EDA应用技术全套电子教案整套教学教程.ppt

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20世纪70年代的计算机辅助设计（CAD）阶段,早期的电子系统硬件设计采用的是分立元件，随着集成电路的出现和应用，硬件设计进入到发展的初级阶段，初级阶段的硬件设计大量选用中小规模集成电路，入们将这些器件焊接在电路板上，做成板级电子系统，对电子系统的调试是在组装好的印制电路板（PrintedCircuit Board，简称PCB）上进行的。与分立元件为基础的早期设计阶段不同，初级阶段硬件设计的器件选择是各种逻辑门、触发器、寄存器和编码译码器等集成电路，设计师只要熟悉各种集成电路制造厂商提供的标准电路产品说明书，并掌握PCB布图工具和一些辅助性的设计分析工具，就可从事设计活动。,下一页,返回,上一页,1.1 EDA技术的发展过程,传统的手工布线无法满足产品复杂性的要求，更不能满足工作效率的要求。这时，入们开始将产品设计过程中高重复性的繁杂劳动，如布图布线工作用二维图形编辑与分析的CAD工具替代，最具代表性的产品就是美国ACCEL公司开发的Tango布线软件。EDA技术发展初期，PCB布图布线工具受到计算机工作平台的制约（计算机性能的限制），能支持的设计工作有限且性能比较差，效率较低。,下一页,返回,上一页,1.1 EDA技术的发展过程,1.1.2 20世纪80年代的计算机辅助工程设计（CAE）阶段,初级阶段的硬件设计是用大量不同型号的标准芯片实现电子系统设计，随着微电子工艺的发展，相继出现了集成上万只晶体管的微处理器、集成几十万直到上百万存储单元的随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。此外，支持定制单元电路设计的硅编辑、掩膜编程的门阵列，如标准单元的半定制设计方法以及可编程逻辑器件等一系列微结构和微电子学的研究成果都为电子系统的设计提供了新天地。,下一页,返回,上一页,1.1 EDA技术的发展过程,20世纪80年代初的EDA工具主要以逻辑模拟、定时分析、故障仿真、自动布局和布线为核心，重点解决电路设计没有完成之前的功能检验等问题。到了后期，EDA工具己经可以进行设计描述、综合与优化和设计结果验证。如果说20世纪70年代的自动布局布线的CAD工具代替了设计工作中绘图的重复劳动，那么20世纪80年代出现的具有自动综合能力的CAE工具则代替了设计师的部分设计工作，为成功开发电子产品创造了有利条件。但是，大部分从原理图出发的EDA工具仍然不能适应复杂电子系统设计的要求，而且具体化的元件图形制约着优化设计。,下一页,返回,上一页,1.1 EDA技术的发展过程,1.1.3 20世纪90年代电子系统设计自动化（EDA）阶段,为了满足不同的系统用户提出的设计要求，最好的办法是由用户自己设计芯片，让他们把想设计的电路直接设计在自己的专用芯片上。微电子技术的发展，特别是可编程逻辑器件的发展，微电子厂家可以为用户提供各种规模的可编程逻辑器件，使设计者通过设计芯片实现电子系统功能。EDA工具的发展，又为设计师提供了全线电子系统设计自动化工具。这个阶段发展起来的EDA工具，目的是在设计前期将设计师从事的许多高层次设计由工具来做，如可以将用户要求转换为设计技术规范，有效地处理可用的设计资源与理想的设计目标之间的矛盾，按具体的硬件、软件和算法分解设计等。,下一页,返回,上一页,1.1 EDA技术的发展过程,由于微电子技术和EDA工具的发展，设计师可以在不太长的时间内使用EDA工具，通过一些简单标准化的设计过程，利用微电子厂家提供的设计库完成数万门专用集成电路（ASIC）系统的设计与验证。,20世纪90年代，设计师逐步从使用硬件转向设计硬件，从电路级电子产品开发转向系统级电子产品开发（即片上系统集成System on a chip），因此EDA工具是以系统级设计为核心，包括系统行为级描述与结构级综合，系统仿真与测试验证，系统划分与指标分配，系统决策与文件生成等一整套的电子系统设计自动化工具。EDA工具不仅具有电子系统设计的能力，而且能提供独立于工艺和厂家的系统级设计能力，具有高级抽象的设计构思手段。,下一页,返回,上一页,1.1 EDA技术的发展过程,例如：提供方框图、状态图和流程图的编辑能力，具有适合层次描述和混合信号描述的硬件描述语言（如VHDL,AHDL或Verilog-HDL），同时含有各种工艺标准元件库。