Przegląd aplikacji EDA

112 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010 wybór konstruktora Aby móc projektować prawidłowe, zgodne z zasadami oraz własny- mi preferencjami, obwody drukowane, warto zapoznać się z dostępnymi aplikacjami EDA oraz z filozofią ich działania. Z doświadczenia wiem, że nie każda aplikacja jest dobra dla każdego projektanta. Mimo iż produ- cenci pakietów deklarują ich uniwersalność, to jednak wybór programu odpowiedniego dla naszych potrzeb jest w dużej mierze podyktowany specyfiką realizowanych projektów. Opisywany niżej przypadek już nie dotyczy większości nowocze- snych pakietów EDA, jednak pamiętam z przeszłości sytuację, w której dział pewnej firmy projektował płytki drukowane z zastosowaniem pro- gramu OrCAD, natomiast w  tym samym dziale projektowano również płytki z użyciem AutoCAD?a, który przez większość użytkowników raczej jest kojarzony z projektami nieelektrycznymi. I słusznie, ponieważ Auto- CAD np. nie umożliwiał porównania poprawności wykonanej płytki ze schematem. Jednak właśnie ta firma wykonywała płytki drukowane dla układów wzmacniaczy w.cz., na których cewki były wykonane w formie ścieżek. Wymagania odnośnie do precyzji ich wykonania były tak duże, że tamta wersja OrCAD?a nie dawała sobie rady. Tylko AutoCAD, program stricte dla mechaników, umożliwiał narysowanie precyzyjnych łuków z dokładnością do setnych części milimetra. wybór konstruktora Przegląd aplikacji EDA Jedną z  dziedzin, w  których zastosowanie komputerów zdecydowanie ułatwiło pracę jest projektowanie płytek drukowanych. Niżej prezentujemy przegląd możliwości najbardziej popularnych pakietów wspomagających pracę projektanta obwodów drukowanych. Aplikacje CAD pozwalają na proste modelowanie fragmentu rzeczy- wistości, jaką jest płytka drukowana zgodnie z zależnością, że im lepsza aplikacja, tym jest lepiej zamodelowana płytka obwodu. Rynek aplika- cji typu EDA jest stosunkowo rozległy. Pomimo, iż wszystkie aplikacje tego typu dają w wyniku działań projektanta ?jakiś? model, to występują między nimi istotne różnice, determinujące jego jakość jak i jakość pracy w danym programie. Na właśnie te aspekty postaram się zwrócić uwagę w tym artykule. W związku z obecną dynamiką rynku specjalnie nie podam cen po- szczególnych rozwiązań, ponieważ mogą ulegać zmianom w krótkim cza- sie, co może być krzywdzące dla niektórych firm. Z tego tytułu uwzględ- nienie aspektu ekonomicznego poddaję rozwadze czytelnika. Dokonam natomiast podziału na pakiety darmowe dla hobbystów i wersje profe- sjonalne. Programy darmowe Główny podział środowisk projektowych stanowi ich przeznaczenie. I tak jak już wspominałem, wyróżniamy podział na pakiety do zastoso- wań hobbystycznych oraz profesjonalnych. Programy dla hobbystów odznaczają się prostotą obsługi, skromną ilością zaawansowanych funkcji edytorskich. Czasami są to programy profesjonalne, udostępniane za darmo, z ograniczoną funkcjonalnością. Pozwalają np. na wykonanie płytki o  ograniczonej liczbie połączeń i/ lub punktów lutowniczych, ograniczonych wymiarach mechanicznych, liczbie warstw itp. Można zaryzykować twierdzenie, że z reguły zarów- no programy dla hobbystów, jak i nieograniczone czasowo (jak np. Eagle) wersje demonstracyjne nadają się do projektowania prostych obwodów, minimalnym nakładem pracy użytkownika, jaki należałoby włożyć w po- 113ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010 Przegląd aplikacji EDA ? dostępność na różne platformy systemowe (MS Windows, Linux, Ma- cOS X), ? możliwość eksportu schematów do zewnętrznego programu symula- cyjnego, ? duży wybór dodatków zwiększających funkcjonalność programu, np. dodających między innymi możliwość wyświetlenia projektu płytki w 3D. Do wad zaliczyłbym: ograniczenia wersji niekomercyjnej, brak wbu- dowanych narzędzi symulacyjnych. W tym miejscu warto wspomnieć, że