編寫自己的PCB數(shù)據(jù)庫翻譯器
1.0簡(jiǎn)介

眾所周知，高科技公司的設(shè)計(jì)環(huán)境可能會(huì)不時(shí)“不穩(wěn)定”。設(shè)計(jì)環(huán)境甚至設(shè)計(jì)師經(jīng)常做出改變。這些變化源于采用更好的技術(shù)或公司收購(gòu)/兼并。如果發(fā)生這種情況，可能必須將正在進(jìn)行的設(shè)計(jì)從一組工具轉(zhuǎn)移到另一組工具。

假設(shè)一家公司已將多個(gè)印刷電路板（PCB）設(shè)計(jì)放置在一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）工具中何時(shí)必須更改該工具。有兩種選擇。首先，更換新CAD工具中的所有PCB設(shè)計(jì)，但每個(gè)設(shè)計(jì)至少需要3周時(shí)間。其次，編寫一個(gè)翻譯器將現(xiàn)有的展示位置文件轉(zhuǎn)換為新工具的文件。最多需要幾天的時(shí)間才能使這個(gè)翻譯器正確運(yùn)行，每個(gè)設(shè)計(jì)只運(yùn)行幾秒鐘。

如果有5個(gè)PCB，第一個(gè)選項(xiàng)至少需要15周。有了翻譯，那個(gè)時(shí)間減少到1周或更短。第二種選擇的優(yōu)勢(shì)和需求是顯而易見的。不幸的是，這個(gè)翻譯器可能不適用于您的特定CAD工具。

在本文中，我們提出了一種使用編程語言Perl [1]編寫PCB布局?jǐn)?shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)方法。另外，我們提供一些代碼來說明細(xì)節(jié)。如果不使用特定的CAD工具作為示例，這些主題將難以討論。因此，選擇Mentor Graphics Corp.的BoardStation和Cadence Design Systems的Allegro。這兩種工具都可以放置和布線PCB設(shè)計(jì)。我們的翻譯器將BoardStation的放置數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換為Allegro的放置數(shù)據(jù)庫，但本文中介紹的原理和技術(shù)適用于任何其他兩個(gè)CAD工具。

我們的翻譯人員必須執(zhí)行以下三個(gè)主要任務(wù)：

對(duì)于我們的討論，BoardStation表面貼裝幾何使用引腳1作為原點(diǎn)（不是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但有些公司會(huì)這樣做）。 Allegro使用幾何中心代替。使用此信息，翻譯人員必須正確翻譯幾何體的放置位置。

如果BoardStation幾何體的方向與其Allegro對(duì)應(yīng)物的方向不同，則翻譯者必須正確翻譯方向。

翻譯人員必須正確地將BoardStation展示位置文件的格式轉(zhuǎn)換為Allegro展示位置文件的格式。 BoardStation的放置文件稱為comps.comps _ ##和job_parts，其中_ ##是版本號(hào)，例如_01。 Allegro的放置文件名為place_txt.txt。

最后，有關(guān)為什么選擇Perl來編寫我們的翻譯器的說法，盡管任何其他完整的計(jì)算機(jī)語言也可以完成這項(xiàng)工作。 Perl最初設(shè)計(jì)用于文本解析和處理。這正是我們工作的主要部分，后面會(huì)很明顯。

2.0開始翻譯

首先，我們的翻譯需要3個(gè)輸入文件（除了BoardStation和Allegro放置文件）。它們可能已存在于公司PCB設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中，或者可能必須手工創(chuàng)建。以下是作者選擇文件名的列表。請(qǐng)注意，bs_指的是BoardStation，al_指的是Allegro，bs_al_指的是這兩個(gè)工具。

bs_insertion.file：它必須包含每個(gè)BoardStation幾何名稱以及它是否是表面貼裝。對(duì)于表面貼裝，它必須指定從原點(diǎn)（引腳1）到中心的以mils為單位的X偏移和Y偏移。這些信息非常重要，因?yàn)檎缟厦娴?.0節(jié)所述，我們已選擇幾何中心作為Allegro的原點(diǎn)。 bs_insertion.file可以簡(jiǎn)單如下（＃表示注釋）：類型1表示表面安裝，類型2表示非表面安裝。