只有具有上述功能的EDA工具，才有可能使电子系统工程师在不熟悉各种半导体厂家和各种半导体工艺的情况下，完成电子系统的设计。,随着入们面对的电子系统的规模越来越大，EDA技术中采用的自上而下（Top-Down）的设计方法给电子设计注入了新的活力。但是就EDA发展的现状来说，数字系统的设计基本实现了设计自动化的要求，模拟电路因其复杂性，全自动化设计还需从事EDA技术的研究入员和从事集成电路工艺制造设计师们继续不懈的努力。,上一页,返回,1.2 EDA技术主要内容,EDA技术内容丰富，涉及面广，但从教学和应用的角度出发，应了解和掌握印制电路板图设计、可编程逻辑器件的原理、结构及应用、EDA工具软件的使用、硬件描述语言（HDL），如VHDL。,其中，大规模可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计的载体，硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段，软件开发工具是利用 EDA技术进行电子系统设计的智能化的自动化设计工具，实验开发系统则是利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。也就是说，设计师用硬件描述语言（HDL）描绘出硬件的结构和硬件的行为，用设计工具将这些描述综合映射成与半导体工艺有关的硬件工艺文件，半导体器件FPGA，CPLD等则是这些硬件工艺文件的载体。,下一页,返回,1.2 EDA技术主要内容,当这些FPGA器件加载、配置上不同的工艺文件时，这个器件便具有了相应的功能。随着现代电子技术的飞速发展，以HDL表达设计意图、FPGA作为硬件载体、计算机为设计开发工具、EDA软件为开发环境的现代电子设计方法日趋成熟。,近几年，硬件描述语言等设计数据格式的逐步标准化，不同设计风格和应用的要求导致各具特色的EDA工具被集成在同一个工具软件上，从而使EDA框架结构日趋标准化，集成设计环境日趋完善。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,1.2.1印制电路板图设计,印制电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）图设计是电子系统设计的一个重要组成部分，也是电子设备中的重要组装部件。由于它在生产过程中采用了印刷业中的丝网漏印、照相制版和蚀刻等多种技术，有时也称为印刷电路板。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,早期的印制电路板图设计均由入工完成，一般由电路设计入员提供草图，由专业绘图员绘制黑白照相图，再进行后期制作。手工设计是一件十分费事、费力且容易出错的工作。随着计算机技术的飞速发展，新型器件和集成电路的应用越来越广泛，电路越来越复杂，使得可用手工完成的操作越来越多地依赖于计算机去完成。因此，计算机辅助电路设计成为印制电路板图设计的必然趋势。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,目前已有很多的CAD软件可以用于印制电路板图的辅助设计。市场上可见到的有SMARTWORK、ORCAD、Viewlogic、Mentor、Synopsys、AutoBoad、Protel等产品，这些软件的功能有强有弱，且各具特色。印制电路板图的计算机辅助设计大致可分为两个阶段进行，即电路原理图的绘制阶段和印制电路板图的设计阶段，因为印制电路板图的自动布线功能要以电路原理图作依据。,本教材将介绍应用Protel99SE进行原理图和印制电路板的设计。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,1.2.2可编程逻辑器件,可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices简称PLD）是一种用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。它的基本设计方法是借助于EDA软件，用原理图、状态机、布尔表达式、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，最后再由编程器或下载电缆，下载到目标器件中去。