реализация пакета прикладных программ оптимизации размещения компонентов .Разработанный пакет функционирует в едином цикле автоматизированного проектирования, поддерживаемого PDIF форматом данных,и расширяет возможности действующей САПР радиоэлектронных средств.

Разработанные и апробированные алгоритмы синтеза электри-

ческих соединенна радиоэлектронных схем с компонентами,монтируемыми на поверхность плат,могут быть использованы для совершенствования автоматизированных систем проектирования.

Апробация работы.Положения диссертационной работы докладывались на IV научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ЦHИИ,Tpaнит',. Отдельные вопросы работы были опубликованы в статьях научно-технических сборников "Вопросы судостроения" и "Судостроительная промышленность". Вся работа в целом обсуждалась на заседании кафедры Микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры Санкт-Петербургского государственного электротехнического, университета.

. Публикации.По материалам диссертации опубликованы 3 статьи и одни тезисы доклада к научно-технической конференции.

Структура и объем работы/Работа состоит из введения,четырех глав с выводами,заключения,списка литературы,включающего 104 наименования,и одного приложения.Основная часть работы изложена на 119 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы ее цель и.основные положения,выносимые на защиту.

В Главе 1. проводится исследование методов топологического проектирования конструкций радиоэлектронных устройств систем управления.

Современные требования,предъявляемые к радиоэлектронным устройствам управления и автоматики,определяют поиск новых решений при их проектировании. Для обеспечения быстродействия обработки информации и ее объема при усложнении функций систем,наличии множества объектов управления в реальном времени необходима разработка электронных схем возрастащей сложности, которая невозможна без использования более современной " элементной базы.

Повышение плотности упаковки компонентов на кристаллах, количества реализуемых на них схем и скорости переключения элементов связаны с рядом проблем, одна из которыхги наиболее существенная, -рост количества внешних выводов электронных компонентов при высокой плотности их расположения.

Сложность задач топологического проектирования совремеН« них конструкций монтажных плат обусловлена не только их габаритами и высокой плотностью упаковки,но и использованием таких высокоразвитых технологий, как, например, технология монтажа на поверхность.Более жесткие проектные требования для таких насыщенных плат еще в большей степени затрудняют их конструкторское проектирование,а,следовательно,и его автоматизацию.

В диссертации анализируются некоторые тенденции развития современных систем автоматизированного проектирования .Для построения сквозных САПР необходимо обеспечение пакетами прикладных процедур всех этапов проектирования,взаимоувязанных информационно и поддержанных форматно, структурно и логически.Разработка САПР предполагает решение таких проблем,как организация данных,доступ и манипулирование ими',создание диалоговых интерфейсов и трансляторов исходных описаний.Применение автоматизированных методов определяется формализацией проектирования в целом или на отдельных этапах.

.При топологическом-проектировании конструкций монтажных плат вычислительная сложность совместного решения задач размещения компонентов и трассировки соединений между ними обуславливает применение эвристических критериев качества размещения. К ним относятся суммарная длина соединений; суммарная площадь областей реализации; число трасс, длина которых больше заданной;наибольшая длина соединительной трассы и другие.На этих критериях основываются алгоритмы,которые разделяются "на две группы - конструктивные и итерационные...

Конструктивные алгоритмы используют для формирования начального размещения^. Итерационные метода базируются на использовании первоначального решения,полученного конструктивным методом или вручную,и основаны на применении методов последовательных приближений,в которых в качестве целевой функции Р выбирается один из критериев качества размещения.

Основная цель,которая ставится в процессе размещения, создание наилучших условий для последующей трассировки соединений схемы.Она же определяет стратегию выбора формата-

ного критерия оптимизации. ■

По мере увеличения плотности монтажа,применение одного из распространенных критериев - минимума суммарной длины соединений, - целесообразно только до определенного предела,а затем сл&дует более явно учитывать степень ожидаемой загрузки монтажно-коммутацйонного поля.Подробно проанализированные существующие итерационные алгоритмы минимизации загруженности сечений обеспечивают условия более равномерного распределения потоков соединений. Минимизацию потока связей через очередное сечение выполняют с помощью одной из модификаций алгоритма Кернигана-Лина.К недостаткам данной группы алгоритмов следует отнести последовательный характер работы,эв- -ристичность методов выбора и минимизации загруженности очередного сечения.Кроме того,алгоритмы такого типа не гарантируют равномерного распределения плотности соединений вдоль всего сечения. Следовательно, необходима разработка критерия одновременно для всех анализируемых сечений и учитывающего плоский характер задачи.