aplikacja komercyjna oferowana jest w bardzo przystępnej cenie i dzięki temu jest to chyba jeden z najbar- dziej popularnych programów stosowanych przez małe i średnie firmy. Ki CAD (open source). Darmowy program rozpowszechniany na za- sadzie otwartej licencji, co umożliwia również wykorzystanie aplikacji w celach komercyjnych. Program jest bardzo podobny z wyglądu i filozo- fii pracy do Eagle (rysunek 3). Składa się z edytora schematów (Eesche- ma), edytora płytek drukowanych (PCBnew), edytora netlisty (Cvpcb) oraz przeglądarki plików produkcyjnych gerber (Gerbview). Zalety: ? pakiet darmowy i dozwolony do użytku komercyjnego, ? prostota obsługi; ? dostępność na różne platformy systemowe (MS Windows, Linux), ? możliwość podglądu płytki w widoku 3D, w czasie rzeczywistym, ? dostępność licznych samouczków. Niestety, mimo niewątpliwych zalet program ma poważne wady. Za- liczyłbym do nich brak jakichkolwiek zaawansowanych funkcji uspraw- niających pracę oraz wbudowanych narzędzi symulacyjnych. Dodatkowo, oprócz wyżej wymienionych aplikacji istnieje szereg lep- szych bądź gorszych programów. Często do dyspozycji projektanci otrzy- mują wersje testowe aplikacji profesjonalnych, takich jak na przykład: Mentor PADS 9.0. W ostatnich latach pojawiła się jeszcze jedna grupa aplikacji, ofero- wanych na zasadzie darmowych z pewnym, małym haczykiem. Są to pro- gramy takie, jak Express CAD czy PCB 123. Producenci oprogramowania lub obwodów drukowanych udostęp- niają je na swoich stronach internetowych za darmo, jednak aplikacje te używają własnych, niewymienialnych z innymi programami formatów danych. Projekt końcowy można wydrukować i obejrzeć, jednak tworzo- ne zbiory wynikowe mogą być użyte i przetworzone tylko przez konkret- ną firmę, która na podstawie przesłanych zbiorów wyprodukuje i wyśle nam płytki drukowane. Niektóre aplikacje (jak np. PCB 123) wręcz tworzą ofertę cenową, uzależnioną od szeregu zmiennych, która pozwala użyt- kownikowi na łatwiejsze podjęcie decyzji o zamówieniu. Niemniej, co należy podkreślić, projekt wykonany np. w Express CAD nie może być użyty przez innego producenta płytek drukowanych, niż związanego z Express CAD Solutions. Na przeszkodzie stoi licencja udzielana użyt- kownikowi oraz brak programu konwertera plików wynikowych np. na format Gerber. Oprogramowanie płatne Aplikacje profesjonalne dostępne na polskim rynku są tworzone przez cztery wiodące firmy: Altium Limited, Cadence, Mentor Graphics i Zuken. Poniżej pokrótce omówię najważniejsze właściwości poszcze- gólnych pakietów, podawane przez producentów. Ze względu na ogra- niczoną objętość artykułu zostanie przedstawiony jedynie wierzchołek góry lodowej, pozwalający jednak na zorientowaniu się w możliwościach poszczególnych pakietów oraz kierunkach ich rozwoju wybranych przez firmy producentów. Altium Designer. Producentem pakietu programów oferowanych pod tą nazwą jest firma Altium Ltd. Pakiet to zaawansowane środowisko pro- jektowe dla elektroników (rysunek 4, rysunek 5). Wspiera projektowanie systemów FPGA, systemów wbudowanych, ma wbudowany symulator układów oraz pozwala na rysowanie schematów i projektowanie obwo- dów. Aktualnie na rynku debiutuje nowa wersja aplikacji oznaczona sym- bolem R10. znanie zaawansowanych interfejsów aplikacji profesjonalnych. Często są to aplikacje darmowe, do użytku niekomercyjnego, bądź też typu ?open source?, pisane przez specjalistów fascynatów. Wśród pakietów tego najbardziej popularne są: Cadstar Expres (ZUKEN). Program pozwalający na rysowanie sche- matów oraz tworzenie obwodów. Jest to okrojona wersja pakietu przezna- czona do użytku niekomercyjnego (rysunek 1). Program nakłada na użyt- kownika pewne ograniczenia, jednak dotyczą one tylko liczby możliwych połączeń. Dopuszczane jest umieszczenie w projekcie 300 pinów bądź 50 elementów. Oznacza to, iż z powodzeniem