,这种利用PLD内建逻辑结构、由用户配置来实现任何组合逻辑和时序逻辑功能的器件，最初被视为分立逻辑电路和中小规模集成电路的替代物，随着设计技术和制造工艺的完善，器件性能、集成度、工作频率等指标不断提高，PLD的应用范围越来越广，目前它已成为ASIC设计的主流。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,可编程逻辑器件（PLD），特别是现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD），是新一代的数字逻辑器件，也是近几年来集成电路中发展最快的品种之一。这种器件具有高集成度、高速度、高可靠性等最明显的特点，其时钟延迟可达纳秒级，结合其并行工作方式，在超高速应用领域和实时测控方面有非常广阔的应用前景，在高可靠应用领域，如果设计合理，将不会存在类似于MCU的复位不可靠和PC可能跑飞等问题。,FPGA/CPLD的高可靠性还表现在几乎可将整个系统下载于同一芯片中，实现所谓由大规模FPGA构成的片上系统SOPC（System On Programmable Chip），从而大大缩小了体积，易于管理和屏蔽。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,由于FPGA/CPLD的集成规模非常大，可利用先进的EDA工具进行电子系统设计和产品开发。由于开发工具的通用性，设计语言的标准化，以及设计过程几乎与所用器件的硬件结构没有关系，所以设计成功的各类逻辑功能块软件有很好的兼容性和可移植性，它几乎可用于任何型号和规模的FPGA/CPLD中，从而使产品设计效率大幅度提高，在很短时间内即可完成十分复杂的系统设计，这正是产品快速进人市场最宝贵的特征。美国TI公司认为，一个ASIC 80的功能可用IP（Intelligence Property）核等现成逻辑合成。而未来大系统的设计仅仅是各类再应用逻辑与IP核（core）的拼装，设计周期将更短。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,与ASIC设计相比，FPGA/CPLD显著的优势是开发周期短，投资风险小，产品上市速度快，市场适应能力强和硬件升级回旋余地大，而且当产品定型和产量扩大后，可将在生产中达到充分检验的VHDL设计，迅速实现ASIC投产。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,1.2.3硬件描述语言VHDL,硬件描述语言（HDL）是各种描述方法中最能体现EDA优越性的描述方法。所谓硬件描述语言，实际就是一个描述工具，其描述的对象就是待设计电路系统的逻辑功能、实现该功能的算法、选用的电路结构以及其他各种约束条件等。通常要求HDL既能描述系统的行为，又能描述系统的结构。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,HDL的使用与普通的高级语言相似，编制的HDL程序也需要首先经过编译器进行语法、语义的检查，并转换为某种中间数据格式。但与其他高级语言相区别的是，用硬件描述语言编制程序的最终目的是要生成实际的硬件，因此HDL中有与硬件实际情况相对应的并行处理语句。此外，用HDL编制程序时，还需注意硬件资源的消耗问题（如门、触发器、连线等的数目），有的HDL程序虽然语法、语义上完全正确，但并不能生成与之相对应的实际硬件，其原因就是要实现这些程序所描述的逻辑功能，消耗的硬件资源将十分巨大。目前主要有以下两种HDL语言：,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,1.Verilog-HDL,Verilog-HDL语言是在1983年由GDA（Gateway Design Automation）公司的首创的。主要用于数字系统的设计。设计者可以用它来进行各种级别的逻辑设计，可以用它进行数字逻辑系统的仿真验证、时序分析、逻辑综合等。它是目前应用最广泛的硬件描述语言之一。其最大优点是与工艺无关性，这使得工程师在功能设计、逻辑验证阶段可以不必过多考虑门级电路及其工艺实现的具体细节，只需要利用系统设计时对芯片的要求，施加不同的约束条件，即可设计出实际电路。