После размещения компонентов проводится синтез их соединений, для реализации которого используют следующие алгоритмы или Ш комбинации и модификации: волновой алгоритм или поиск пути в лабиринте; лучевой алгоритм ¡алгоритм канальной трассировки. Проанализированы указанные алгоритмы и их модификации, отмечаются сравнительные йреимущества и недостатки.

Для уменьшения зависимости качества трассировки от размерности задачи,переходят к иерархическому принципу ее выполнения, и подразделяют ее на предварительную ("глобальную") и окончательную ("детальную"). На этапе предварительной трассировки все монтажно-коммутационное поле разбивается на одинаковые прямоугольные области,макроячейки,инапервом этапе проводится планирование формы соединений на укрупненной координатной сетке .Предлагаемые методы решения при таком подходе отличаются сложностью управления процессом трассировки.

' Следует отметить значение определения очередности проведения цепей для всех последовательных алгоритмов синтеза соединений.В настоящее время существуют различные стратегии упорядочивания,однако отсутствуют радикальные критерии,ко-

торым можно было бы отдать предпочтение .Необходимо такж$ учитывать связь такой стратегии с другими этапами обще» задачи трассировки.

Исследуется методика проектирования на основе сжатия или уплотнения рисунка топологии,в которой сначала выполняется эскизная трассировка на укрупненном дискретном рабочем поле, а затем полученный эскиз отображается на более мелкую координатную сетку с учетом реальных метрических параметров и •подвергается сжатию со всех, сторон к геометрическому центру.

В диссертации отмечаются и другие подходы в современных технологиях проектирования:применение методов распознавания образов,теории и методов искусственного интеллекта,экспертных систем и баз знаний,теории нечетких множеств.

Проверку выполнения правил проектирования и контроля проекта от описания функций до топологии обеспечивает аппарат верификаида, выделяются особенности топологической верификации.

Рассматриваются критерии оценки алгоритмов и подчеркивается перспективность такой оценки,позволяющая оценить алгоритм до его представления на алгоритмическом языке.

В заключительном параграфе первой главы формулируется постановка задач дальнейшего йсЬледования топологического проектирования монтажных плат радиоэлектронных устройств, решение которых позволит адаптировать существуйте автоматизированные системы проектирования путем расширения их возможностей.

' Глава 2 посвящена разработке алгоритмов размещения компонентов и его адаптации к действующей системе проектирования-

В общей постановке задачи проектирования выделяется этап, предшествующий формализации задачи и включающий структурное описание объекта проектирования.На основании анализа взаимосвязей компонентов и электриче ских соединений между ними, а также монтажно-коммутационного поля, в котором они физически реализуются .предложена информационная структура объекта проектщгавания.Такая формализация,выполненная средствами алгоритмического языка Си,позволяет в дальнейшем провести алгоритмизацию процессов проектирования, а также рассмотреть совместимость программной реализации алгоритмов с целью ар-

ганизации обмена информацией между различными подсистемами единой сквозной САПР.

В информационном обеспечении САПР применение банков данных, представляющих собой контур база данных (БД) - система управления базой данных,обусловлено необходимостью организации сквозного автоматизированного проектирования и создания открытых САПР.При сквозном проектировании автоматизируется не только выполнение различных проектных процедур, но и обмены информацией между различными частями САПР. Эти обмены составляют информационный интерфейс между подсистемами САПР,прикладными программами и пользователями.

• Различают БД интегрированные,локальные и отдельных пакетов прикладных программ (ППП) .Последние появляются в случаях включения в САПР независимо разработанного пакета, имеющего свои средства-информационного интерфейса. Такие интерфейсы представляют собой программы, которые могут сформировать данные .необходимые для подключаемой программы,и перевести их в требуемый формат.Предложенная структура данных объекта проектирования рассматривается как БД отдельного ППП.