非表面貼裝幾何體可以是通孔或分立或連接器組件。通常，幾何體不能同時(shí)是表面貼裝和非表面貼裝。但是，如果組件具有兩個(gè)版本并且它們?cè)谕辉O(shè)計(jì)中使用，則必須使用兩個(gè)不同的幾何名稱。請(qǐng)注意，幾何名稱中的大寫或小寫對(duì)某些CAD工具很重要。

通常，與bs_insertion.file類似或相同的數(shù)據(jù)庫應(yīng)該已由公司維護(hù)，并且不需要?jiǎng)?chuàng)建此文件用手。但它可能包含的信息多于我們的翻譯器所需的信息，例如軸向組件的旋轉(zhuǎn)，寬度和高度信息。在這種情況下，翻譯器應(yīng)該不解析這種數(shù)據(jù)。

bs_insertion.file由翻譯器解析并存儲(chǔ)到兩個(gè)內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組中，可以調(diào)用$ bs_insertion_type和$ matrix。 $ bs_insertion_type中每個(gè)條目的鍵是BoardStation幾何名稱，值是組件類型，它是1或2. $ matrix的鍵可以是字符串geometry_name = xoffset或geometry_name = yoffset，值是偏移值。

例如，對(duì)于上面給出的幾何名稱100AMPTCH，條目$ matrix {100AMPTCH = xoffset}存儲(chǔ)371.2，條目$ matrix {100AMPTCH = yoffset}存儲(chǔ)350.0。稍后將擴(kuò)展$ matrix數(shù)組以存儲(chǔ)更多信息。

bs_al_list.file：它包含所有BoardStation幾何及其Allegro對(duì)應(yīng)項(xiàng)。它可能如下所示（＃表示注釋）：

兩個(gè)BoardStation幾何圖形可能與相同的Allegro幾何圖形匹配。同樣，幾何名稱中的大寫或小寫也適用于某些CAD工具。

bs_al_list.file通常是手工創(chuàng)建的。它由轉(zhuǎn)換器解析并存儲(chǔ)到內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組中，可以稱為$ bs_al_list。其關(guān)鍵是BoardStation幾何名稱，其值為Allegro幾何名稱。對(duì)于上面給出的示例，bs_al_list {7827-150HT}存儲(chǔ)CONN-SMD_2X25。

al_orientation.file：它包含所有Allegro幾何及其默認(rèn)方向。為了簡(jiǎn)化操作，請(qǐng)為每個(gè)方向分配一個(gè)代碼，如表1所示，對(duì)于特定應(yīng)用程序可能完成也可能不完整。

al_orientation.file通常是手工創(chuàng)建的，它可能如下所示（＃表示評(píng)論）：

該文件由翻譯器解析并存儲(chǔ)到內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組中，可以稱為$ al_orientation。它的關(guān)鍵是Allegro幾何名稱，它的值是一個(gè)方向代碼。對(duì)于上面給出的示例，al_orientation {FIDUCIAL40}存儲(chǔ)0.同樣，幾何名稱中的大寫或小寫對(duì)某些CAD工具很重要。

表格1 ？？ Allegro幾何的方向代碼

現(xiàn)在我們可以開始系統(tǒng)地開發(fā)翻譯器了。正如上面第1.0節(jié)中簡(jiǎn)要提到的，有兩個(gè)步驟可以完成。首先，我們將解析BoardStation的展示位置文件。其次，我們將使用該信息生成Allegro的放置文件。