实际上，这是利用EDA工具，把逻辑验证与具体工具库匹配、把布线及延时计算由计算机自动完成，从而减轻了设计者的劳动。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,Verilog-HDL把数字系统当作一组模块来描述，每一个模块具有模块接口以及关于模块内容的描述，一个模块代表一个逻辑单元，这些模块用网络相互连接，相互通信。由于Verilog-HDL是标准化的，所以能把完成的设计移植到不同厂家的不同芯片中去。又由于Verilog-HDL设计的信号位数很容易改变，所以可以通过对信号位数的修改，来适应不同的硬件规模，而且在仿真验证时，仿真测试用例可以用同一种描述语言来完成。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,2.VHDL,VHDL语言是美国国防部于20世纪80年代后期，出于军事工业的需要开发的。1984年VHDL被IEEE确定为标准化的硬件描述语言。1993年IEEE对VHDL进行了修订，增加了部分新的VHDL命令与属性，增强了对系统的描述能力，并公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本。现在，VHDL已经成为系统描述的国际公认标准，得到众多EDA公司的支持，越来越多的硬件设计者使用VHDL描述数字系统。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,VHDL涵盖面广，抽象描述能力强，支持硬件的设计、验证、综合与测试。VHDL能在多个级别上对同一逻辑功能进行描述，如可以在寄存器级别上对电路的组成结构进行描述，也可以在行为描述级别上对电路的功能与性能进行描述。无论哪种级别的描述，都可以利用综合工具将描述转化为具体的硬件结构。VHDL的基本结构包含有一个实体和一个结构体，而完整的VHDL结构还包括配置、程序包与库。各种硬件描述语言中，VHDL的抽象描述能力最强，因此运用VHDL进行复杂电路设计时，往往采用自顶向下结构化的设计方法。,比较而言，VHDL语言是一种高级描述语言，适用于电路高级建模，综合的效率和效果较好。Verilog-HDL语言是一种低级的描述语言，适用于描述门级电路，容易控制电路资源，但其对系统的描述能力不如VHDL语言。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,1.2.4 EDA开发工具,EDA工具在EDA技术应用中占据极其重要的位置，EDA的核心是利用计算机完成电子设计全程自动化，因此，基于计算机环境的EDA软件的支持是必不可少的。,由于EDA的整个设计过程需要经过多个不同的技术环节，每个环节都要用到专门的EDA工具来处理。例如，设计输入时要用到设计输入编辑器，对设计做功能模拟时要用到仿真器，对VHDL的行为描述进行逻辑综合时要用到HDL综合器，把由综合器产生的网表文件转换成与指定的目标器件相适应的JEDEC文件要用到适配器，最后还需要用到下载器，将JEDEC文件下载或配置到CPLD，FPGA中。,下一页,返回,上一页,1.2 EDA技术主要内容,现在，有多种支持CPLD和FPGA的设计软件，有的设计软件是由芯片制造商提供的，如Altera公司开发的 MAX+plus和Quartus软件包，Xilinx公司开发的Foundation软件包和ISE；Lattice公司开发的用于ispLSI器件的ispEXPERT System软件包；有的是由专业EDA软件商提供的，称为第三方设计软件，例如Cadence,Mental,Symopsys和DATA I/O公司的设计软件。第三方软件往往能够开发多家公司的器件。,在用第三方软件设计具体型号的器件时，需要器件制造商提供器件库和适配器（Fitter）软件。,本书主要介绍Altera公司的Quartus工具软件，它是一种集成的开发环境，是当今EDA领域比较流行的工具软件。,上一页,返回,1.3 数字系统设计的基本流程,1.3.1自下而上和自上而下的设计概念,传统的设计方法是指自下而上（Bottom-Up）的设计方法。系统设计师们根据自己的实践经验，利用现有的通用元器件，先完成各个部件的设计、搭试、测量性能指标，再组成整个系统，而后经调试、测量看整个系统是否达到规定的性能指标。其设计中除手工进行以外，还可尽量借助于CAD软件进行模拟和分析。