詳解PCB設(shè)計(jì)中利用飛線手工布局和布線

一個(gè)印制板的布線是否能夠順利完成，主要取決于布局，而且，布線的密度越高，布局就越重要。幾乎每個(gè)設(shè)計(jì)者都遇到過(guò)這樣的情況，布線僅剩下幾條時(shí)卻發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何都布不通了，不得不刪除大量或全部的已布線，再重新調(diào)整布局!合理的布局是保證順利布線的前提。

一個(gè)布局是否合理沒(méi)有絕對(duì)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，可以采用一些相對(duì)簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷布局的優(yōu)劣。

最常用的標(biāo)準(zhǔn)就是使飛線總長(zhǎng)度盡可能短。

一般來(lái)說(shuō)，飛線總長(zhǎng)度越短，意味著布線總長(zhǎng)度也是越短(注意：這只是相對(duì)于大多數(shù)情況是正確的，并不是絕對(duì)正確);走線越短，走線所占據(jù)的印制板面積也就越小，布通率越高。在走線盡可能短的同時(shí)，還必須考慮布線密度的問(wèn)題。

如何布局才能使飛線總長(zhǎng)度最短并且保證布局密度不至于過(guò)高而不能實(shí)現(xiàn)是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。因?yàn)椋{(diào)整布局就是調(diào)整封裝的放置位置，一個(gè)封裝的焊盤(pán)往往和幾個(gè)甚至幾十個(gè)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)相關(guān)聯(lián)，減小一個(gè)網(wǎng)絡(luò)飛線長(zhǎng)度可能會(huì)增長(zhǎng)另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的飛線長(zhǎng)度。如何能夠調(diào)整封裝的位置到最佳點(diǎn)實(shí)在給不出太實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際操作時(shí)，主要依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)觀查屏幕顯示的飛線是否簡(jiǎn)捷、有序和計(jì)算出的總長(zhǎng)度是否最短。

飛線是手工布局和布線的主要參考標(biāo)準(zhǔn)，手工調(diào)整布局時(shí)盡量使飛線走最短路徑，手工布線時(shí)常常按照飛線指示的路徑連接各個(gè)焊盤(pán)。Protel的飛線優(yōu)化算法可以有效地解決飛線連接的最短路徑問(wèn)題。

飛線的連接策略Protel提供了兩種飛線連接方式供使用者選擇：順序飛線和最短樹(shù)飛線。

在布線參數(shù)設(shè)置中的飛線模式頁(yè)可以設(shè)置飛線連接策略，應(yīng)該選擇最短樹(shù)策略。

動(dòng)態(tài)飛線在有關(guān)飛線顯示和控制一節(jié)中已經(jīng)講到： 執(zhí)行顯示網(wǎng)絡(luò)飛線、顯示封裝飛線和顯示全部飛線命令之一后飛線顯示開(kāi)關(guān)打開(kāi)，執(zhí)行隱含全部飛線命令后飛線顯示開(kāi)關(guān)關(guān)閉。

飛線顯示開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，不僅規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)飛線自動(dòng)在屏幕上顯示，而且每當(dāng)你手工調(diào)整布局移動(dòng)封裝位置時(shí)，與該封裝連接的飛線也被自動(dòng)顯示。另外，自動(dòng)顯示連接封裝飛線時(shí)， 除了與該封裝相連接的飛線顯示外，其余所有飛線都被自動(dòng)關(guān)閉。

執(zhí)行"編輯/移動(dòng)/移動(dòng)封裝"命令，如果當(dāng)前飛線顯示開(kāi)關(guān)處于打開(kāi)狀態(tài)，除了與該封裝相連接的飛線自動(dòng)顯示外，其余所有飛線都被自動(dòng)關(guān)閉。

