第1章 EDA技术综合应用设计基础 第1章 EDA技术综合应用设计基础 1. EDA技术综合应用设计的主要软件及设备 1.1 主要软件、设备及作用 EDA技术的综合应用设计与开发可能用到的主要开发设计软件、设备及其作用如下： (1) EDA的开发工具软件：目前比较流行的、主流厂家的EDA的软件工具有Altera的MAX+plus 、Quartus ，Lattice的ispDesignExpERT，Xilinx的Foundation Series、ISE/ISE-WebPACK Series。 第1章 EDA技术综合应用设计基础 (2) 计算机辅助分析软件：MATLAB用于复杂系统的系统级仿真，DSP的系统建模，有关数据的计算和分析等。 (3) 印刷电路板PCB的设计软件：主要有PROTEL、ORCAD等，用于设计系统的外围部件或外围电路的PCB图。 (4) EDA实验开发系统/片上系统(SOPC)/嵌入式系统：用于EDA实验与开发的硬件的编程下载及硬件验证。第1章 EDA技术综合应用设计基础 (5) 单片机仿真器及仿真头：用于单片机程序的调试与硬件的验证。 (6) 印刷电路板PCB的制作设备：用于系统外围部件或外围电路的PCB的制作。 (7) 信号源、示波器、频率计、无线电综合测试仪等其它相关设备。第1章 EDA技术综合应用设计基础 1.2 CPLD/FPGA+MCU系统联合调试设备的联接 CPLD/FPGA+MCU综合应用系统联合调试设备的联接示意图如图1.34所示。第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.3 联接示意图第1章 EDA技术综合应用设计基础 1.3 Create-Pcb高精度电路板制作仪简介 Create-Pcb高精度电路板制作仪是美国Vplex公司最新研制出的，由湖南科瑞特科技公司进行生产和销售的高科技产品，该产品的推出成功地解决了困扰电子工程师多年的难题开发制板费用高、周期长，因而成为了电子产品开发的必备工具，也是各大中专院校理想的实验设备。第1章 EDA技术综合应用设计基础 Create-Pcb制板仪具有如下特点： 可在1小时内制作出一块高精度的单/双面电路板； 节省90%的样板开发费用； 线径宽度最小可达4 mil(0.1 mm)； 制作简单，保证100%制作成功； 制板仪主要部件均为进口材料； 制板仪含标准配置，可马上动手制作电路板； 完整的影音光碟制作说明； 长期耗材备存，供货货源稳定； 完善的售后技术支持。它适合于公司、军工及各研究单位电子设计开发，是大中专院校电子、电工实验基地的理想工具。第1章 EDA技术综合应用设计基础 2 综合应用系统外围电路的PCB设计与制作 2.1 启动设计环境 Protel 99 SE系统一共提供了7个设计环境(或称为设计系统)，分别是原理图设计与编辑(Sch)、印刷电路板设计与编辑(PCB)、原理图元件库编辑器(SchLib)、印刷电路元件库编辑器(PcbLib)、表格处理编辑器(Spread)、文字处理编辑器(Text)、Wave Form文件编辑器。 第1章 EDA技术综合应用设计基础 运行Protel 99 SE，进入Design Explorer，执行命令建立新的设计数据库(Mydesign1.ddb)，或打开一个已经存在的设计数据库，如图1.35所示。此时用户就可以进行创建新的原理图、PCB图等文件操作了。 第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.35创建或打开设计数据库 第1章 EDA技术综合应用设计基础 执行当前菜单中的命令，系统弹出New Document对话框，如图1.36所示。选取Schematic Document/PCB Document等图标，然后单击OK按钮即可进入相应的原理图/PCB图等设计。新建的文件将包含在当前的设计数据库中，系统默认的文件名为“SHEET1”，用户可以在设计管理器中更改文件的文件名。第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.36 新建原理图、PCB图等文件对话框 第1章 EDA技术综合应用设计基础 2.2 原理图的设计 进行电路原理图的设计主要是为了生成相应的网络表，为后面的印制电路板的设计做好准备。 1原理图的设计步骤 启动原理图编辑器设置电路图图纸大小以及版面设置设计的有关工具装载元件库在图纸上放置需要设计的元器件，并编辑元件的有关属性(如元件的编号、封装等)对所放置的元器件布局布线对布局布线后的元器件进行调整保存设计、绘制的电路原理图。第1章 EDA技术综合应用设计基础 2有关重要操作 1) 元件库的装载 元件库的装载就是将设计中需要使用的元件所在的元件库从外存调入内存，以供设计中使用。其具体操作为：使用鼠标单击设计管理器中左端的Browse Sch选项卡，然后单击Add/Remove按钮，屏幕将出现元件库添加/删除对话框；这时用户可选择自己需要的元件库，然后双击鼠标或点击Add按钮，此元件库就会显示在Selected Files框中，元件库文件的类型为 .ddb文件；全部选择完，点击OK即完成元件库的添加，如图1.37所示。 第1章 EDA技术综合应用设计基础 2) 元件属性的编辑 元件属性的编辑就是设置元件的电气属性。用鼠标双点需编辑属性的元件，这时会弹出一个元件属性选项卡(如后续的图1.40或图1.41所示)，根据要求编辑相应的设置。元件属性选项卡包括如下选项： (1) Lib Ref：选择元件样本，修改此项可以直接替换原有的元件，元件样本名不会显示在元件图上。 (2) Footprint：选择元件的封装方式。 第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.37 元件库的装载示意图第1章 EDA技术综合应用设计基础 (3) Designator：设置元件序号。 (4) Part Type：设置元件在电路图上显示的元件名称，它与元件样本名、元件序号是不同的。 (5) Sheet：指定该元件内部电路图所在的文件，它不会显示在元件图上。 (6) Part：针对复合式封装的元件而设定的，它用于指定复合式封装元件中的元件。 第1章 EDA技术综合应用设计基础 (7) Selection：在元件放置后，将该元件置于被选状态，元件四周会出现黄框，并且元件序号和元件名称也变为黄色。 (8) Hidden Pins：设置是否显示隐藏的引脚。如果选中本项，隐藏的引脚将在电路图上被显示出来。 (9) Hidden Fields：设置是否显示元件标注(即Part Fields 1-8、Part Fields 9-16共16个标注项的信息)。 (10) Hidden Names：设置是否显示元件标注栏的栏名。第1章 EDA技术综合应用设计基础 3) 电路元件的编辑 电路元件的编辑操作有选择、复制、剪贴、删除、移动、旋转等。下面介绍一下元件的移动和旋转的快捷操作。移动元件最简单的方法是：将光标移动到元件的中央，按住鼠标，元件周围出现虚框，拖动元件到合适位置，即可实现该元件的移动。元件的旋转：选中元件按住鼠标按空格键，就可以将元件按逆时针旋转。 4) 图幅的放大/缩小 将鼠标指在图的中心先按住Shift键，再按Pgup/Pgdn键，即可实现图幅的放大/缩小。 第1章 EDA技术综合应用设计基础 3原理图的设计实例 利用晶振、电阻、电容、集成芯片74LS04、集成芯片4040等元器件设计一个能产生各种不同频率的方波信号的简易信号源，如图1.38所示。图1.39是简易信号源电路原理图设计中的元件调用及布局、布线示意图；图1.40是晶振CRYSTAL的属性编辑图；图1.41是集成芯片4040的属性编辑图；图1.42是设计好的简易信号源电路原理图；表1.3是简易信号源电路原理图设计中元器件的有关重要属性设置值。第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.38 简易信号源的电路原理图 第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.39 简易信号源电路原理图设计中的元件调用及布局、布线示意图第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.40 晶振CRYSTAL的属性编辑图 图1.41 集成芯片4040的属性编辑图第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.42 设计好的简易信号源电路原理图第1章 EDA技术综合应用设计基础 表1.3 简易信号源电路原理图设计中元器件的有关属性设置值 第1章 EDA技术综合应用设计基础 2.3 生成网络表 网络表是电路原理图设计与印刷电路板设计之间的一座桥梁，它是电路板自动布线的灵魂。网络表可以从电路原理图中获得，也可从印刷电路板中提取。 设计好电路原理图后，先进行电气规则检查(执行Tool/ERC操作)，接着执行Design/ Create Netlist操作，即可生成网络表。如果网络表有错，我们应返回去修改电路原理图，直到生成的网络表没有错误为止。图1.43是根据前面已经设计好的简易信号源电路原理图生成的网络表。 第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.43 根据简易信号源电路原理图生成的网络表 第1章 EDA技术综合应用设计基础 2.4 PCB的设计 1PCB的设计步骤 启动PCB编辑器确定电路板的尺寸装载封装元件库装载网络表元件布局、布线自动/手动布线查看3D视图。第1章 EDA技术综合应用设计基础 2PCB设计中的有关重要操作(1) 电路板的尺寸的设定。 (2) 单/双层板的设置。 (3) PCB图中连线线宽的设置。 (4) PCB图中电源线宽的修改。 第1章 EDA技术综合应用设计基础 2PCB图的设计实例 图1.44是简易信号源电路的PCB图，图1.45是简易信号源电路的PCB的3D图。 第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.44 简易信号源电路的PCB图第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.45 简易信号源电路的PCB的3D图 第1章 EDA技术综合应用设计基础 2.5 PCB的制作 1PCB的制作步骤 PCB的制作步骤为：打印菲林(菲林是用于打印PCB图的一种透明纸)感光板曝光显影(配置显影液试板显影)腐蚀打孔焊接表面处理，如图26所示。 第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.46 Create-Pcb高精度电路板制作仪制作PCB的流程图第1章 EDA技术综合应用设计基础 2菲林的打印 在打印前请安装好Create制板演示光盘自带的“protel99se6”汉化版(该汉化版在打印设置及操作方面特别方便)，并假设打印机为HP1000，下面介绍一下菲林的打印过程中的有关操作。 首先设置打印机，点击File的下拉菜单Setup Printer项，出现如图1.47所示的提示框，按图示选择正确的打印类型。点击“Options.”按钮，出现图1.48所示的提示框，按图示进行设置，特别要注意设置成1:1的打印方式及“Show Hole”项要复选。第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.47 打印机类型选择图 第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.48 打印比例及焊点定位孔的设置 第1章 EDA技术综合应用设计基础 设置顶层打印：点击“Layers.”按钮，出现如图1.49所示的提示框，按图示设置。 对于双面板要特别注意顶层需要镜像，点击图1.50中的“Mirroring”按钮，出现图图1.51所示的提示框，按图示设置，然后点击“OK”按钮退出顶层设置，退回到图1.47所示的提示框。点击“Print”按钮，开始打印顶层。第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.49 双面板顶层镜像的设置 第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.50 打印顶层的设置第1章 EDA技术综合应用设计基础 图1.51 打印底层的设置第1章 EDA技术综合应用设计基础 设置底层打印与设置顶层打印一样，点击“Layers.”按钮，出现图1.51所示的提示框，按图示设置(注意底层不要镜像)，之后点击“OK”按钮退出底层设置，退回到图1.47所示的提示框。点击“Print”按钮，开始打印底层。