Аббревиатуру САПР следует расшифровывать как «система автоматизированного проектирования». Возможно использование также наименования «система автоматизации проектных работ». Первый вариант расшифровки является предпочтительным, поскольку широко используется в современной технической, учебной литературе и государственных стандартах [3, c.56].
При этом следует учесть, что сначала определение «автоматизация проектирования» использовался во всех тех случаях, когда ЭВМ употребляли для расчетов, связанных с проектированием. Но на современном этапе это определение приобрело более характерное значение, имеющее отношение к интерактивным системам, в которых проектировщик и ЭВМ при решении вопросов проектирования взаимодействуют друг с другом. С помощью автоматизации проектирования итоги проектирования объектов, в которых применялись новейшие идеи и технические средства, могут быстро передаваться проектировщику в удобной для него конфигурации. Благодаря этому за непродолжительный интервал времени можно глубоко закрасться в суть вопросов, связанных с проектированием. Автоматизация проектирования также разрешает основывать нужную документацию и контролировать полученные итоги. Следовательно, на сегодняшний день речь идет о формировании, так именуемых, интеллектуальных человеко-машинных систем, в рамках которых вероятно выполнение всего цикла проектных работ, начиная от научных изучений и заканчивая изготовлением конструкторской и технологической документации, а в ряде случаев — макетов или опытных образцов. Причем, «разумность» таких систем обусловливается тем, на каком уровне эта система содействует выявлению и применению интеллектуальных потенциалов человека, его познаний и опыта как специалиста, избавляя его от механической и нетворческой работы. Существует множество определений САПР, но суть их такова, что САПР — организационно-техническая система, входящая в структуру проектной организации (отдела) и выполняющая проектирование при помощи комплекса средств автоматизированного проектирования (КСАП). Взаимодействие подразделений проектной организации (проектных отделов) с комплексом средств автоматизации проектирования регламентируется организационным обеспечением [1, c.169].
Основная функция САПР заключается в выполнении автоматизированного проектирования на всех или некоторых этапах проектирования объектов и их составных частей.
САПР разрешает вопросы автоматизации работ на этапах проектирования и подготовки производства.
Главная цель основания САПР — увеличение результативности труда инженеров, включая:
- сокращение трудоемкости проектирования и планирования;
- сокращение сроков проектирования;
- сокращение себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;
- повышение качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
- сокращение расходов на натурное моделирование и проверки.
Эффективность применения САПР обеспечивается следующими ее возможностями:
- автоматизации оформления документации;
- информационного содействия и автоматизации процесса утверждения заключений;
- употребления методов параллельного проектирования;
- унификации проектных заключений и процессов проектирования (употребление готовых отрывков чертежей: конструктивных и геометрических компонентов, унифицированных конструкций, стандартных изделий);
- вторичного применения проектных решений, данных и наработок;
- стратегического проектирования;
- смены натурных проверок и макетирования математическим моделированием;
- роста качества управления проектированием;
- использования методов вариантного проектирования и оптимизации.
Составными структурными частям САПР, жестко связанными с организационной структурой проектной организации, являются подсистемы САПР, в которых при помощи специализированных комплексов средств решается функционально законченная последовательность задач САПР с получением соответствующих проектных решений и проектных документов. Подсистемы обладают всеми свойствами систем и создаются как самостоятельные системы [4, c.201].
Под специализированными комплексами подразумеваются Программно-методический и Программно-технический комплексы.
Программно-методический комплекс — взаимосвязанная совокупность некоторых частей программного, математического, лингвистического, методического и информационного обеспечения, необходимая для получения законченного проектного решения по объекту проектирования или для выполнения определенных унифицированных процедур. Примеры ПМК: оформления документации, синтеза проектных решений, моделирования и т. п.
Программно-технический комплекс — взаимосвязанная совокупность программно-методических комплексов, объединенных по некоторому признаку, и средств технического обеспечения САПР. Понятие ПМК относится к программным средствам, а понятие ПТК — к вычислительным системам, объединяющим аппаратные и программные средства и предназначенным для применения в САПР. Примерами ПТК могут служить автоматизированные рабочие места, включающие в себя ЭВМ, комплект периферийных устройств и ряд ПМК для выполнения проектных маршрутов и процедур.
Рассмотрим состав интегрированной САПР радиоэлектронных функциональных узлов Altium Designer 6 и охарактеризуем основные функции входящих в нее компонентов [5, c.199].
1. Интегрирующая оболочка DXP (аббревиатура от Design eXPlorer), организующая среду проектирования и объединяющая составные части выполняемой разработки в проект.