zaprojektujemy obwód wielo- warstwowy. Zaletami pakietu są: ? zaawansowany router, z funkcjami push i wstawiania zworek, ? dostępna pomoc techniczna, ? samouczki, ? możliwość eksportu schematów do zewnętrznego programu symula- cyjnego, ? współpraca z Aldec Cadstar FPGA. Wśród wad wymieniłbym: ograniczenia wersji niekomercyjnej, brak wbudowanych narzędzi symulacyjnych oraz dostępność tylko dla syste- mu Windows. Eagle w wersji demonstracyjnej (CAD Soft/Farnell). Program pozwa- lający na rysowanie schematów i tworzenie na ich podstawie projektów płytek PCB (rysunek 2). Jest to pakiet bezpłatny do użytku niekomercyj- nego, jednak nakłada na użytkownika ograniczenia. Mianowicie, projekt musi składać się z jednego schematu, wymiary płytki drukowanej są ogra- niczone do 100×80 mm, a sama płytka może mieć tylko dwie warstwy elektryczne. Zaletami Eagla są ? prosty interfejs, ? dostępność wszelkiego rodzaju samouczków, ? duża szybkość pracy, Rysunek 1. Widok projektu płytki w programie Cadstar Rysunek 2. Widok ekranu roboczego programu Eagle 114 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010 wybór konstruktora płytki obwodu drukowanego, na podstawie dostarczonego modelu obudowy. Należy zauważyć, że widok 3D modelu obwodu jest bardzo reali- styczny i pozwala na wierne odwzorowanie rzeczywistości. ? Nowe tryby pracy półautomatycznego prowadzenia połączeń (ście- żek) w edytorze PCB, takie jak: prowadzenie połączeń z możliwością rozpychania sąsiadujących ścieżek i przelotek, automatycznego koń- czenia połączeń, automatycznego kasowania nadmiarowych segmen- tów połączeń, możliwości prowadzenia par różnicowych, możliwo- ści prowadzenia kilku połączeń (magistral) jednocześnie. ? Nowy typ obiektów poligon ? solid. W tym trybie nie są już one two- rzone ze ścieżek, lecz tworzą jednolitą płaszczyznę. Dzięki takiemu rozwiązaniu, zostaje odciążony procesor komputera, ponieważ nie musi obliczać położenia tysięcy elementów, z których składały się płaszczyzny stosowane w poprzednich wersjach pakietu. Dodatkowo jest możliwe wycinanie dowolnych kształtów z danego polygonu. ? Obsługa czcionek true type, co pozwala na tworzenie czytelnych na- pisów informacyjnych bezpośrednio na płytce PCB. Niestety, więk- szość znanych mi pakietów EDA nie wspiera takiej możliwości. ? Edytor PCB umożliwia obliczanie impedancji połączeń (niestety, bez uwzględniania wpływu przelotek). Na podstawie wyliczeń pro- gramu, przeprowadzona jest symulacja i  proponowane jest jedno z rozwiązań, w postaci terminatorów wraz z wartościami elementów potrzebnych do budowy takiego terminatora. ? Tryb interaktywnego prowadzenia ścieżek z kontrolą długości. Opcja przydatna przy szybkozmiennych sygnałach cyfrowych, gdzie ważne są czasy propagacji sygnałów. ? Wprowadzenie nowego narzędzia konfiguracji padów, dzięki czemu jest możliwe tworzenie bez dodatkowych zabiegów nietypowych kształtów padów wraz z otworami. ? Program AltiumDesigner9 ma narzędzia do tak zwanej edycji wstecz- nej. (np.: Update SCH, oraz Dynamic Net Assignment). Oznacza to, że zmiany wprowadzone w edytorze PCB są automatycznie bądź półau- tomatycznie nanoszone w schemacie. Dzięki takiej funkcjonalności jest możliwa w niektórych przypadkach półautomatyczna optymali- zacja wyprowadzeń, np. z układu FPGA, tak aby było wygodniejsze ? bądź wręcz możliwe ? poprowadzenie danych połączeń. ? Edytor PCB ma opcję Fanout Component, pozwalającą na automa- tyczne wyprowadzenie ścieżek spod układu BGA, na zewnątrz tegoż układu. Funkcja ta wyręcza projektanta w  mozolnym trasowaniu połączeń z uwzględnieniem, czy będzie możliwe poprowadzenie na- stępnego połączenia. Dodatkowo, pakiet wyposażony jest w unikalne narzędzia do zarzą- dzania produkcją obwodu, takie jak warianty montażowe, czy niemal nie- ograniczona konfiguracja raportów produkcyjnych; Wszystkie moduły aplikacji są