,在现代的数字系统设计中更多采用的是自上而下（Top-Down）的设计方法，这种设计方法首先从系统设计入手，先从顶层进行功能方框图划分和结构设计入手，实现从设计、仿真、测试一体化。其方案的验证与设计、电路与PCB设计、ASIC设计都由电子系统设计师借助于EDA工具来完成。,下一页,返回,1.3 数字系统设计的基本流程,1.3.2数字系统设计的流程,数字系统的设计一般采用自顶向下、由粗到细、逐步求精的方法。设计的最顶层是指系统的整体要求，最下层是指具体逻辑电路的实现。自顶向下是指将数字系统的整体逐步分解为各个子系统和模块，若子系统规模较大，则还需要将子系统进一步分解为更小的子系统和模块，层层分解，直至整个系统中各子系统关系合理、并便于逻辑电路级的设计和实现为止。,数字系统的设计流程如,图1-1,所示，下面分别讲述流程中各阶段的设计任务。,下一页,返回,上一页,1.3 数字系统设计的基本流程,1系统任务分析,数字系统设计中的第一步是明确系统的任务。设计任务书可用各种方式提出对整个数字系统的逻辑要求，常用的方式有自然语言、逻辑流程图、时序图或几种方法的结合。当案娇较大或逻辑关系复杂时，系统任务（逻辑要求）逻辑的表述和理解都不是一件容易的。,2确定逻辑算法,实现系统逻辑运算的方法称为逻辑算法，也简称为算法。一个数字系统的逻辑运算往往有多种算法，设计者的任务不但是找出各种算法，还必须比较优劣，取长补短，从中确定最合理的一种。数字系统的算法是逻辑设计的基础，算法不同，则系统的结构也不同，算法的合理与否直接影响系统结构的合理。确定算法是数字系统设计中最具创造性的一环，也是最难的一步。,下一页,返回,上一页,1.3 数字系统设计的基本流程,3系统划分,当算法明确后，应根据算法构造系统的硬件框架（也称为系统框图），将系统划分为若干个部分，各部分分别承担算法中不同的逻辑操作功能。如果某一部分的规模仍嫌大，则需进一步划分。划分后的各个部分应逻辑功能清楚，规模大小合适，便于进行电路级的设计。,4系统（或模块）逻辑描述,当系统中各个子系统（指最低层子系统）和模块的逻辑功能和结构确定后，则需要采用比较规范的形式来描述系统的逻辑功能。对系统的逻辑描述可先采用较粗略的逻辑流程图，再将逻辑流程图逐步细化为详细逻辑流程图，最后将详细流程图表示成与硬件有对应关系的形式，为下一步的电路级设计提供依据。,下一页,返回,上一页,1.3 数字系统设计的基本流程,5逻辑电路级设计,逻辑电路级设计是指选择合理的器件和连接关系以实现系统逻辑要求。电路级设计的结果常采用两种方式来表达：电路图方式和硬件描述语言方式。EDA软件允许以这两种方式输入，以便作后续的处理。,6.验证（仿真）,当电路设计完成后必须验证设计是否正确。在早期，只能通过搭试硬件电路才能得到设计的结果。目前，数字电路设计的EDA软件都具有验证（也称为仿真、电路模拟）的功能，先通过电路验证（仿真），当验证结果正确后再进行实际电路的测试。由于EDA软件的验证结果十分接近实际结果，因此，可极大地提高电路设计的效率。,下一页,返回,上一页,1.3 数字系统设计的基本流程,7物理实现,物理实现是指用实际的器件实现数字系统的设计，用仪表测量设计的电路是否符合设计要求。现在的数字系统往往采用大规模和超大规模集成电路，由于器件集成度高、导线密集，故一般在电路设计完成后即可设计印制电路板图并制作出电路板，在印制电路板上组装电路进行测试。,上一页,返回,小结,电子设计自动化（Electronics Design Automation）简称EDA技术。EDA技术，经历了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程设计（CAE）和电子设计自动化（EDA）三个发展阶段。,本书介绍的EDA技术主要包括数字系统的设计流程、印制电路板图设计、可编程逻辑器件及设计方法、硬件描述语言VHDL、EDA开发工具及开发工具等内容。,数字系统设计的基本流程包括系统任务分析、确定逻辑算法、系统划分、系统（或模块）逻辑描述、逻辑电路级设计、验证（仿真）、物理实现几部分。,返回,图1-1 设计流程,返回,第2章 Protel 99 SE,第1节 Protel 99 SE概述,第2节 Protel 99 SE原理图编辑器,第3节 原理图库编辑器,第4节 Protel99SE PCB设计,第5节 PCB库编辑器,第6节 PCB设计实例,小结,2.1 Protel 99 SE概述,Protel 99 SE是一套建立在Windows环境下的EDA电路集成设计与制版软件，其编辑环境采用了W1ndows视窗风格，利用鼠标和键盘就可轻松进行设计工作，操作起来非常方便，极大地提高了设计工作的效率。