當(dāng)飛線策略為"最短樹(shù)"時(shí)，飛線的起始終止點(diǎn)是變化的。 我們知道，最短樹(shù)飛線并不是按照網(wǎng)絡(luò)表中引腳的連接順序來(lái)顯示飛線的，而是根據(jù)封裝引腳的實(shí)際位置經(jīng)最短樹(shù)計(jì)算后再?zèng)Q定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中封裝引腳的連接順序;當(dāng)一個(gè)封裝的位置發(fā)生變時(shí)，依照最短樹(shù)理論計(jì)算出的連接順序也會(huì)發(fā)生變化，也即飛線的起始和終止點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化，因此，在"最短樹(shù)"策略下移動(dòng)封裝時(shí)，與該封裝引腳相連接的飛線會(huì)隨著封裝位置的變化而變化，這就是所謂的動(dòng)態(tài)飛線。

動(dòng)態(tài)飛線采用就近找點(diǎn)連接入網(wǎng)和保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接長(zhǎng)度最短的飛線策略，所以，動(dòng)態(tài)飛線連同最短樹(shù)飛線總長(zhǎng)度為我們布局時(shí)提供了相對(duì)最佳的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

具體地說(shuō)：布局時(shí)，我們通過(guò)下述方式來(lái)確保動(dòng)態(tài)飛線狀態(tài)下布局的有效性。

(1)在整板范圍內(nèi)快速移動(dòng)一個(gè)封裝，如果與這個(gè)封裝連接的飛線不發(fā)生大的變化，說(shuō)明與這個(gè)封裝引腳連接的電網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)數(shù)少，近于一一對(duì)應(yīng)的連接，這個(gè)封裝的位置不能任意放置并有較高的定位優(yōu)先級(jí)，參照屏幕右下角顯示的飛線長(zhǎng)度可以找到該封裝的最佳放置位置。

(2)在整板范圍內(nèi)快速移動(dòng)一個(gè)封裝，如果與這個(gè)封裝連接的飛線變化比較大，說(shuō)明與這個(gè)封裝引腳連接的電網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)數(shù)多，這個(gè)封裝不一定非固定放置在某個(gè)位置并具有較低的定位優(yōu)先級(jí)，可以按照其他一些判別準(zhǔn)則(如布局是否美觀等)并參照屏幕右下角顯示的飛線長(zhǎng)度找到該封裝的相對(duì)最佳放置位置。

(3)移動(dòng)封裝，右下角顯示的飛線長(zhǎng)度最小時(shí)放置的位置相對(duì)最佳。

(4)如果兩個(gè)封裝不論怎樣移動(dòng)位置其間的飛線連接關(guān)系不變，說(shuō)明這兩個(gè)封裝間具有強(qiáng)的約束關(guān)系，應(yīng)優(yōu)先放置在一起;如果一個(gè)封裝不論怎樣移動(dòng)位置與某幾個(gè)封裝間的飛線連接關(guān)系不變，說(shuō)明這個(gè)封裝與這幾個(gè)封裝間具有強(qiáng)的約束關(guān)系，應(yīng)優(yōu)先放置在這幾個(gè)封裝的重心或相對(duì)接近重心的位置;如果一個(gè)封裝移動(dòng)位置時(shí)飛線可以不斷變化，即總能就近找到連接結(jié)點(diǎn)，說(shuō)明這個(gè)封裝與其他所有封裝間具有弱約束關(guān)系，這個(gè)封裝的位置可以最后確定并且所定的位置可以比較靈活。

動(dòng)態(tài)飛線無(wú)疑是一個(gè)功能強(qiáng)大的布局工具，但是，由于每移動(dòng)一下封裝都必須重新計(jì)算相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的最短樹(shù)，這需要一定的時(shí)間。因此，在低擋PC機(jī)或大型設(shè)計(jì)上使用動(dòng)態(tài)飛線時(shí)會(huì)感到移動(dòng)封裝不太靈活。這時(shí)，可以通過(guò)設(shè)置部分飛線模式和控制顯示飛線網(wǎng)絡(luò)的接點(diǎn)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