scalone w  bardzo dobrze przygoto- wanym, jednolitym środowisku projektowym. Wraz z programem klient może zakupić jedną z dwóch płyt ewaluacyjnych ? NanoBoard NB2 lub NanoBoard3000. Projektant uzbrojony w  taki zestaw zyskuje wydajne narzędzie do pracy z zestawem rozwiązań zawierających gotowe IpCo- ry, moduły obsługi USB, sieci (w tym sieci WiFi). Największą zaletą ta- kiego rozwiązania jest zintegrowane środowisko projektowe, w którym w sposób intuicyjny projektant może zarządzać wszystkimi warstwami projektu, nanosząc wszelkie zmiany on-line pomiędzy poszczególnymi dokumentami. Dość istotną wadą wydaje się jednak dziwna polityka pro- ducenta, nie pozwalająca na zakup niektórych funkcjonalności pakietu. Z punktu widzenia projektantów PCB największą innowacją jest zintegro- wanie narzędzi badania mechaniki projektu w trzech wymiarach w trybie on-line, jak i wysoce konfigurowalnych narzędzi symulacyjnych. Projek- tantów systemów FPGA i embedded zapewne ucieszy mnogość gotowych rozwiązań oraz możliwość wydajnej współpracy z osobami tworzącymi warstwę sprzętową projektu i dokumentację. Firma Altium Ltd. w  nowej wersji pakietu wprowadziła wiele in- nowacyjnych rozwiązań dotyczących sposobu projektowania obwodów drukowanych. Poniżej wymieniłem najważniejsze z nich: ? Design Insight. Narzędzie pozwalające na szybkie, wydajne oraz bar- dzo wygodne nawigowanie po projekcie, przykładowo na bardzo efektywną selekcję poszczególnych połączeń, komponentów; ? Nowy silnik graficzny, wspierający akcelerację nowoczesnych kart graficznych do generowania widoku projektu. Jednocześnie zy- skujemy multum nowych efektów, usprawniających przeglądanie projektu, jak również przyśpieszenie pracy, ponieważ nowe narzę- dzie odciąża procesor komputera PC. Dzięki zastosowaniu takiego rozwiązania, stało się możliwe zintegrowanie nowej funkcjonal- ności w postaci widoku i edycji projektu w 3D. Funkcjonalność ta znajduje zastosowanie podczas tworzenia projektów z uwzględ- nieniem wymogów mechanicznych, takich jak wykrywanie kolizji z obudową. Dodatkowo istnieje możliwość zdefiniowania kształtu Rysunek 4. Widok 3D projektu płytki w programie Altium Designer Rysunek 5. Widok 3D projektu płytki w programie Altium Designer Rysunek 3. Widok projektu płytki w programie KiCAD 115ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010 Przegląd aplikacji EDA Mentor Graphics. Firmy oferuje szereg narzędzi niezbędnych do kompleksowego projektowania. Od rysowania schematów i płytek (ry- sunek 7), symulacji analogowo-cyfrowych, zagadnień RF, modelowania struktur półprzewodnikowych, aż do modelowania obwodu i weryfikacji plików produkcyjnych z uwzględnieniem planowania produkcji (DFM ? Design for manufacture), jak i mechaniki projektu z uwzględnieniem ta- kich czynników, jak konwencja ciepła (rysunek 8, rysunek 9). Do projektowania obwodów drukowanych firma udostępnia szereg aplikacji EDA: Expedition PCB, Pads oraz Board Station. Każdy z tych sys- temów jest kierowany do indywidualnych odbiorców. I tak Pads stanowi ekonomiczny system projektowy z przeznaczeniem dla małych i średnich przedsiębiorstw. Expedition PCB to innowacyjny system przeznaczony dla średnich i  dużych zespołów projektowych, który dzięki znakomi- tej integracji narzędzi i systemom zarządzania projektem jest polecany szczególnie w zespołach rozproszonych. Board Station stanowi bardzo nowoczesny i bezkompromisowy system projektowania współczesnych, wysoce zaawansowanych systemów. Ogromną zaletą produktów firmy Mentor Graphics jest obecność wie- lu programów do symulacji pracy obwodów drukowanych. Jedną z bar- dziej znanych aplikacji tego typu jest Hyperlinx, w którym użytkownik zyskuje dostęp do dwóch typów analiz. Pierwszy z nich, analiza danego połączenia wykonana na podstawie schematu elektrycznego, pozwala na uniknięcie błędów w czasie routingu płyty. Drugi