Одной из самых распространенных за последние годы систем автоматизированного проектирования является система PCAD.Ee системный интерфейс включает программы для экспорта и импорта проектных данных в формате PDIF,что и позволяет спроектировать программу-транслятор для автоматизированного формирования исходных данных проектируемого объекта как БД отдельного ППП. Предложен алгоритм программного интерфейса (транслятор) между системой PCAD и БД отдельного ППП,который непосредственно предоставляет возможности использования САПР,экспортирующей проектные данные в PDIF формате.

Для реализации итерационного улучшения начального размещения компонентов необходим ввод дополнительной информации в БД ППП о системе ортогональных разрезов на МКП, их пропускной -способности и фиксации отдельных компонентов. Поскольку ввод такой информации выполняется конструктором, то построение подсистемы ввода данных рассматривается как проектирование • удобного для пользователя интерфейса человек-компьютер.

Основным типом диалога при взаимодействии пользователя с ЭВМ сегодня является графический диалог.Изображение как

средство коммуникации более естественно для людей и обеспечивает достаточную точность при работе на ЭВМ.Особые преимущества при графическом диалоге предоставляются возможностью динамически управлять изображениями графических объектов.Графический редактор для ввода дополнительной информации рассматривается как сочетание средств интерактивной графики с прикладными программами обработки данных .допускающих графическую интерпретацию.Главное назначение такого редактора - упростить операции ввода данных.

Предложен и разработан алгоритм графического редактора, выполняющего функции интерфейса между конструктором и ЭВМ. Разработанный алгоритм базируется на правилах интерактивной машинной графики и принципах проектирования интерфейса с хорошими эргономическими характеристиками.Информация для графического отображения извлекается из БД ППП, сформированной транслятором.Дополненная БД ППП используется далее при оптимизации размещения компонентов.

В решении задачи оптимизации размещения компонентов проводится обобщение проблемы разделения с минимальным разрезом для двумерной решетки с функцией стоимости,определенной для всех разрезов.Пусть Е=Се^}, 1€ И ,сотр_пшЬег] множество компонентов,и задана электрическая схема их соединений.Множество компонентов разбивается на непересекающиеся непустые подмножества Е\ЕГ1х= и Е-рЕ^п Е^ =0,при Г^Г^.Е^^ - множество .зафиксированных на, монтажно-коммутационном поле компонентов .Рассматривается множество перестановок Р, так что ■ компоненты переставляются только внутри каждого из подмножеств Е^.

Для компонентов е^еЕ^.е^Е^ рассматривается вопрос об оптимальности результирующего размещения при их взаимном обмене относительно введенной системы ортогональных разрезов,для чего уточняются понятия внешней связности Е^ и внутренней связности компонента схемы е^ относительно разреза к.Мерой того .насколько компоненты е^и е^ находятся не на своих местах относительно любого зафиксированного разреза к будет соответственно

Выгода ¿у,получаемая при взаимном обмене компонентов е^ и е.| через разрез к,определяется как .

Б^+Б^+С^.если компоненты е^ я'е^ расположены по разные стороны разреза к;

О,если компоненты е^ и е^ расположены по одну сторону разреза к.

Слагаемое С^(и его знак) определяется числом цепей,соединяющих компоненты е^ и е^;числом. цепей, соединяющих компоненты e^.e-j с другими компонентами в зависимости от их расположения относительно разреза.

Для оценки оптимальности общей выгоды относительно всех разрезов вводится взвешенная нормированная функция стоимости взаимного обмена компонентов ¡¡(а^г*.^-)

coat^ —:—.-—;- ,при Ц g^j > 0 и

t ^(а^-г^)2 ]1/2 cost1;j= 0, при ^.Sij < О-

Только для одного разреза (к=1) функция стоимости совпадает с представлением в классической задаче.Смысл весовых ко-, эффициентов г15- заключается в том,что если для двух произ-

к, ко

вольных разрезов к^ и kg отдельные выгоды g^ и g^ совпадают , то больший вклад в функцию стоимости coat ^^ будет на том разрезе,где связность схемы г^' больше.Весовые коэффициенты учитывают геометрические размеры монтажно-коммута-ционного поля.