3.0處理BoardStation的job_parts文件

如前所述，BoardStation有兩個(gè)放置位置文件，即job_parts和comps.comps _ ##。本節(jié)討論我們的翻譯器如何使用job_parts來查找和計(jì)算每個(gè)BoardStation幾何體的方向。結(jié)果存儲(chǔ)在名為$ bs_orientation的內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組中。此外，可以選擇將此結(jié)果寫入文件，以便我們可以手動(dòng)檢查翻譯器是否正確計(jì)算了這些方向。

job_parts唯一列出PCB設(shè)計(jì)中的每個(gè)BoardStation幾何體及其物理信息，例如它的名稱和引腳（包括引腳號(hào)和位置）。每個(gè)幾何條目如下所示：

$$ create_component（“BoardStation_Geometry_Name”）;

與$$ create_component（）條目關(guān)聯(lián)的每個(gè)pin條目如下所示：

$$屬性（ “COMPONENT_PIN_DEFINITION”，“25”,, @ scale ,, [6.175，-8.89]）;

其中“25”是引腳編號(hào)，[6.175，-8.89]是引腳位置，單位為英寸。 2引腳幾何結(jié)構(gòu)（如電容）具有以下3個(gè)條目：

$$ create_component（“CC1206”）;

$$屬性（“COMPONENT_PIN_DEFINITION” ，“1”,, @ scale ,, [-0.067,0.0]）;

$$屬性（“COMPONENT_PIN_DEFINITION”，“2”，@ scale ,, [0.067,0.0] ）;

1針幾何圖形，例如基準(zhǔn)點(diǎn)，有以下兩個(gè)條目：

$$ create_component（“FIDUCIAL1”）;

$$屬性（“COMPONENT_PIN_DEFINITION”，“1”，@ scale，[0.0,0.0]）;

請(qǐng)注意，$$ create_component（）條目始終位于其關(guān)聯(lián)的$$屬性（）條目之前。

我們的轉(zhuǎn)換程序在每個(gè)BoardStation幾何名稱中進(jìn)行分析。接下來，它通過在$ bs_insertion_type內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組中查找來確定此幾何是否是表面貼裝（參見上面的第2.0節(jié)）。如果是，請(qǐng)將其存儲(chǔ)在名為$ sm_array的新內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組中。如果沒有，請(qǐng)將其存儲(chǔ)在另一個(gè)名為$ nsm_array的新內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組中。

還會(huì)解析BoardStation幾何體的每個(gè)引腳以確定以下內(nèi)容：

如果引腳number是純數(shù)字且為1或2或3，將其X和Y坐標(biāo)存儲(chǔ)在新的$ pin_1_2_3內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組中。保存3個(gè)引腳，以便轉(zhuǎn)換器稍后可以確定哪個(gè)幾何結(jié)構(gòu)為2引腳。

對(duì)于每個(gè)數(shù)字純數(shù)字的引腳，確定最小X，最大X，最小Y和最大Y坐標(biāo)到目前為止，將此信息存儲(chǔ)到$ matrix內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組中（參見上面的第2.0節(jié)）。

如果引腳號(hào)不是純數(shù)字，例如A1或B1，則不要執(zhí)行上面的兩個(gè)子彈。相反，將此BoardStation幾何圖形放入新的$ odd_pin關(guān)聯(lián)數(shù)組中，并停止查找其引腳。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)意義上無法確定哪個(gè)引腳是引腳1，因?yàn)槲覀兛梢栽谕粠缀谓Y(jié)構(gòu)上具有A1，B1和C1引腳。下面將進(jìn)一步討論這種特殊情況。

執(zhí)行上述操作的Perl代碼概述如下：

單擊此處查看代碼示例

總而言之，對(duì)于每個(gè)BoardStation幾何體，$ matrix內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組具有鍵（字符串）和下面表2中給出的值。在此表中，鍵的geometry_name部分是BoardStation中使用的實(shí)際幾何名稱，對(duì)于每個(gè)唯一組件它是唯一的。

表2 ??每個(gè)唯一BoardStation幾何體的$矩陣條目

接下來，我們使用存儲(chǔ)在這些內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組中的信息來確定pin1的位置，假設(shè)每個(gè)BoardStation幾何體上的針都是逆時(shí)針計(jì)數(shù)的。它可以是表3中列出的四個(gè)中的一個(gè)。然后，此信息用于確定幾何體的方向，其代碼在表1中給出。每個(gè)BoardStation幾何體及其計(jì)算的方向隨后存儲(chǔ)在新的內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組中$ bs_orientation。