typ jest dostępny po wczytaniu layoutu, a dzięki niemu można badać każde połączenie. Cadence. Aplikacje firmy Cadence obejmują wiele aspektów pracy projektanta elektroniki i pozwalają na modelowanie wszystkich zagad- nień projektowych np.: projektowanie układów radiowych (RF), projekto- wanie struktur półprzewodnikowych i obwodów drukowanych. Produkty firmy Cadence zapewne są znane szerokiemu gronu elektro- ników. W praktyce często jest wspominany jeden z produktów tej firmy, przez długi czas uznawany za standard przemysłowy, router Spectra, ma- jący również funkcję wygodnego, półautomatycznego trasowania ścieżek połączeniowych. Produkty firmy są dostępne jako osobne moduły mogące współpracować ze sobą, dzięki czemu użytkownik ma możliwość wyboru narzędzi odpowiednich do swoich potrzeb. Dla projektantów obwodów drukowanych przewidziano edytory: OrcadPCBDesigner (rysunek 6)oraz bardziej zawansowany system Allegro PCB-design. Oczywiście, poza edy- torami PCB system projektowy należy wyposażyć w odpowiedni moduł projektowania schematów i dodatkowe aplikacje, np. autorouter Spectra. Po szczegóły dotyczące oprogramowania odsyłam na stronę producenta umieszczoną pod adresem www.cadence.com. Wydaje się, że najciekawszą innowacyjnością dostępną w produktach Cadence jest wprowadzenie w OrCAD od wersji 16 nowego sposobu pro- jektowania nazwanego Floorplanning. Metoda ta polega na wprowadze- niu do modelu obwodu wirtualnych wiązek (Boundles) mogących zawie- rać w swojej strukturze zarówno pojedyncze sieci, jak i całe magistrale. Taki widok wraz z uwzględnieniem parametrów wiązek pozwala na opty- malne rozlokowanie poszczególnych komponentów w bardzo wydajny i skuteczny sposób. Producent w nowej wersji routera Spectra wprowadził szereg udo- godnień bardzo ułatwiających pracę. Są to m.in.: ? Wybór algorytmu trasowania połączeń. ? Tryby rastrowy i bezrastrowy operujący na konturach. ? Możliwość definiowania szerokości połączeń dla sieci oraz jej klas. ? Zaawansowane funkcje routingu półautomatycznego typu push. ? Definiowanie złożonych reguł projektowych o precyzyjnie określo- nym obszarze obowiązywania. ? Obsługa przelotek wewnątrz padów. ? Automatyczna redukcja połączeń pomiędzy warstwami. ? Prowadzenie połączeń z kontrolą przesłuchów, uwzględnieniem po- łączeń sąsiednich w obrębie danej warstwy i warstw sąsiednich. ? Prowadzenie magistral z kontrolą długości i odstępu pomiędzy po- szczególnymi liniami. ? Obsługa par różnicowych. ? Automatyczne ekranowanie wybranych sieci. Firma Cadence oferuje też produkt do projektowania 3D o nazwie Nextra. System ten pozwala na wczytanie modelu obwodu drukowane- go i uzupełnienie go o informację przestrzenną, oraz na import modelu obudowy wykonanej w programie CAD. W ten sposób użytkownik zy- skuje możliwość testowania produktu w przestrzeni trójwymiarowej. Jako ciekawostkę należy wspomnieć możliwość projektowania obwodów dru- kowych giętkich, gdzie dany obwód może zostać odpowiednio ukształto- wany w obudowie, tak aby dokładnie zamodelować sytuację rzeczywistą. Rysunek 6. Widok ekranu routera Spectra Rysunek 7. Widok 3D projektu płytki w programie Mentor Graphics Rysunek 8. Zrzut ekranu symulacji termicznej obudowy (Mentor Graphics) 116 ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010 wybór konstruktora ? Narzędzia importu projektów, schematów i bibliotek tworzonych przez konkurencyjne oprogramowanie. ? Wygodna obsługa myszy poprzez tzw. gesty myszy i system konfi- gurowalnych skrótów klawiaturowych. ? Obsługa czcionek True Type na schemacie i PCB. Wiele narzędzi edycji graficznej projektu, tworzenia nietypowych kształtów, wy- cięć, szablonów płytki, wzorów. ? Zarządzanie wersjami projektu na etapie rysowania schematu wraz z  przeniesieniem informacji o  wersji projektu do edytora PCB, wiele możliwości edycji wariantów montażowych. Bibliote- ki