,本章从实用角度出发，全面介绍Protel99 SE的基本操作以及使用环境、电路原理图的设计、印制电路板的设计，从而使读者能够对该软件有个初步的认识。在教学过程中，以一个典型的工程设计实例贯通全章，而且在章节后，还加入了思考题和习题。最终使学生掌握Protel99 SE的使用方法和使用技巧，提高电子线路的设计的效率。,在Protel 99 SE中集成了原理图绘制、PCB制作、电路仿真等多个模块，可以通过该软件完成从电路设计、修改、仿真验证到PCB制作的全过程，真正实现电路设计的自动化。,下一页,返回,2.1 Protel 99 SE概述,2.1.1 Protel 99 SE的特性,Protel 99 SE采用数据库的管理方式，拥有强大的集成环境、丰富的元器件库、方便的查找功能、同步技术、强大的规则检查功能等。Protel 99 SE是基于Windows 9x/NT/2000的32位电路设计制版系统,继承了Protel99原有的特性,提供一个集成的电路设计环境,包括原理图设计和PCB布线工具、电路仿真和集成的设计文档管理,支持通过网络进行工作组协同设计。新增的层堆栈管理功能，可以设计32个信号层，16个地电层，16个机械层。新增的3D功能让您在加工印制版之前可以看到板的三维效果。增强的打印功能，使您可以轻松修改打印设置控制打印结果。Protel 99SE容易使用的特性还体现在“这是什么”帮助，按下右上角的小问号，然后输入你所要的信息，可以很快地看到特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问。,下一页,返回,上一页,2.1 Protel 99 SE概述,同时Protel 99 SE还具有以下新特性。,1通过使用智能工作组技术，使多个设计者可以通过网络进行同一电路板的设计，在Design Explorer中内置组管理功能，可以将各个设计任务拆分到不同设计者，能定义组成员的使用权限，也可以锁定文件。,2改进的布线规则：自动布线系统采用最新人工智能技术，布线规则的多种复合选项和在线规则检查使电路板的设计达到专家水平。,3改进的自动布局：采用组群式（Cluster Placer）和基于统计方式（Statistical Placer）的布局方式，增强的交互式布局和布线模式,可以设置多种布局方式。,4信号完整性检查：集成了信号完整性工具、精确的模型和电路板分析，可对电路设计结果进行信号质量和干涉分析,。,下一页,返回,上一页,2.1 Protel 99 SE概述,5轻松的设计同步：加强了原理图SCH和印刷电路板图PCB之间的联系，可以实现原理图SCH和电路图PCB之间的设计同步更新，支持制版输出和电路板数控加工代码文件的生成。,6集成向导功能：广泛的集成向导功能可引导设计人员完成复杂的工作。,7PLD逻辑器件设计：PLD99SE支持所有主要的逻辑器件生产商，如Altera,Max,AMD,Atem1,Inter FLEX，Motorola和Philips等。可以将相同的逻辑功能做成不同的元件，以便自由选择元件制造商。,8支持使用Client Basic编程语言。,下一页,返回,上一页,2.1 Protel 99 SE概述,2.1.2 Protel 99 SE的系统构成,Prote199SE主要由两大部分组成，每一部分各有几个模块。,1第一部分是电路设计部分，主要有:,（1）原理图设计系统(Advanced SCH),包括用于设计原理图的原理图编辑器Sch,用于修改和生成原理图元件的元件编辑器,以及各种报表的生成器Schlib。,（2）印刷电路板设计系统(Advanced PCB),包括用于设计电路板的电路板编辑器PCB以及用于修改、生成元件封装的元件封装编辑器PCBLib。,（3）PCB自动布线系统(Advanced Route 99SE),下一页,返回,上一页,2.1 Protel 99 SE概述,2第二部分是电路仿真与可编程逻辑器件设计，主要有:,（1）电路仿真系统(Advanced SIM99SE),包括一个功能强大的数/模混合号电路仿真器，能在原理图基础上进行连续的模拟信号和数字信号仿真。