Предложен алгоритм оптимизации размещения компонентов, проведен его анализ и дана оценка его временной сложности в худшем случае.Показана возможность функционирования алго-' ритма с учетом вводимой экспертной оценки пропускной способности заданных разрезов ... .

В диссертации также рассмотрен случай возможного пересечения разрезом компонента, при этом характеристики связности рассматриваются не для всего компонента в целом,а отдельно на подмножествах его контактов .разделенных разрезом Локазеи»

возможность обобщения алгоритма для непарных перестановок компонентов.

После размещения компонентов последующей задачей топологического проектирования радиоэлектронных схем является выполнение всех необходимых соединений между ними. В главе 3 рассматривается метрическая реализация топологии печатных плат с поверхностным монтажем компонентов.

Подчеркивается,что создание компактных коммутационных моделей монтажных плат в теории автоматизации конструирования и технологической подготовки производства - средство для более эффективного решения трудоемкой задачи синтеза соединений . Проблемы1 сохранения зазоров в проце асе прокладки трссс не решаются полностью при сведении задачи трассировки к дискретной задаче на трассировочной решетке .поскольку остается необходимость соблюдения зазора между контактной площадкой и цроводником .между контактными площадками (при у становлении межслойного перехода).

К дискретным геометрическим моделям монтажных плат относятся булевы или рецепторные модели (матрицы). Отмечается целесообразность представления в таких моделях сторон поля печатной платы фрагментами булевых матриц. Для построения фрагментов необходимо линейное время в зависимости от длины списков геометрических объектов.

Для класса булевых геометрических моделей монтажных плат предложена модель, допускающая рассмотрение монтируемых на , поверхность компонентов, о выбором такой степени дискретизации, которая позволяет в детальном трассировщике учитывать и контролировать всевозможные допустимые зазоры контактных площадок компонентов .межслойных' переходов и прокладываемых ■ трасс непосредственно'при укладке трасс.В алгоритме детального трассировщика используется метод поиска с возвращением.

При реализации электрических соединений взаимное влияния соединений друг на друга учитывается при глобальной трассировке .

Рассмотрено множество межгрупповых цепей т)={пе^}, деИ ,0] .пересекающих грани макроячеек,образованных -ортогональной реше ткой. Множе ству ортогональных разрезов 2т=(8ш1.....атМ-1 > и 5п=(зп! V •' 'агШ-1 > сопоставляются мат-

рицы с^р, (к=1,... ,М-1 ;р=1,... ,Ю й

<3°., (г=1,... ,N-1 ;1;=1.....М) - пропускной способности горизонтальных и вертикальных граней макроячеек.

Межгрупповые цепи представляются реберно-взвешенными графами двух видов.Графы первого вида рассматри-

ваются на двумерной решетке, а значения их весовых функций

отражают назначения этих цепей на грани макрояче- ■ Ок.Вершины {у^} сопоставляются макроячейкам двумерной ре-щеткииребра {и^} -возможным соединениям Между ними через Грани макроячеек.Каждая вершина графа явля-

ется выводом,объединяемым межгрушювой цепью,или макроячейкой,через которую возможна реализация этой цепи.Каждому ребру - горизонтальному и^, 1 или вертикальному

,1 сопоставляется вес .отражающий реализацию межгрупповых цепей через грани макроячеек

(1 .если меигрупповая цеп£ пересекает эту грань; О,если межгрупповая цепь не пересекает эту грань; -1 .когда пересечение грани еще не определено. Рассматриваются плотности пересечения цепями граней макроячеек . Для каждой грани макроячейки

£ (иЙ). (к=т,п) - число соединений,пере-

Я.пе!;^ (и$)=1 секающих грани макроячеек и

= - £ ^ (4^), (к=ш,п) - возможное число

соединений,которые могут пересекать грани макроячеек. Дая каждой грани макроячейки г^ можно определить ее ожидаемую

"перегрузку" соп^ = в^ - СС^ - Б^] .При реализации соединений на двумерной решетке должйы выполняться условия

Вершинами графов второго вида 0*^(7*4,и*Ч) являются выво--ды, соединяемые межгрупповыми цепями, а значения их весовых функций - расстояния мевду этими выводами в ортогональной метрике тг2(и*Ч)=р(и*Ч).