także pracują w trybie wersjonowania. ? Trzy systemy przechowywania bibliotek: ODBC, binarny i bazo- danowy programu E3Logic, wiele wbudowanych kreatorów pod- stawek. ? Konfigurowalny, wyposażony w predefiniowane szablony rapor- tów, system automatycznego generowania plików wyjściowych, pełny wgląd w pliki projektu. ? Zaawansowane reguły projektowe wprowadzane już przy ryso- waniu schematu, możliwość definiowania dla sieci na schemacie impedancji (wliczane są przelotki!), klas sieci. Oddzielne, zróżni- cowane reguły można stosować w wyodrębnionych fragmentach obwodów drukowanych ? rules by area (reguły w obszarze). Sys- tem graficznej prezentacji błędów projektowych wprost na płytce. ? Zaawansowane możliwości trasowania: automatyczne wyprowa- dzanie ścieżek spod układów BGA, interaktywne trasowanie par różnicowych, magistral z  możliwością rozszczepiania na kilka rozgałęźnych magistral, przechodzeniem pomiędzy warstwami za pomocą automatycznego układania przelotek (z  wyborem stylu rozmieszczania przelotek), automatycznym dołączaniem magi- strali do punktów docelowych. ? Automatyczny system zmian szerokości ścieżki w zakresie usta- wionych przez projektanta reguł projektowych, w zależności od zastanych warunków na płytce (przewężenia przy wyprowadze- niach np. układów scalonych, itp.). Bez jakiekolwiek ingerencji ręcznej, program na bieżąco weryfikuje warunki na płytce, do- biera reguły projektowe, a w razie niemożności poprowadzenia ścieżki bez popełnienia błędu uniemożliwia to projektantowi lub tylko sygnalizuje popełnienie błędu. ? System interaktywnego rozmieszczania elementów z  rozpycha- niem i  przyciąganiem elementów sąsiednich, wskazywaniem optymalnej pozycji, automatycznym trasowaniem brakujących segmentów ścieżek elementów przesuniętych, wieloma szablo- nami automatycznego rozmieszczania elementów, np. układów pamięci w siatce rzędów i kolumn, automatyczne, interaktywne wskazywanie programowi miejsca, które możemy przeznaczyć na dane elementy, tak aby program mógł dobrać odległości pomiędzy elementami. Należy zauważyć, że program obsługuje wiele formatów plików, więc może współpracować nie tylko z produktami firmy Mentor Graphics. Do najważniejszych cech produktów Mentor Graphics można moim zdaniem zaliczyć: ? Nowoczesne narzędzia symulacyjne dające miarodajne wyniki. ? Nowoczesne narzędzia advanced routing. ? Narzędzia umożliwiające współpracę rozproszonych zespołów pro- jektowych nad jednym projektem. ? Integracja narzędzi do projektowania RF z narzędziami do PCB. W celu przeanalizowania oferty producenta należy zapoznać się z stroną: www.mentor.com, bądź poprosić o pomoc polskiego dystry- butora. W  przypadku firmy Mentor, najbardziej rozpowszechnionym pro- duktem, obecnym w Polsce jest system PADS. Słowo PADS to akronim od wyrazów Personal Automated Design System. Oprogramowanie to składa się z trzech głównych aplikacji: ? Pads Logic służącej do tworzenia i edycji schematów. ? Pads Layout służącej do edycji obwodów drukowanych. ? Pads Router do automatycznego i półautomatycznego trasowania ob- wodów. Dodatkowo, pakiet programów można wyposażyć w narzędzia takie jak: ? Hyperlinx (wspomniany wcześniej, zaawansowany symulator). ? DxDesigner, edytor schematów obsługujący eksport do formatu VHDL i współpracujący z wieloma zewnętrznymi systemami CAD. ? I/O Designer, aplikacja usprawniająca projektowanie układów z wy- korzystaniem możliwości FPGA. Jako ciekawostkę należy wspomnieć że od wersji 9.0 system Pads ob- sługuje biblioteki innych aplikacji EDA w tym: OrCAD, Protel, Cadstar. Zuken. Firma jest producentem dwóch, wiodących systemów. Jeden z nich to CR-5000, natomiast drugi to rozwijany przez brytyjski odział firmy ? Cadstar (rysunek 10). CR-5000 jest wykorzystywany głównie przez wielkie korporacje, natomiast Cadstar jest ogólnie dostępnym, zaawansowanym systemem