Разработка контрольно-информационных инструментов для PADS

Клименко Валерий Степанович (к.т.н.)

PADS-программы (Logic, Layout, Router), разработанные фирмой Mentor Graphics для проектирования печатных плат (ПП), содержат Basic Scripts Editor, позволяющий писать, редактировать и тут же выполнять Visual Basic-подобные программы (скрипты), которые обеспечивают быстрое получение информации об объектах проекта, а порой и позволяющие целенаправленно манипулировать характеристиками этих объектов. Например, с помощью скрипта размером в несколько строк можно получить на экране или записать в файл список компонентов ПП (всех, селектированных, выбранных по любому другому признаку), включая их координаты, форму и пр.

Наличие Basic Scripts Editor и Automation как элемента OLE (Object Linking and Embedding) значительно расширяет возможности PADS-программ и позволяет, в частности, решать специфические задачи, которые не предусмотрены встроенными в PADS стандартными инструментами. Упомянутые специфические требования ставятся снова и снова, они постоянно дополняются и изменяются. Их поток обусловлен многими факторами. Это и совершенствование или изменение технологии производства ПП, и анализы электромагнитной совместимости, и результаты лабораторных и промышленных испытаний образцов электронных устройств, и прочее.

Но незавимо от того, чем специфические требования к ПП обусловлены, формальный подход предполагает их обязательное документирование. Наличие таких документов и возможности обращения к ним открывает новое направление в создании инструментов в виде скриптов (или независимых программ), существенно модернизирующих процесс проектирования ПП. Конкретно это означает установление посредством скриптов связи между PADS-программой и предписывающими документами, что тем или иным образом должно способствовать соблюдению предъявляемых требований. В качестве предписывающих документов могут быть, например, Word-, Excel-, текст-файлы, электронная почта... Корректное упоминание в них названий электрических компонентов или цепей ПП позволяет с помощью скриптов, например, быстро находить и селектировать соответствующие компоненты или цепи в дизайне и контролировать реальные конструкторские решения. Либо, наоборот – при селектировании объектов ПП отыскивать требования к ним в предписывающих документах и проверять соблюдение требований. Это резко повышает эффективность проектных работ и повышает их качество.

Второе важное направление разработок PADS-скриптов обусловлено тем обстоятельством, что, кроме проектирования новых плат, большой объем конструкторских работ приходится на переработку ранее спроектированных электронных устройств. Как правило, это требуется либо для соблюдения специфических требований нового заказчика к ранее разработанному устройству, либо просто в связи с модернизацией устройства... В указанном случае при проектировании нового варианта ПП большую помощь оказывают скрипты, предоставляющие возможность „подглядывания“ конструктивных решений в предшествующих проектах.

Здесь следует отметить, что встроенные инструменты PADS-программ в гораздо большей степени ориентированы на разработку новых плат, чем на переработку ПП с привлечением предыдущего дизайна. Единственным стандартным инструментом PADS, позволяющим сравнивать проекты, является Compare.

В наших разработках PADS-скриптов не только используются результаты, генерируемые Compare, но и связываются проекты: новый и предшествующий. Это во много раз сокращает затраты времени на сравнивание и анализ конструкторских решений.

Сопоставление двух описанных направлений PADS-скриптов показывает и их общую особенность: создание связи между актуальным проектом и дополнительной программой – то ли со специфическими требованиями, то ли со сравниваемым проектом. Этот признак (то есть наличие или отсутствие связи) является первым в созданной нами классификации контрольно-информационных PADS-инструментов.

Разумеется, что в том случае, когда требования к ПП не изменяются и повторяются от проекта к проекту, а также, когда они касаются всех без исключения объектов определенного типа, связь PADS с дополнительной программой (или программами) может быть исключена. Более рациональным оказывается использование специализированных инструментов, контролирующих соблюдение только определённых требований. Именно такие инструменты доминируют среди традиционно разрабатываемых скриптов.

Следует отметить, что само по себе установление связи PADS-проекта с дополнительной программой типа Excel или Notepad – известный и широко применяемый прием, присутствующий даже в примерах Mentor Graphics для PADS. Он, однако, всегда (или, как правило) применяется только для вывода результатов, получаемых при выполнении скрипта, но отнюдь не для опроса документов с целью получения дополнительной информации, необходимой для анализа проекта посредством PADS-инструмента. Поэтому, говоря о связи, как о признаке классификации созданных нами инструментов, подразумевается только такая связь с дополнительными программами, которая используется для опроса документов.

