Конверсия данных при переходе с P-CAD 200x на Altium Designer

Компания Altium (Австралия) — ведущий мировой производитель программного обеспечения для проектирования электронных устройств на базе печатных плат (Altium Designer, P-CAD, NanoBoard).  Altium Designer — это программа, которая является продолжением и развитием широко распространенных в России P-CAD и Protel. Предлагаемая статься посвящена техническим аспектам перехода с P-CAD на Altium Designer.

При отказе от использования P-CAD в пользу проектирования в среде Altium Designer необходимо обеспечить по возможности безболезненный переход от одного формата данных к другому, с тем чтобы можно было поддерживать и развивать ранее выполненные проекты. Altium Designer предоставляет средство такой конверсии — Import Wizard (Мастер импорта).

Конвертироваться могут документы проектов P-CAD (листы электрических схем и документы печатной платы) и библиотеки компонентов. Документы проектов конвертируются из исходного двоичного формата P-CAD Binary. Библиотеки, подлежащие конверсии, должны быть предварительно преобразованы в P-CAD 200x в среде менеджера библиотек Library Executive в текстовый формат P-CAD ASCII.

Рис. 1Конверсия структуры данных P-CAD 200x в формат Altium Designer запускается командой File/Import Wizard, по которой открывается первая страница Мастера импорта. Переход со страницы на страницу Мастера управляется кнопками Next/Back. На второй странице Мастера (рис. 1, на переднем плане) следует выбрать исходный формат данных.

Применительно к нашему случаю выбираем формат исходных данных P-CAD Design and Libraries Files и с помощью кнопки Next переходим к следующим шагам, на которых предоставляется возможность выбора файлов проекта и/или библиотек для импорта.

Рис. 2Список проектных документов и библиотечных файлов составляется по щелчкам на кнопке Add, открывающей стандартную процедуру поиска файлов. Пути к каждому найденному файлу помещаются в поле P-CAD Design Files или P-CAD Library Files в главном поле окна (рис. 2).

На следующем, промежуточном, шаге в окне Мастера отображается ход анализа исходной информации, подлежащей конверсии.

Рис. 3На пятой странице мастера Import Wizard определяется формат имени топологического посадочного места (ТПМ) библиотечных компонентов (Footprint) при конверсии (рис. 3).

В отличие от системы P-CAD, в которой описания контактов компонента и связи электрических контактов с контактными площадками посадочного места, а также признаки эквивалентности контактов и логических секций сосредоточены в структуре, объединяющей схемный символ (Symbol) с посадочным местом (Pattern) в интегрированный библиотечный компонент, при конверсии в формат Altium Designer все эти данные разводятся в двух направлениях:

• данные, относящиеся к схемному символу, передаются в структуру элемента библиотеки схемного редактора AdvSCH;
• графика посадочного места и описания контактных площадок передаются в структуру элемента библиотеки графического редактора печатной платы AdvPCB.

Чтобы исполнитель отчетливо представил себе особенности конверсии, в верхнем поле диалогового окна выводится обширное информационное сообщение, разъясняющее особенности образования имен посадочных мест. Структура данных P-CAD отличается от структуры данных Altium Designer. В Altium Designer ТПМ-компонента (Footprint) не может иметь несколько альтернативных графических изображений. Контактная площадка (КП) в Altium Designer должна иметь единственное обозначение, в отличие от P-CAD, где обозначения контактов Pin Designator могут отличаться от обозначений КП Pad Number в посадочном месте.

Вследствие этих различий имена контактных площадок PCB-компонентов могут приобретать различные формы, вид которых определяется в диалоге. По умолчанию имя ТПМ состоит из трех полей, в которых отображается имя ТПМ, назначенное в P-CAD (Pattern Name), имя библиотечного компонента (Component Name) и имя (Pattern Graphics) основной (Primary) или альтернативной графики ТПМ. В каждом из полей эти имена могут быть изменены выбором из раскрывающегося списка, либо поле может быть оставлено пустым при выборе варианта None. Может также быть выбран разделитель полей в имени посадочного места в Altium Designer – точка, дефис или скобки. Эта форма может также быть оптимизирована. Формат имени ТПМ оптимизируется к виду _ (<имя ТПМ>_<имя графики ТПМ>, прим. авт.), если обозначение выводов компонента Pin Designator в библиотеке P-CAD то же, что и обозначение контактных площадок Pad Number. Далее этот формат оптимизируется к виду , если ТПМ имеет единственную графику. Для лучшей совместимости следует конвертировать проекты и библиотеки P-CAD, используя единую настройку формата имен.

Ниже этого сообщения располагается строка с полями настройки формата имени ТПМ и примеры оптимизированного и, если таковое окажется в проекте, неоптимизированного имени ТПМ.

Если имена контактов компонента Pin Designator и контактов на посадочном месте (Pattern) Pad Number не совпадают, оптимизация имени посадочного места при конверсии библиотечных компонентов из P-CAD в Altium Designer не выполняется, как это показано на рис. 3 для электрического соединителя СНП34-69, у которого обозначения контактов Pin Des в таблице Pins View библиотеки P-CAD выполнены как в цоколевке соединителя – А1…A23, B1…B23, C1…С23, а контактные площадки ТПМ (Pad #) пронумерованы подряд – 1…69.