projektowym. Program rozwijany od lat 80-tych doczekał się wielu zmian i modyfikacji. Rozwijany głównie przez oddział koncernu Zuken w Bristolu, ale jego poszczególne fragmenty są opracowywane w kilku centrach Zuken na świecie. Program jest intensywnie rozwijany szcze- gólnie pod kątem interfejsu, dzięki czemu nie odbiega wyglądem i wy- godą obsługi od nowoczesnych aplikacji. Jednak raczej nie liczyłbym na to, że na obecnym etapie będzie wyglądał jak np. Altium Designer. Na to trzeba jeszcze poczekać. System licencjonowania umożliwia kliento- wi dobór modułów w zależności od potrzeb. Wśród właściwości można wymienić: ? Możliwość współpracy z zewnętrznymi modułami innych produ- centów: Aldec Active FPGA, modułami symulacji A/D, systemami wspomagania zarządzania projektem PLM oraz pełna współpraca i wymienność danych z programem E3Logic firmy Zuken służącym do projektowania okablowania urządzeń, pneumatyki i hydrauliki. ? Wygodny, automatyczny obieg projektu pomiędzy modułami w wy- korzystaniem funkcji ECO update. Rysunek 9. Zrzut ekranu symulacji termicznej płyty głównej (Mentor Graphics) Rysunek 10. Widok projektu płytki drukowanej w programie Cadstar 117ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 7/2010 Przegląd aplikacji EDA Profesjonalne oprogramowanie EDA pozwala na szybkie, efektyw- ne prowadzenie prac projektowych, jak również późniejsze zarządzanie nimi i archiwizację projektu. Dodatkowo, bardzo ważne jest wyposa- żenie w odpowiednie symulatory pozwalające na testowanie budowa- nych obwodów. Aktualnie wszystkie urządzenia elektroniczne muszą spełniać normy emisji zakłóceń elektromagnetycznych, co przy braku odpowiedniej wiedzy i odpowiedniego programu symulacyjnego jest trudne do uzyskania. Pakiety do zastosowań niekomercyjnych nie mają takich mechanizmów, co praktycznie całkowicie wyklucza je z użytku profesjonalnego, ponieważ brak odpowiednich narzędzi znacząco ro- sną koszty badań i prototypowania danego projektu. Najważniejszą, praktyczną przydatność danego pakietu do na- szych potrzeb, należy jednak określić samodzielnie, wybierając ten który najbardziej będzie spełniał wszystkie założenia. Wśród nich należy uwzględnić: możliwości, cenę, łatwość szybkiego przeszkole- nia personelu, szybkość postępowania prac projektowych, szybkość wprowadzeniu zmian, zarządzanie projektami, możliwość później- szych aktualizacji. Z moich praktycznych doświadczeń wynika, że podczas wyboru pakietu EDA należy szczególnie zwrócić uwagę na takie parametry jak: ? Sposób przechowywania plików projektów. Określa czy użyt- kownik z poziomu systemu operacyjnego ma dostęp do poszcze- gólnych plików projektu czy też do jednego pliku, integrującego w swojej strukturze projekt jako całość. ? Sposób funkcjonowania bibliotek. Istnieją dwa rozwiązania. W pierwszym biblioteki są ciągle linkowane do projektu. Oznacza to, iż nie stanowią integralnej części pliku zawierającego projekt płytki, tylko projekt zawiera stosowane wskazanie do innego pli- ku biblioteki. W takiej sytuacji zmiana, bądź utrata bibliotek czy- ni projekt bezwartościowym. Badając dalej taki sposób tworzenia projektu, okazuje się, że w  niektórych programach np. Design- Lab 8 istnieje dodatkowa część składowa projektu zawierająca ta- blicę padów (padstack). W tablicy takiej są zdefiniowane poszcze- gólne nazwy wraz z kształtem i gabarytami dozwolonych padów. W przypadku uszkodzenia tego pliku, zarówno pliki projektu jak i bibliotek stają się właściwie niemożliwe do odtworzenia. W dru- gim przypadku, elementy biblioteczne są na stałe związane (za- warte) w  pliku projektu, dzięki czemu staje się on odporny na zmiany lub uszkodzenia bibliotek. Co więcej, w przypadku utraty biblioteki z pliku projektu będzie można wydobyć potrzebne ele- menty biblioteczne. ? Wbudowana, wygodna przeglądarka plików produkcyjnych. Zin- tegrowanie tej