動(dòng)態(tài)飛線狀態(tài)下移動(dòng)封裝時(shí)，按R鍵可以調(diào)整飛線的重顯頻率。重顯頻率分為5個(gè)等級(jí)，為1時(shí)飛線重顯頻率最高，適合于速度較快的機(jī)器;為5時(shí)飛線重顯頻率最低，適合于速度較慢的機(jī)器。

動(dòng)態(tài)飛線采用就近找點(diǎn)連接入網(wǎng)和保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接長(zhǎng)度最短的飛線策略，所以，動(dòng)態(tài)飛線連同最短樹(shù)飛線總長(zhǎng)度為我們布局時(shí)提供了相對(duì)最佳的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

具體地說(shuō)：布局時(shí)，我們通過(guò)下述方式來(lái)確保動(dòng)態(tài)飛線狀態(tài)下布局的有效性。

(1)在整板范圍內(nèi)快速移動(dòng)一個(gè)封裝，如果與這個(gè)封裝連接的飛線不發(fā)生大的變化，說(shuō)明與這個(gè)封裝引腳連接的電網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)數(shù)少，近于一一對(duì)應(yīng)的連接，這個(gè)封裝的位置不能任意放置并有較高的定位優(yōu)先級(jí)，參照屏幕右下角顯示的飛線長(zhǎng)度可以找到該封裝的最佳放置位置。

(2)在整板范圍內(nèi)快速移動(dòng)一個(gè)封裝，如果與這個(gè)封裝連接的飛線變化比較大，說(shuō)明與這個(gè)封裝引腳連接的電網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)數(shù)多，這個(gè)封裝不一定非固定放置在某個(gè)位置并具有較低的定位優(yōu)先級(jí)，可以按照其他一些判別準(zhǔn)則(如布局是否美觀等)并參照屏幕右下角顯示的飛線長(zhǎng)度找到該封裝的相對(duì)最佳放置位置。

(3)移動(dòng)封裝，右下角顯示的飛線長(zhǎng)度最小時(shí)放置的位置相對(duì)最佳。

(4)如果兩個(gè)封裝不論怎樣移動(dòng)位置其間的飛線連接關(guān)系不變，說(shuō)明這兩個(gè)封裝間具有強(qiáng)的約束關(guān)系，應(yīng)優(yōu)先放置在一起;如果一個(gè)封裝不論怎樣移動(dòng)位置與某幾個(gè)封裝間的飛線連接關(guān)系不變，說(shuō)明這個(gè)封裝與這幾個(gè)封裝間具有強(qiáng)的約束關(guān)系，應(yīng)優(yōu)先放置在這幾個(gè)封裝的重心或相對(duì)接近重心的位置;如果一個(gè)封裝移動(dòng)位置時(shí)飛線可以不斷變化，即總能就近找到連接結(jié)點(diǎn)，說(shuō)明這個(gè)封裝與其他所有封裝間具有弱約束關(guān)系，這個(gè)封裝的位置可以最后確定并且所定的位置可以比較靈活。

動(dòng)態(tài)飛線無(wú)疑是一個(gè)功能強(qiáng)大的布局工具，但是，由于每移動(dòng)一下封裝都必須重新計(jì)算相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的最短樹(shù)，這需要一定的時(shí)間。因此，在低擋PC機(jī)或大型設(shè)計(jì)上使用動(dòng)態(tài)飛線時(shí)會(huì)感到移動(dòng)封裝不太靈活。這時(shí)，可以通過(guò)設(shè)置部分飛線模式和控制顯示飛線網(wǎng)絡(luò)的接點(diǎn)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

動(dòng)態(tài)飛線狀態(tài)下移動(dòng)封裝時(shí)，按R鍵可以調(diào)整飛線的重顯頻率。重顯頻率分為5個(gè)等級(jí)，為1時(shí)飛線重顯頻率最高，適合于速度較快的機(jī)器;為5時(shí)飛線重顯頻率最低，適合于速度較慢的機(jī)器。