表3 ?? BoardStation幾何體上pin1的位置

目前，有必要討論一些無法輕松處理的特殊BoardStation幾何圖形。它們的方向代碼（表1中給出）必須在翻譯器中進(jìn)行硬編碼。下面將討論3種情況。

如前所述，如果幾何體不具有純數(shù)字引腳數(shù)（例如A1或B1或C1而不僅僅是1），那么就不可能找到哪個(gè)引腳是引腳1，并且轉(zhuǎn)換器無法計(jì)算幾何方向。假設(shè)取向代碼為10（硬編碼）。我們還可以查看此幾何圖形并找到其確切方向。如果看到這些幾何，則由翻譯器內(nèi)部存儲(chǔ)在內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組$ odd_pin中。

對(duì)于某些幾何，引腳1和2的X坐標(biāo)不相等，它們的Y坐標(biāo)也不相等，例如如圖1所示的連接器。在這種情況下，翻譯器不能輕易地計(jì)算幾何方向，并且假定方向代碼為10。我們還可以查看這個(gè)幾何體并找到它的確切方向。

圖1 - Pin坐標(biāo)不相等

如果是過時(shí)的幾何體錯(cuò)誤地使用（可能發(fā)生），不存儲(chǔ)在任何公司數(shù)據(jù)庫中，首先查看它，然后在翻譯器中硬編碼其方向代碼。

在上面的前兩種情況中，方向代碼假定為10因?yàn)榇蠖鄶?shù)幾何都是這樣放置的。所以這是最安全的賭注，但仍然是賭注。由于這個(gè)原因和其他原因，翻譯可能并不完全適用于少數(shù)組件。但正如5.0節(jié)將討論的那樣，很容易糾正這些微小的不匹配。有些無關(guān)緊要，甚至可以單獨(dú)留下。

此時(shí)，我們的翻譯器將簡(jiǎn)單地處理$ sm_array，$ nsm_array和$ odd_pin內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組，以創(chuàng)建$ bs_orientation內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組。我們還（可選）將此結(jié)果寫入bs_orientation.file文件。首先，打開此文件進(jìn)行如下編寫：

處理$ odd_pin內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組的Perl代碼概述很簡(jiǎn)單：

處理$ sm_array內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組的Perl代碼概述如下：

進(jìn)一步處理$ sm_array中的每個(gè)“普通”BoardStation幾何體。首先，找到引腳1,2和3的幾何中心和位置（2引腳幾何結(jié)構(gòu)沒有引腳3）。 Perl代碼的概述是：

接下來，檢查引腳1和2的X坐標(biāo)在這個(gè)幾何上是否相等（情況2）上面討論過）。同時(shí)檢查這兩個(gè)引腳的Y坐標(biāo)。

現(xiàn)在檢查引腳1和2是否具有相同的X坐標(biāo)。如果是，請(qǐng)執(zhí)行以下操作。首先，確定引腳1是否位于幾何結(jié)構(gòu)的底部，引腳1和引腳2是否彼此相對(duì)，包括2引腳幾何結(jié)構(gòu)（例如垂直放置的電容器或電阻器）：

其次，確定引腳1是否位于幾何結(jié)構(gòu)的頂部，引腳1和2是否彼此相對(duì)，包括2引腳幾何形狀：

最后，確定引腳1是否位于幾何體的左側(cè)或右側(cè)（請(qǐng)記住引腳是逆時(shí)針計(jì)數(shù)的）：

單擊此處查看代碼示例

現(xiàn)在檢查引腳1和2是否具有相同的Y坐標(biāo)。如果是，請(qǐng)采取適當(dāng)?shù)拇胧５侥壳盀橹挂呀?jīng)提供了大量的Perl代碼示例，因此我們?cè)诖瞬辉僦貜?fù)。相反，我們將簡(jiǎn)要討論這個(gè)過程。首先，確定引腳1是否位于幾何結(jié)構(gòu)的左側(cè)，引腳1和2是否彼此面對(duì)。如果是，則方向代碼可以是1或2或3.