funkcjonalności w  pakiecie, zapewnia wygodną weryfikację plików produkcyjnych, bez konieczności posiadania zewnętrznej aplikacji tego typu. ? Wbudowane, dodatkowe autorskie rozwiązania, usprawniające proces projektowania. Wśród nich można wymienić warianty montażowe, integrację mechaniki 2D/3D w aplikacji, nowatorskie metody routingu półautomatycznego, czy też symulatory typu Hyperlinx. ? Udostępnione API pakietu pozwalające na dodawanie autorskich ulepszeń, makr. Często operacje takie wykonywane automatycz- nie przyczyniają się do znacznego przyśpieszenia pracy nad pro- jektami (rozwiązanie znane z Eagle, Altium Designer). ? Możliwość wykonywania projektu na dwu i więcej monitorach, dzięki czemu projektant tworzący model płytki może wyświetlić sobie schemat elektryczny, bądź inne, potrzebne dokumenty. ? Obsługa importu i eksportu plików do zewnętrznych formatów. Jak pisałem na początku, nie sposób na tych kilku stronach ar- tykułu opisać wszystkich dostępnych pakietów EDA. Mam jednak nadzieję, że przedstawiony krótki rys możliwości przeplatany moimi doświadczeniami z  pracy projektanta, pozwolą Czytelnikom na ła- twiejszą orientację w ofercie rynkowej. Tomasz Świontek tomekfx@o2.pl Rysunek 11. Widok projekty płytki drukowanej w programie EdWin ? Wiele modułów pochodzących bezpośrednio z największego i najbar- dziej zaawansowanego programu istniejącego do tej pory ? CR5000. Wśród tych modułów są: ? SI Verify ? moduł analizy, obliczeń i weryfikacji sygnałowej pro- jektu wyposażony w modele IBIS i PSpice oraz wiele algorytmów kontroli impedancji, zależności międzysygnałowych i częstotliwo- ściowych, ? EMC Advaiser ? moduł obliczeniowy służący do wstępnej analizy płytki pod względem analizy zakłóceniowej, ? P.R. Editor ? potężny, o największych możliwościach w zakresie edycji PCB moduł, któremu Cadstar zawdzięcza swoje możliwości w tym zakresie, ? Board Modeler ? moduł zapewniający kompatybilność środowiska Cadstar z programami MCAD, pracą i projektowaniem w trzech wymiarach, kontrolą kolizji element-element i element?obudowa wraz z możliwością poprawki w rozmieszczeniu elementów, a tak- że realistycznej prezentacji gotowego wyrobu czy projektu (w za- leżności od posiadanych modeli 3D elementów i obudowy w jed- nym ze standardowych formatów ? STEP, AXIS, itp.), podglądem wnętrza płytki (przelotki zagrzebane, itp.). ? Połączenia typu gwiazda ? do idealnego rozprowadzenia na płytce sieci masy, zasilania, zwory drutowe przy płytkach jednostronnych. Visionics. Na zakończenie należy wspomnieć o programie znajdu- jącym się dokładnie pomiędzy aplikacjami zaawansowanymi, a  tymi przeznaczonymi dla hobbystów. Mowa tutaj o programie EdWIN (rysu- nek 11). Jest to aplikacja dość nietypowa w obsłudze, integrująca w swojej strukturze szeroki wachlarz możliwości znanych z drogich programów. Szczególną uwagę powinien zwrócić niezwykle przystępny system licen- cjonowania, umożliwiający każdemu z użytkowników znalezienie wersji odpowiednio dobranej do swoich potrzeb. Tutaj polityka producenta jest godna naśladowania przez konkurentów. Strona domowa programu to www.visionics.a.se. Podsumowanie Niewątpliwą zaletą wszystkich aplikacji komercyjnych jest pełne wsparcie producenta w momencie zakupu danego systemu oraz dostęp do najnowszych, ciągle aktualizowanych bibliotek, co często znakomicie przyśpiesza prace projektowe. Jednak ilość dostępnych bibliotek w żaden sposób nie jest wskaźnikiem przydatności aplikacji, ponieważ zaawanso- wani projektanci najczęściej dostosowują biblioteki do własnych upodo- bań. Wybierając odpowiedni naszym potrzebom pakiet, należy zwrócić szczególną uwagę na narzędzia, których potrzebujemy. W sytuacji opty- malnej pakiety powinny być modułowe, tak aby klient mógł sobie zaku- pić potrzebną w danej chwili funkcjonalność, po czym ewentualnie doku- pić dodatkowe uaktualnienia.