Программные продукты и системы

Современные САПР печатных плат, как правило, содержат исчерпывающий перечень автоматизированных функций и операций при разработке проекта. Однако в процессе использования таких систем при производстве технической документации готового проекта были выявлены важные операции, которые не могут быть автоматизированы средой разработки, хотя достаточно просто поддаются алгоритмизации. Эти операции выполнялись вручную, что отнимало много времени (от нескольких часов до нескольких дней) и часто приводило к ошибкам в технической докумен- тации и к изготовлению бракованных печатных плат, которые требовали доработки или повторного производства.

Для решения этой проблемы была разработана программа автоматизации процесса создания технической документации из готового проекта, предназначенная для автоматизации большинства процессов подготовки проекта к производству и позволяющая значительно уменьшить время разработки технической документации и количество ошибок. Для удобства и оптимизации разработки проектов печатных плат программа может использоваться не только после завершения работы над проектом, но и во время его разработки с целью выявления ошибок при трансляции схемы, то есть до размещения компонентов на печатной плате, что существенно на этапе проектирования.

Основными преимуществами программы являются:

-      адаптация системы управления под любое приложение операционной системы Windows (поддерживаются Windows XP, Windows Vista и Windows 7);

-      генерация скриптов системы проектирования для их выполнения без участия оператора;

-      пакетное исполнение операций (под пакетом в данном случае понимается перечень операций для создания определенного типа документа или их набора);

-      четкая структура выполнения заданий для поиска ошибок в их работе;

-      встроенные конверторы кодировок шрифтов кириллицы DOS-WIN-DOS;

-      возможность редактирования функций конвертера под требуемые форматы входного и выходного файлов;

-      работа со списком компонентов в виде таблицы БД;

-      импорт БД и списков из Microsoft Excel;

-      обновление информации о компонентах;

-      проверка состояния проекта и поиск ошибок в нем;

-      контроль использования компонентов (контроль доступности для использования);

-      работа с проектами, имеющими несколько исполнений;

-      шаблон для сохранения данных о пользователе;

-      предпросмотр и печать документов с соблюдением требуемого формата.

Работоспособность программы проверялась при использовании ее для создания технической документации проекта печатной платы, разработанного в системе автоматизированного проектирования печатных плат Cadence Allegro PCB Designer [1].

Работа с программой разделена на пять независимых этапов (этапы следуют в рекомендуемом для выполнения порядке):

-      контроль используемых компонентов;

-      проверка готовности печатной платы для производства;

-      создание спецификации;

-      генерация документации с возможностью выбора необходимых документов;

-      создание разностной спецификации (для проектов, имеющих несколько версий).

Программу можно использовать частично, для генерации только требуемой документации.

Рассмотрим этапы более подробно.

Вначале составляется электрическая схема печатной платы. После успешной трансляции схемы в системе Cadence необходимо проверить активность используемых компонентов.

Контроль компонентов, входящих в электрическую схему проекта, необходим для выяснения их текущего состояния: «можно использовать», «использование ограничено», «не использовать». Для работы используется БД текущих компонентов в формате MS Excel. Если БД неактуальна, программа предложит обновить ее. Далее можно сравнить список компонентов электрической схемы (генерируется системой Cadence) с БД используемых элементов и увидеть результаты работы в окне. Для удобства из результатов исключаются компоненты, которые «можно использовать», чтобы увидеть лишь требующие проверки. Обычно в проекте должны присутствовать только компоненты, которые «можно использовать». Если в проекте есть компоненты, использование которых ограничено, необходимо вернуться к этапу разработки принципиальной схемы и изменить ее. Наличие компонентов с ограниченным использованием согласуется с руководителем работ.

После завершения разработки проекта следует этап проверки готовности печатной платы для производства. В большей мере проверка необходима для стабильности работы программы во время создания документации, так как использование незавершенного проекта печатной платы может привести к сбоям в работе программы для создания документации, а также в самой системе проектирования. Программа генерирует необходимые отчеты в САПР, анализирует их и подтверждает готовность проекта для автоматизированного процесса создания технической документации. В случае нахождения ошибок или замечаний к проекту программа выводит в окно соответствующее сообщение. Часть результатов проверки и информация из отчетов в дальнейшем используются программой, чтобы генерировать скрипты для этапа пакетных задач.