Рис. 4На следующем шаге программа предлагает ознакомиться с форматом имени компонента схемной библиотеки Altium Designer (рис. 4).

В верхнем поле окна выводится информационное сообщение о различиях концепции схемного символа P-CAD и компонента схемной библиотеки Altium Designer. Такие данные, как графика схемного символа, атрибуты, логические секции, имена и типы контактов, связь контактов символа и контактных площадок ТПМ библиотечных компонентов P-CAD становятся принадлежностью компонента схемной библиотеки Altium Designer. Каждый компонент P-CAD импортируется как компонент схемной библиотеки Altium Designer под именем, совпадающим с именем компонента библиотеки P-CAD. Что касается кодов эквивалентности выводов и секций, они назначаются компонентам непосредственно в схемном документе проекта Altium Designer.

В нижележащем поле приводятся примеры оптимизированного и неоптимизированного имени схемного компонента. Не оптимизируются имена многосекционных компонентов.

Последующий шаг устанавливает соответствие слоев графического редактора печатной платы P-CAD PCB и слоев редактора печатной платы AdvPCB Altium Designer. Настройка выполняется как для документов печатной платы, так и для библиотек посадочных мест Altium Designer.

Рис. 5На следующих двух шагах в окне Мастера (рис. 5) отображается структура конвертированных данных. Для каждого из проектных документов P-CAD – листа электрической схемы и документа печатной платы – Altium Designer образует отдельный PCB-проект. В дереве структуры каждого из проектов отображается имя исходного документа и имена конвертированных документов.

Библиотека P-CAD конвертируется в структуру библиотечного пакета Altium Designer (в нашем примере – S_K1533.LIBPKG): исходный документ делится на два библиотечных файла – файл схемной библиотеки S_K1533.SCHLIB и файл библиотеки ТПМ S_K1533.PCBLIB. Одновременно с этим файлы конвертированного библиотечного пакета компилируются в интегрированную библиотеку S_K1533.INTLIB. Все эти файлы сохраняются в подкаталоге .../Imported S_K1533.LIA/ исходного библиотечного каталога.

На заключительном шаге в окне Мастера отображается ход конверсии. Вмешательство оператора в этот процесс невозможно: все кнопки управления заблокированы. С помощью кнопки Finish завершаем преобразование.

Импортированные документы отображаются в виде структуры проектов в панели Projects и по обычным правилам вызываются для редактирования в главном графическом окне программы.

Проекты P-CAD, выполненные в метрической системе единиц измерения, передаются в Altium Designer в “имперской” (дюймовой) системе, хотя реальные миллиметровые размеры элементов проекта сохраняются и могут быть восстановлены при активизации функции настройки Document Options в схемном редакторе и Board Options в редакторе печатной платы.

Конвертированный схемный документ сохраняет графическое изображение, сформированное в P-CAD, включая бланк-форматку со всеми записями в основной надписи. При этом не все реквизиты исходного документа P-CAD передаются в состав параметров нового схемного документа. Передаются только те реквизиты, имена которых, установленные в документе P-CAD, совпадают с именами параметров,  установленных в исходной настройке Altium Designer. Все остальные текстовые записи, как и линии графления форматки, недоступны для редактирования в схемном редакторе Altium Designer.

Рис. 6В конвертированном схемном документе (рис. 6) все цепи обозначаются метками Net Label, в том числе и цепи, обозначенные в исходном документе P-CAD метками Port. При этом к цепям, не обозначенным в исходном документе P-CAD пользовательскими именами, присоединяются метки Net Label с именами вида NET000nn, присвоенными в исходном документе по умолчанию.

Линии групповой связи схемного документа P-CAD конвертируются в Altium Designer как графические. Это неудивительно: в P-CAD не существует такого объекта, как логическая линия групповой связи. При этом относительно самой линии, объединяющей индивидуальные линии в групповую, выводится предупреждение Unconnected Line – несоединенная линия.

При компиляции конвертированной схемы иногда обнаруживаются ошибки, невидимые на экране: в панель Messages выводятся сообщения о таких ошибках, как разрывы цепей, “плавающие” (оторванные от цепи) метки цепей, “плавающие” (неподключенные) контакты компонентов, к которым на экране нормально подходят линии электрической связи. Все эти ошибки отображаются также в структуре схемного документа, представленной в панели Navigator. При попытке построить по такой схеме печатную плату эти ошибки приводят к потере некоторых связей.

Остановимся на особенностях конверсии многолистовых схем.

Концепции многолистового схемного документа в P-CAD и Altium Designer существенно различаются.

Многолистовой схемный документ P-CAD представляет собой единый файл, содержащий несколько фрагментов большой схемы,  электрическая связность которых определяется наличием глобальных цепей, помеченных метками Port. Такой документ легко приводится в соответствие с требованиями ЕСКД, размещается на листах стандартного формата с основной надписью по ГОСТ 2.104–2006, и при его нормоконтроле не возникает осложнений.