其次，確定引腳1是否位于幾何體的右側(cè)，引腳1和2是否彼此面對(duì)。如果是，則方向代碼可以是4或5或6.第三，確定引腳1的X坐標(biāo)是否位于幾何體的頂部。如果是，則方向代碼可以是7或8或9.第四，確定引腳1是否在底部。如果是，則方向代碼可以是10或11或12.

$ nsm_array內(nèi)部關(guān)聯(lián)數(shù)組的處理方式應(yīng)與$ sm_array相同。

此時(shí)，可以讀取bs_orientation.file文件（如果已創(chuàng)建）以確保計(jì)算的BoardStation幾何方向正確。如果沒有，翻譯人員需要進(jìn)行微調(diào)。

4.0生成Allegro的place_txt.txt展示位置文件

BoardStation的展示位置文件（也是稱為組件文件）稱為comps.comps _ ##，每個(gè)條目的格式都非常簡(jiǎn)單：

Ref_des是參考標(biāo)號(hào)用于PCB原理圖。 Symbol_name是原理圖符號(hào)的名稱。 Board_location是引腳1在10納米中的位置，它必須轉(zhuǎn)換為Allegro放置文件中表面貼裝元件的幾何中心，如前所述。此外，10納米單位必須轉(zhuǎn)換成Allegro的密耳。

Board_side表示該組件放置在電路板的哪一側(cè)（1：頂部，2：底部）。旋轉(zhuǎn)指示在放置期間該組件是否已旋轉(zhuǎn)（90度或180度或270度）。對(duì)于BoardStation和Allegro，旋轉(zhuǎn)必須始終為逆時(shí)針。

Allegro的place_txt.txt放置文件具有以下格式：

每列的含義，從U115的第2行開始，在下面的表4中說明。

表4 ?? Allegro的展示位置文件的含義

現(xiàn)在，我們的翻譯人員可以將comps.comps _ ##轉(zhuǎn)換為place_txt.txt。執(zhí)行此操作的Perl代碼的一部分在下面給出并且不言自明：

單擊此處查看代碼示例

如果轉(zhuǎn)換程序運(yùn)行時(shí)沒有任何錯(cuò)誤，則Allegro放置文件place_txt .txt已創(chuàng)建。現(xiàn)在您可以嘗試將此文件讀入Allegro以檢查其格式。如果Allegro標(biāo)記任何格式錯(cuò)誤，則需要修改我們的翻譯器。

5.0最終評(píng)論

BoardStation和Allegro是兩個(gè)非常不同的工具，對(duì)于某些特殊情況，他們的展示位置文件之間沒有直接的翻譯。上面的3.0節(jié)列出了其中一些。因此，對(duì)于少數(shù)組件，轉(zhuǎn)換可能不準(zhǔn)確。

例如，如果組件的旋轉(zhuǎn)不是100％正確，那么它可以在Allegro中手動(dòng)旋轉(zhuǎn)（例如微處理器）或單獨(dú)使用（如電容器）。一些組件也可能與其鄰居部分重疊。同樣，這可以在Allegro中手動(dòng)糾正。平均而言，需要一個(gè)小時(shí)或更短的時(shí)間來手動(dòng)檢查Allegro放置文件是否存在這些問題。

6.0參考文獻(xiàn)

1。 Larry Wall，Tom Christiansen，Jon Orwant，“Programming Perl”，第3版，O'Reilly＆amp; Associates，Inc.，2000
2。 Luke L. Chang，“編寫自己的PCB設(shè)計(jì)規(guī)則檢查器”，EEdesign，2003年9月

Luke L. Chang是英特爾存儲(chǔ)元件部門的高級(jí)驗(yàn)證負(fù)責(zé)人（Hudson） ， 嘛）。在此之前，他曾在多家高科技公司擔(dān)任過工程和管理職位，涉及硬件設(shè)計(jì)/驗(yàn)證和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域。