Приведение таблицы компонентов, выводимой системой проектирования, к стандартизованному формату спецификации на печатную плату всегда отнимает много времени. Благодаря разработанной программе, выводимая системой Cadence информация отображается как таблица с порядком столбцов готовой спецификации, а не в виде сплошного неотформатированного списка с разделителями. Поля и их последовательность соответствуют виду готовой спецификации и расположены на тех же местах. Таблица редактируется и сохраняется в промежуточный формат (для удобства использования в дальнейшем, например, при составлении разностной спецификации), имеется список стандартных групп, сортировка компонентов по группам и по очередности групп. Спецификация приобретает вид, требуемый ГОСТом, при необходимости в конце добавляется расшифровка сокращений названий фирм. Добавлена возможность замены названий для соответствия их библиотеке с русскими компонентами, так как САПР может не поддерживать кириллицу. Кроме того, можно заменить название и фирму-производителя для часто используемых компонентов (обычно это резисторы и конденсаторы). Названия таких компонентов заменяются их характеристиками, а в качестве фирмы-производителя указывается «любая» (any). Предусмотрена возможность прямого вывода готовой спецификации на печать с ее предварительным просмотром. Формат и шрифт подобраны для правильного отображения на листе формата А4. Также имеется возможность генерации перечня компонентов для конструкторской документации в формате csv (открывается MS Excel).

Для сохранения спецификации разработан промежуточный файл, содержащий отредактированный список компонентов, а также всю требуемую для создания спецификации по ГОСТу информацию. Необходимость в этом файле обусловлена несколькими причинами:

-      готовая спецификация очень трудно поддается редактированию;

-      не все требуемые компоненты отображаются в списке компонентов, выдаваемом системой проектирования, их надо будет добавить вручную;

-      некоторые компоненты в системе проектирования не являются физическими элементами схемы (отверстия, шаблоны размещения компонентов и др.), и их не следует указывать в спецификации;

-      информация о разработчике и ведущем конструкторе, о принадлежности к ОКР, децимальные номера печатной платы и модуля, количество исполнений и прочие сведения должны быть размещены вместе со списком компонентов;

-      вычисление разности между готовыми спецификациями без использования промежуточного файла практически нереализуемо;

-      метаданные, сохраняемые в файле вместе с остальными данными, используются для настройки программы.

Генерация документации – основной этап работы программы. Он реализован в виде отдельных пакетных задач, которые могут выполняться независимо друг от друга. Используемые в программе методы

-      дают возможность экономить время и получать только требуемые технические документы, а не создавать всю документацию за один раз;

-      позволяют легко проследить процессы, выполняемые в данный момент программой, и выявить конкретный шаг, на котором происходит ошибка;

-      допускают возможность редактировать только те пакетные задачи, изменение которых необходимо в связи с новыми требованиями производства, а не весь этап генерации документации.

Под пакетной задачей понимается набор операций, требуемых для создания определенного документа или документов одного типа. Основными операциями, используемыми почти во всех пакетных задачах, являются:

-     подготовка системы (очистка от любых предыдущих установок, которые могут привести к неправильному результату, установка скриптов и конфигурационных файлов);

-     работа с системой (запуск системы и открытие проекта печатной платы, выполнение ранее предустановленных скриптов и операций, завершение работы системы);

-     обработка полученных результатов (обработка результатов, очистка системы от промежуточных файлов и файлов-скриптов, вывод результатов в окне программы и сохранение их на диск в текущей директории проекта).

Требование очистки системы до ее запуска продиктовано необходимостью точно знать состояние и поведение системы в момент выполнения скриптов и операций в системе и получать требуемый результат независимо от внешних факторов, например таких, как настройка системы конкретного пользователя.

Пакетные задачи выполняются отдельным программным потоком [2]. Такой принцип позволяет более гибко управлять работой программы и дает возможность прервать ее практически в любой момент. После запуска САПР программа отправляет на исполнение скрипт менеджера автоматизации (nncron), он, в свою очередь, используя эмуляции нажатия клавиатуры, производит манипуляции с системой, выполняя необходимые операции. Для увеличения производительности иногда используются скрипты, которые позволяет создавать система Cadence. В любом случае программа выполняет все действия без участия оператора, что было бы невозможно при использовании только внутрисистемных скриптов САПР Cadence.

Создание разностной спецификации необходимо только для проектов, имеющих несколько версий. Разница считается между файлами спецификаций в специальном формате, которые можно получить на этапе создания спецификации.

Программа поддерживает сложные проекты, содержащие несколько исполнений, компоненты для отладки и неустанавливаемые компоненты. Для такого рода проектов вводится дополнительный параметр, указывающий на использование компонента в конкретном исполнении. Проверяется целостность данных, чтобы не происходило ошибок при работе с проектами, содержащими несколько исполнений.

Использование данной программы позволило сократить время подготовки технической документации в САПР печатных плат Cadence Allegro PCB Designer с 1–2 дней (для сложных проектов) до 15 минут при условии, что проект печатной платы не содержит серьезных ошибок.

Литература

1.     URL: http://www.cadence.com/products/pcb/pcb_design/ pages/default.aspx (дата обращения: 17.07.2011).

2.     Шамис В.А. Borland C++ Builder 6. Для профессионалов. СПб: Питер, 2005. 798 с.