分层设计是电子设计自动化(EDA)中的一种常用技术,特别是在使用Altium Designer(简称AD)这类电路设计软件进行原理图设计时,分层设计显得尤为重要。当设计的项目较为复杂,无法在一张A4大小的原理图上完全展示时,设计者可以通过分层的方式简化设计的复杂度,并使其更加易于管理。
在AD中进行分层设计,主要有两种方法:从上到下和从下至上。
从上到下设计方法:
这种方法从一个高层次的概念开始,然后逐渐细化到子层次。设计者会在顶层绘制整个系统的框架,包括各个模块之间的连接关系。这个顶层通常只包含一些象征性的符号(sheetsymbol),用于表示下面的子层次模块。
1. 建立sheetsymbol:可以通过点击工具栏上的Place_>Sheetsymbol来添加,或者直接从库中拖拽符号到工作区。这是分层设计中非常重要的一步,因为它定义了整个设计的结构。
2. 添加入口sheetentry:如SDA、SCL等重要的串行数据线和输入输出信号。在IOType里面设置相应的属性,例如SDA设置为双向IO,SCL为输入信号,INT/CMP为输出信号。
3. 连接端口:利用Wire将顶层的各个sheetsymbol相连,并确保所有需要的总线连接都正确使用了总线标志符,如RB[0..7]。
4. 自动生成子层次:选中顶层的sheetsymbol后,通过右键_>SheetSymbolActions_>CreateSheetFromSymbol命令,AD会自动生成对应的子层原理图文件。这些子层文件为设计者提供了在详细层次上工作的空间。
5. 子层绘制原理图:在自动生成的子层文件中,设计者可以绘制更加详细的原理图。
6. 检查引脚匹配:通过Design_>SynchronizeSheetEntriesandPorts命令,进行子层与顶层之间的引脚匹配检查,确保网络标号的正确对应。
从下至上设计方法:
这种方法与从上到下相反,先绘制子层次的原理图,再逐步汇总到顶层。
1. 绘制子层原理图:首先在原理图编辑器中画出各个子模块的详细原理图,并添加好Port符号。
2. 顶层原理图设计:新建一个原理图,用来绘制整个系统的顶层框架。通过右键_>SheetActions_>CreateSheetSymbolFromSheetorHDL命令,根据子层原理图自动生成顶层的symbol。
3. 接线与总线网络标号:在顶层原理图中将各个子层的symbol用导线连接,并确保总线的网络标号没有遗漏。
4. 检查:使用检查工具确保所有设计的正确性。
5. 生成PDF:当整个分层设计完成并确认无误后,可以通过File_>SmartPDF命令将原理图生成为PDF格式,便于查看、打印或者交给相关人员。
以上就是在使用Altium Designer进行分层设计时涉及的各个知识点。分层设计不仅能够帮助设计者管理大型工程,还能方便团队成员间的协作。在复杂电路设计中,分层设计也能够提高设计效率,减少错误,便于后期的调试和维护。使用分层设计时,设计者应始终注意保持各层间网络标号的一致性,确保电路在逻辑上的连贯性。此外,不同层次的设计应合理划分,避免过度简化或复杂化,以达到最优化的设计效果。