,（2）可编程逻辑器件设计(Advanced PLD99SE),包括一个文本编辑器，用于编译和仿真设计结果的PLD设计以及观察仿真结果的波形。,下一页,返回,上一页,2.1 Protel 99 SE概述,2.1.3文件层次结构,Protel 99 SE的文件管理采用了1种面向对象的管理方式，借用了Microsoft Access数据库的存取技术，将所有相关的文档资料都封装在一个称为“设计数据库”的文件中，进行统一管理。所有原理图、印制电路板图等设计文档全部存储在一个惟一的数据库文件中（以DDB为后缀），用设计管理器来统一管理。不仅能包含Protel编辑器生成的文件，还能容纳任何Windows应用程序建立的设计文件。对用户来说，一个数据库就是一个工程项目。这个工程中可以有原理图、印制电路板图等有关的各种文档。文档封装带来的好处是显而易见的，因为用户不必在一大堆文档资料中查找所需的文件，所有相关的文件现在已经集中在一个数据库对象里。在Protel 99 SE首次启动后，会进入主程序窗口。,下一页,返回,上一页,2.1 Protel 99 SE概述,首先建立一个新的设计数据库文件,在该窗口中执行菜单命令File|New Design如,图2-1,。,执行上述菜单命令后，系统会弹出“New Design Database”对话框，如,图2-2,所示。,在图2-2所示Database File Name文本框中输入设计数据库文件名称“MyDesign1.ddb”，在Datebase Location选项组中，显示默认的设计任务所在的路径，单击“Browse”按钮，可以改变设计任务所在的路径。这里我们首先在D：盘下新建一个文件夹（“智能温度计”）来存放设计数据库文件。在更改设计任务所在的路径后，单击“OK”按钮后，系统将创建一个新的名为“MyDesign1.ddb”设计数据库文件，如,图2-3,所示。,下一页,返回,上一页,2.1 Protel 99 SE概述,这时的设计数据库中只有几个专用的子目录，是一个空的设计项目，有待设计者创建新的原理图和印制电路板图等文档资料。,设计组（Design Team）,我们可以先在Design Team 中设定设计小组成员，Protel 99SE可在一个设计组中进行协同设计，所有设计数据库和设计组特性都由设计组控制。定义组成员和设置他们的访问权限都在设计管理器中进行，确定其网络类型和网络专家独立性不需要求助于网络管理员。,为保证设计安全，为管理组成员设置一个口令。这样如果没有注册名字和口令就不能打开设计数据库。,2回收站（Recycle Bin）,相当于Windows 中的回收站，所有在设计数据库中删除的文件，均保存在回收站中，可以找回由于误造作而删除的文件,下一页,返回,上一页,2.1 Protel 99 SE概述,3设计管理器（Documents）,所有Protel 99SE设计文件都被储存在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计编辑窗口。在Protel 99SE中与设计的接口叫设计管理器。使用设计管理器，可以进行对设计文件的管理编辑、设置设计组的访问权限和监视对设计文件的访问。,文件管理主要通过File菜单中的各命令来实现。该菜单命令主要是文件的管理操作，如文件的打开、新项目的建立等。下面执行菜单命令File|New操作，打开“选择文件类型”对话框如,图2-4,所示。,下一页,返回,上一页,2.1 Protel 99 SE概述,一个设计库文件（.DDB后缀）可包含多达几十个文件，其中文件类型可以是原理图Sch文件、印制电路板PCB文件、原理图元件库lib编辑文件、印制电路元件库Lib编辑文件、文本文件以及其他文件等。用户可以选择所需建立的文件类型，然后单击“OK”按钮，或者简单双击设计数据库里的文件图标，即可用以加载相应的编辑器打开此文件，同时被更新的文件自动地保存到设计数据库。设计数据库对存储Protel设计文件没有限制。你能输入任何类型的设计文件进入数据库，如在MS Word书写的报告、在MS Excel准备的费用清单和AutoCAD中制的机械图。Protel 99 SE提供了丰富的编辑器资源。各图标所代表的文件类型见,表2-1,。,下一页,返回,上一页,2.1 Protel 99 SE概述,上述新建文件到数据库文件的菜单命令也可以从快捷菜单中输入。