Предложен, и разработан алгоритм назначения межгрупповых цетй на грани шкроячеек.в котором производится последова-тггяадое построение остовных деревьев с учетом минимизации

ожидаемой "перегрузки" граней макроячеек, соблюдением!® пропускных способностей и связности цепей.

Минимальные покрывающие деревья для графов С*^ строятся стандартными алгоритмами, а построение базируется на весовой функции (и*Ч), определяющей только метрические свойства. А соответствующие строящиеся ветви в графах уже базируются на возможной ожидаемой перегрузке граней макроячеек .На рис. 1 при построении ветви между точками 1 и 2 в графе ей соответствует единственное ребро с весом,равным расстоянию между этими точками.В графе ветви между этгаш точками

Чьк

соответствует несколько пут,ей через ребра и^ .длина всех этиххтутей одинакова,но различна стоимость 2 [соп^-) 13 оценки ожидаемой загрузки граней на-

кроячеек. Предложенный подход позволяет спланировать форму электрических соединений и учитывать ее в дальнейшем цри реальной плоской укладке.

Предложена стратегия реали-, зации электрических соединений, основанная на анализе линейной плотности пересечения соединениями граней макроячеек.Исходя из плотности распределения в первую очередь реализуются те электрические цепи или соединения выводов,объединяемых каждой от-Рис.1 дельной цепью,которые пересека-

ют грани с наибольшей плотностью.Последовательно в зависимости от плотности проводится метризация.схемных цепей на гранях и формируются парные соединения для окончательной укладки их детальным трассировщиком.

Для грани макроячейки г7 проводится метризация схемных цепей??^ ... - определение координат пересечения соединениями отрезка грани.Каждая из частей этих цепей,расположенных справа от грани г7,представляется проекцией ми-, нимального покрывающего прямоугольника П(у?1), который бпре-деляется геометрией расположения контактов (рис. 2).Такие

**

проекции могут располагаться и вне отрезка зоны или вырождаться в точку.Определение позиций частей цепей рассматривается на расширенном отрезке [ай]=[Ьс]11[а*<1*],а* и й* - наибольшая и наименьшая ординаты проекций,а позиции частей цепей на Ьс получаются непрерывным сжатием ай в Ьс.

Определение N позиций на Ьс для N правых частей цепей сведено к стандартной задаче назначения,решаемой венгерским алгоритмом,и определена матрица стоимости. Окончательное распределение схемных соединений на отрезке грани определяется то среднему значению для левой и правой частей схемных цепей (процедура "сшивания").

а(а*)т

П<*5)

Ъ ...

сКсГ)

П(Шо

П(*2) П(Г4)

-7ч

ПС*б)

Рис.2

Разработанный детальный трассировщик позволяет реализовать синтез парных соединений ' схемы.При проклад-. ке соединений' одна из сторон платы преимущественно........используется для

вертикальных отрезков трасс,а другая - для горизонтальных.

Процесс построения пути между точками цепи - источником и целью,которые могут быть пленарными,- сводится к определению соответствующей последовательности свободных для прокладки элементов в булевой матрице.Процесс построения пути заканчивается, когда урасса проводника нб очередном шаге совпадает с конечной точкой цепи и их принадлежности к сторонам платы (одной или обеим) совпадают.При построении возможно орто-гональлое изменение направления пути.Алгоритм предусматривает распознавание препятствий при укладке цепей, их огибание в диагональном направлении (дрейф трасс) .Когда преодолеть препятствие для построения пути не удалось, то выполняется Возврата поиска пути.

Предложенные модели геометрических форм отображаются на

дискретное рабочее поле с учетом допустимых зазоров мевду ними,что позволяет корректно рассматривать на такой модели процедуру деформации трасс.

Процедура локальной деформации соединений выполняется когда невозможно обогнуть ранее проложенную трассу подуглом 45* и преследует более плотную их укладку. Именно процедура локальной деформации в сочетании с другими отмеченными возможностями трассировщика позволяет учитывать особенности компонентов,монтируемых на поверхность,при синтезе их сое-динений(рис. 3).