Наряду с выше упомянутыми, нами разработаны также PADS-инструменты, автоматизирующие определенные проектные работы. Однако описание этих инструментов выходит за рамки данной статьи.

Вторым признаком созданной классификации является определение объекта визуализации, то есть селектирования на экране или включения объекта в список (например, для последующего селектирования). В лучшем случае, это может быть выявленная с помощью скрипта ошибка на плате, чаще же – только критическое место, подлежащее дополнительному контролю. В случае же сравнения проектов – это интересующий конструктора отличительный или общий признак ПП.

C учетом того, какие возможности предоставляет PADS-скрипт после выявления ошибки или указания на критическое место в дизайне, можно разделить созданные инструменты на корректирующие дизайн (автоматически или полуавтоматически) либо на предполагающие внесение изменений только непосредственно конструктором (третий признак предлагаемой классификации).

Здесь следует также учесть, что возможности скриптов небезграничны, так как контролировать можно только те объекты и их характеристики, которые PADS предоставляет в пользование (ActiveX Automation Members). Существует, к сожалению, также большое число объектов и их свойств, доступ к которым через OLE и Basic Scripts Editor невозможен. Например, контуры компонентов (Keepout) в числе объектов отсутствуют. То же самое касается и возможностей изменения характеристик объектов: большинство из них можно только читать, но нельзя изменять (если быть точнее, то изменение характеристик все-таки возможно, но оно довольно трудоемко и со стороны Mentor Graphics из каких-то соображений, строго говоря, не предусмотрено).

Анализируя документы со специфическими требованиями к проектам ПП (так называемые Designe Rules), нетрудно выявить резервы повышения эффективности использования разрабатываемых PADS-инструментов. Простое упоминание названий компонентов или цепей в Designe Rules позволяет быстро найти нужный объект на плате или в схеме. Это уже немало. Но резерв эффективности PADS-инструментов заключен в возможности анализа контекста упоминания объектов проекта. К сожалению, чаще всего этот контекст не стандартизирован и не систематизирован. Например, требование обязательного максимально близкого размещения компонентов к определенным выводам интегральной схемы может формулироваться в разных местах Designe Rules разными определениями, не говоря уже о том, что названия выводов интегральной схемы вряд ли будут всегда корректными и применимыми для анализа контекста. Совершенствование стандартов для Designe Rules и их соблюдение позволяет создавать более „интеллигентные“ PADS-инструменты и сокращает затраты на проектирование ПП.

При увеличении числа специальных скриптов, постоянно применяемых при проектировании ПП, возникают трудности в пользовании ими, поскольку в PADS не предусмотрена возможность одновременного выполнения двух или более скриптов. Необходимость обязательного окончания выполнения скрипта перед стартом следующего, несмотря на то, что первый сразу же потребуется после работы второго, существенно снижает интерес к использованию ими. Кроме того, при выполнении скриптов прекращают функционировать F-клавиши на клавиатуре.

Учитывая это, Mentor Graphics предоставляет проекты PADS-инструментов, работающих как независимые программы, каждая из которых связывается с PADS. Для их создания может использоваться, например, Visual Studio. Наряду с возможностью параллельного использования нескольких таких инструментов, а также сохранения функций F-клавиш, повышается скорость работы инструментов, а программные коды оказываются невидимыми и недоступными для изменения (что отсутствует при пользовании скриптами). Поэтому мы используем Basic Scripts Editor, как правило, только для быстрой проверки и реализации идей новых инструментов. Для практического использования при проектировании ПП PADS-инструменты разрабатываются затем как самостоятельные программы.

Рассматривая ситуацию более глобально, можно сказать, что создание дополнительных PADS-инструментов является фактически приспосабливанием PADS-программ к специфическим требованиям предприятия, касающихся дизайна ПП. При решении такой задачи важен комплексный подход. Он, в частности, предполагает предварительный анализ всех специфических требований, а затем согласованную разработку отдельных инструментов, гармонично увязанных в общую концепцию. Для PADS-пользователя это в итоге выражается в удобном дополнительном Tools-меню, для разработчика программ – в исключении необходимости многократного повторения в разных вариантах одних и тех же функций и в сокращении сроков создания PADS-инструментов, а для заказчика – в экономии средств.