При конверсии многолистового схемного документа P-CAD каждый лист исходного документа преобразуется в отдельный схемный документ Altium Designer. При этом имя исходного файла P-CAD теряется, а новым схемным документам присваиваются имена листов Sheet1.SCHDOC, Sheet2.SCHDOC и т.д. Кроме того, для каждого из этих листов генерируются иерархические схемные символы, и из них автоматически составляется схемный документ верхнего уровня, называемый верхним листом проекта (Project Top Sheet) с именем First_Sheet.SCHDOC. Вся эта иерархия объединяется в структуру схемных документов проекта. Как уже отмечалось, глобальные цепи исходного документа, переходящие с листа на лист и обозначенные в P-CAD метками Port, в Altium Designer обозначаются метками Net Label. Эти метки при генерации иерархического схемного символа не преобразуются в соединители листов Sheet Entry, в результате чего схемные символы в верхнем листе проекта остаются без обозначений их связей. Несмотря на это, после компиляции проекта эта многолистовая структура может быть реализована на печатной плате.

Конвертированный документ печатной платы сохраняет геометрическую форму и размеры платы только в том случае, если в исходном документе контур платы был выполнен в отдельном несигнальном слое и передан при конверсии в один из механических слоев Altium Designer. В противном случае контуром платы (Board Shape) оказывается область, очерченная в документе P-CAD в слое Board.

Геометрические размеры элементов печатного проводящего рисунка, контактных площадок, шелкографии передаются в конвертированный документ без искажений.

Что касается атрибутов элементов проекта P-CAD, то не все настройки корректно передаются в правила проекта Altium Designer. Так,  например, при том что значения физической ширины печатных проводников, установленные в P-CAD как атрибуты классов цепей, передаются в графический PCB-образ верно, в правила Altium Designer эти значения не попадают.

Глобальный атрибут Clearance (зазор) разворачивается в Altium Designer в набор правил для каждой из пар объектов печатного рисунка (линия – линия, линия – КП, КП – КП и др. – всего 13 правил), и при этом значение величины зазора, установленное в P-CAD, передается каждому их этих правил. В то же время значение глобального атрибута Clearance, назначенного классам цепей в P-CAD, передается неверно.

Не передаются параметры защитной маски контактных площадок и переходных отверстий.

Таким образом, для успешного продолжения работы над конвертированным проектом следует внимательно рассмотреть и в необходимых случаях отредактировать правила проектирования.

Для поддержания принятой в Altium Designer структуры проекта конвертированный схемный документ и документ печатной платы следует объединить в единый проект. Структура объединенного проекта отображается в панели Projects.

Далее следует восстановить связи схемных компонентов с компонентами печатной платы. Для этого служит команда Project/Component Links.

Рис. 7При конверсии документа печатной платы также генерируется файл <имя_проекта>.OUTJOB (рис. 7). Этот файл включается в ветвь Settings дерева структуры конвертированного проекта печатной платы и представляет собой оболочку, которая может быть наполнена выходными данными проекта, в точности так же, как формируется пакет выходных данных по команде главного меню File/New/Output Job File.

Наполнение оболочки производится по командам контекстных меню, активизируемых щелчком правой кнопки мыши в строках левого поля, например Fabrication Outputs/Add New Fabrication Output. Указывая курсором команды контекстного меню, составляем список массивов выходных данных, подлежащих экспорту.

По двойному щелчку левой кнопки мыши в строках колонки Output Description активизируется диалог настройки соответствующей функции экспорта результатов проекта.

В правом поле оболочки *.OUTJOB располагаются пиктограммы, обозначающие среду, в которую выводятся экспортируемые данные:

• Print To Micosoft XPS Document Writer – печатать на принтере;
• Publish To PDF – публиковать в PDF-формате Adobe Acrobat;
• Publish To WEB – публиковать в формате Internet Explorer;
• Generate Files – генерировать файлы. Эта функция используется при формировании управляющих файлов для сверловки (NC Drill), фотоплоттера (Gerber Files), при экспорте в формате ODB++;
• Add New Output Medium – добавить новую среду экспорта.

Рис. 8Так, например, при выборе в контекстном меню команды формирования управляющих файлов для фотоплоттера и активизации функции Generate Files генерируются файлы послойных фотошаблонов. Эти файлы включаются в ветвь Generated/CAMtastic Documents дерева логической структуры активного проекта, отображаются в панели Projects, визуализуются и могут редактироваться в среде программного модуля CAMtastic в главном графическом окне программы (рис. 8).

В отличие от формирования Gerber-файлов непосредственно в среде Altium Designer при формировании их в оболочке *.OUTJOB возможна визуализация послойных фотошаблонов только по одному, а не всех сразу. Это несколько затрудняет визуальный контроль фотошаблонов на совпадение контактных площадок в слоях печатной платы, наложение надписей и линий шелкографии на контактные площадки, выявление других дефектов.

В заключение следует отметить, что в то время как конверсия библиотек P-CAD в Altium Designer проходит без каких-либо осложнений, для перевода проектов P-CAD в формат Altium Designer потребуется серьезная внимательная работа в части исправления ошибок конверсии и редактирования правил проектирования в среде Altium Designer.