2. Базовые средства проектирования (Foundation). К базовым средствам относятся следующие компоненты Altium Designer 6:
- технология создания библиотек компонентной базы;
- технология просмотра и редактирования электрической схемы;
- технология PSpice и XSPICE схемотехнического моделирования;
- технология моделирования логики на основе VHDL- описаний;
- технология Signal Integrity — рассмотрения, на стадии разработки электрической схемы, расщеплений фронтов сигналов быстродействующей логики за счет отображений волны на концах печатных проводников;
- технология подготовки монтажного поля печатной платы, установления структуры слоев платы, правил выполнения печатного монтажа, импорта описания схемы (Netlist) из схемного редактора;
- технология просмотра и распечатки проекта печатной платы;
- технология CAM File Viewer — импорта и просмотра файлов механической обработки и фотошаблонов.
2. Технология проектирования печатной платы (Board Implementation):
- графический редактор печатной платы PCB Layout — размещение и редактирование объектов на печатной плате, употребление библиотек элементов, ручное, интерактивное и авторазмещение, интерактивная трассировка, трассировка дифференциальных пари др.;
- автотрассировщик Situs — автотрассировка печатной платы;
- технология Signal Integrity — анализа паразитных эффектов (расщепления сигналов и наводок в печатном монтаже) на этапе проектирования печати;
- технология формирования управляющей информации для производственного оборудования — файлы в формате фотоплоттера Gerber, файлы данных для сверловки (NC Drill), файлы в обменном формате ODB++;
- редактор CAM- файлов — импорт и редактирование фотошаблонов, данных сверловки и фрезерной обработки, экспорт управляющей информации;
- технология разработки аппаратной части JTAG-интерфейса программирования ПЛИС [1, c.296].
3. Средства проектирования устройств со встроенным разумом (Embedded Intelligence Implementation) содержат:
- библиотеки ориентированных на реализацию в ПЛИС базовых логических элементов, генераторов, логических анализаторов, интерфейсных адаптеров и др.;
- технология осуществления в ПЛИС процессорного ядра микроконтроллеров и оболочки дискретных процессоров на основании библиотеки действующих аналогов ряда популярных микроконтроллеров и моделей процессорного ядра;
- перемешанные средства синтеза и моделирования логики ПЛИС − на основе схемного ввода, VHDL или Verilog HDL описаний логики;
- технология программно — аппаратного осуществления JTAG- интерфейса программирования ПЛИС.
Третья группа средств отличает Altium Designer 6 от большинства распространенных универсальных интегрированных САПР радиоэлектронных функциональных узлов. Следует отметить, что Altium Designer 6 не в состоянии выполнить полный цикл синтеза логики ПЛИС, включая выбор семейства микросхем, упаковку логики в выбранную микросхему ПЛИС (компиляцию), формирование данных для программирования встроенной памяти и “прошивки” ПЛИС.
Функции Altium Designer 6 позволяют синтезировать и промоделировать логику проекта, в результате чего формируются выходные данные в обменном формате EDIF.
Эти данные передаются в специализированные САПР производителей компонентной базы ПЛИС (Vendor Tools) фирм Altera, Actel, Lattice, Sharp, Xilinx — в зависимости от выбранного для реализации проекта семейства ПЛИС.
Результатом работы этих специализированных САПР являются данные о коммутации логических сигналов проекта на 7 выводы выбранной ПЛИС и данные для программирования ПЛИС в аппаратуре пользователя или на программаторе [3, c.74].
Эти данные возвращаются в Altium Designer, где выполняется окончательная проработка проекта — включение ПЛИС в состав полной электрической принципиальной схемы, размещение компонентов на монтажном поле и трассировка печатного монтажа.
При всех своих достоинствах, Altium Designer 6, однако, как и другие “электронные” САПР, не дает возможности провести полный цикл сквозного проектирования изделия, включающий этап выпуска конструкторской документации по ЕСКД. Конечным результатом работы “электронных” САПР является интегральный графический образ печатной платы и файлы управляющей информации для автоматизированного производства печатных плат. Этой информации достаточно для “бездокументного” производства, однако, принятые на производстве системы ведения рабочей конструкторской документации предполагают, кроме этого, выпуск комплекта рабочей конструкторской документации на “твердом” (бумажном), или “электронном” носителе — в виде файлов в памяти ЭВМ.
Литература:
1. Полещук Н. Н., Савельева В. А. Самоучитель AutoCAD 2004.- СПб.: БХВ-Петербург, 2003.
2. Потапов Ю. В. Protel DXP. — М.: Горячая линия — Телеком, 2006.
3. Пранович В. И. От PCAD к Altium Designer. EDA Express, № 15, 2007.
4. Сабунин А. Е. Altium Designer. Новые решения в проектировании электронных устройств. Солон_Пресс, 2009.
5. Уваров А. С. AutoCAD 2002 для конструкторов. − М.: ДМК Пресс, 2002.
6. Певцов Е.Ф. Лекция: Платформа Altium Designer / Центр проектирования интегральных схем, устройств наноэлектроники и микросистем, 2012г. [электронная презентация]