用户在当前设计数据库的空白地方，单击鼠标右键，系统将弹出快捷菜单，用户可以从中选择操作命令，具体与上面相应的操作一样，可以方便以前用户使用该软件,。,上一页,返回,2.2 Protel 99 SE原理图编辑器,电路原理图设计是整个电路设计的第一步，也是PCB图设计过程的根基，电路原理图设计过程好坏直接影响到以后的每一部设计工作。电路原理图设计过程一般可以用,图2-5,所示流程图表示。,2.2.1文件操作,Protel 99 SE中对文件操作包括设计任务的新建、打开、关闭和删除，以及设计文档的新建、打开、关闭、删除和恢复操作等。本节将详细介绍这些操作方式。如,图2-5,所示给出了原理图设计的基本流程。,下一页,返回,2.2 Protel 99 SE原理图编辑器,1.新建文件,由于在Protel 99 SE中，推荐采用的文件管理形式是数据库，因此设计电路时，需要先建立数据库文件。按照2.1.3中讲述的方法，我们已经创建了一个设计数据库文件“MyDesign1.ddb”。接下来，打开“我的电脑”，在D盘找到名为“智能温度计”的文件夹，将文件夹里面的设计数据库文件“MyDesign1.ddb”，更名为“Intelligent Thermometer.Ddb”。然后双击这个数据库文件，启动Protel 99 SE，如,图2-3,所示。在其初始主界面，我们单击File菜单可以看到如,图2-6,所示的下拉菜单选项。,下一页,返回,上一页,2.2 Protel 99 SE原理图编辑器,单击菜单命令File|New，弹出如,图2-4,所示的新建设计文档类型对话框。在该对话框中，单击、选中Schematic Document图标，单击“OK”按钮，以建立一个原理图文件（.Sch），在Protel 99 SE设计窗口中修改该原理图文件的名字为“Intelligent Thermometer.Sch”，如,图2-7,所示。然后双击该文件图标，进入原理图设计窗口，如,图2-8,所示。,2.保存与关闭文件,在绘制原理图过程中，养成随时保存文件的习惯是重要的，以防意外事件造成文件数据丢失。,保存文件的方法是：单击菜单File|Save All，将保存所有文档。,关闭文件的方法是：单击菜单File|Close，将关闭当前被激活的文件。,下一页,返回,上一页,2.2 Protel 99 SE原理图编辑器,原理图文件被关闭后，该如何打开？单击设计管理器树形目录中原理图文件名，即可打开该文件。至此，创建数据库文件并新建原理图文件的操作基本完成了（在后续章节中，将根据需要建立其他类型的文件）。,下一页,返回,上一页,2.2 Protel 99 SE原理图编辑器,2.2.2环境设置,只有熟悉原理图设计系统的集成环境，掌握其菜单、工具的名称和功能，才能顺利绘制原理图。常用菜单及工具的使用方法，将在后续内容中结合任务的操作加以介绍。,用鼠标单击,图2-8,中File菜单左边的按钮，在弹出的菜单选项中选择“Preferences”命令，系统将出现如,图2-9,所示的设置系统参数的对话框。Protel 99 SE允许用尸对系统进行参数选择（系统参数选择），通过此操作可以选择是否在存储文件时同时进行备份；是否在文件关闭的时候记忆当前的状态，以便下一次打开此文件时自动进入该状态；以及是否进行文件自动存储、系统字体设置等方面的内容,。,下一页,返回,上一页,2.2 Protel 99 SE原理图编辑器,该对话框主要包括4个复选框，分别介绍如下：,Create Backup Files复选框：在电路图的设计过程中，如果希望在每次保存设计文档时生成备份文件，则选中Create Backup Files复选框。这样系统就会自动保存每次修改的设计图形文件。,2Save Preference复选框：选中该复选框，则在系统设计时保存对话框中设置的选项和电路图设计软件的外观。,3Display Tool复选框：选中该复选框，则显示工具栏。,4Use Client System Font For All Dialogs复选框：选中该复选框，则电路设计时系统界面字体就会变小，并且界面中的字符会在整个显示器屏幕上全部显示出来。,下一页,返回,上一页,2.2 Protel 99 SE原理图编辑器,Preferences对话框中还有两个按钮，意义分别如下：,1单击“Auto|Save Settings”按钮，弹出如,图2-10,所示对话框，该对话框内容介绍如下