а проложенные ранее отрезки трасс соединений 2 и 3 служат препятствием для прокладки трасс соединения 4

Рис. 3

бпроведение трассы соединения 4 после процедуры: локальной доформации трасс 2 и 3

Процедура состоит из выбора ограниченной области для деформации .основанного на "радиальном" сканировании дискрэт-. ного рабочего поля в области прокладываемой трао.сы,и пере-" трасфровки соединений внутри нее. *

Глава 4 посвящен^ реализации разработанных алгоритмов в пакетах прикладных программ автоматизированного проектирования.

Оптимизация размещения компонентов по ортогональным разрезам состоит из следующих программ:транслятора о-PDIF формата trpi_out. exe ¡интерактивного графического редактора для ввода ортогональных разрезов и закрепления компонентов на коммутационном поле edit_ln.exe;црограммы оптимизации размещения c_place. ехе. Пакет программ спроектирован на языче Си,функционирует на ЭВМ типа IBM PC в операционной среде MS* DOS.Приводятся общая структурная схема и характеристики па-

кета прикладных программ.

Практическая проверка разработанных алгоритмов и пакета программ по оптимизации размещения проводилась для электрической схемы .содержащей 149 компонентов (из них 62 микросхемы , среди которых 13 с пленарными выводами) и 239 цепей, на печатной плате,геометрические размеры которой-277.5«160 мм.

Оптимизация размещения компонентов проводилась относительно 5 вертикальных и 3 горизонтальных разрезов для 3-х различных вариантов первоначального размещения .Приводятся результаты расчетов вариантов оптимизации .Для сравнения и оценки эффективности оптимизации размещения компонентов разработанного программного пакета указанные варианты проварены на улучшение размещения в систбме проектирования FCAD(редактор PC-PLACE).Приводятся сравнительные рассчитанные характеристики связности по ортогональным разрезам для программ cjplace.exe и РСАВ.

Полученные результаты экспериментально подтвердили возможность более оптимального размещения компонентов на основании предложенного критерия.

Апробация программ для синтеза соединений проведена на ..диалоговом комплексе проектирования печатных плат показала эффективность разработанных алгоритмов.

В заключении сформулированы основные еыводы по диссертационной работе в целом.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

На защиту выносятся следующие основные результаты: •/.Оптимизация потоков связей при размещении компонентов одновременно по всем ортогональным разрезам на основании характеристик связности и геометрических размеров монтажной платы. '

2.Алгоритм предварительного планирования формы электрических соединений по граням макроячеек,основная идея которого заключается в построении связывающих деревьев соединений с учетом ограничений на пропускные способности и возможную "перегрузку" этих граней. >

3.Метризация*спланированных форм электрических соединений и определение очередности реализации для окончательной укладки, основанное на плотности их распределения по граням макро-

-16 -

ячеек.

4.Детальный трассировщик парных соединений двухсторонних печатных плат с локально-деформационными воздействиями на ранее проложенные трассы, учитывающий особенности реализации связей компонентов,монтируемых на поверхность.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Ивакин В.В. .Карпишпан Г.Ф. .Новиков А.Т. Снижение трудоемкости.проектирования монтажа типовых конструкций аппа-ратуры//Тезисы докладов IV научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ЦНИИ "Гранит" 20-?1 ноября 1985г.-Л.,1985.-С.17.

2. Ивакин В.В, .Карпишпан Г.Ф. .Новиков А.Т. Использование микроэвм для проектирования печатного монтажа высокой плотности//Вопросы судостроения.Сер. Автоматика и телемеханика. -1985.-Вып.9,-С.44-48.-БиОлиогр;3 назв.

3. Ивакин В.В.,Новиков А.Т. Организация процедур проекта рования печатных плат на диалоговом комцлексе//Судострои-тедьная промышленность.Сер. Общетехническая.-1988.-Вып. 5С.-С.122-126.-Библиогр:2 назв.

4. Ивакин В.В. Состояние исследований и перспективы развития топологического проектирования электронных схем//Су-достроительная промышленность.Сер. Вычислительная техника.-1991.,-Вып. 30.-С,31 -54.-Библиогр:41 назв.

Подписано в печать 05.04.99. Формат 60 * 84 1/16. Офсетная печать. -Печ.л. 1.0; уч.-изд.л. 1.0-Тираж 100 экз. Зак.№ 18

Ротапринт МГП "Поликом" 197376,Санкт-Петербург,ул. Проф.Попова,5.