靈活布線的優(yōu)勢
元件的人工和自動移動不會破壞靈活布線中的走線。布線器會自動計算導(dǎo)線的最佳形狀(考慮必要的安全間隙)。因此靈活布線可以極大地減少編輯拓?fù)渌璧臅r間,很好地支持因為要滿足限制條件而做的多次重新布線。圖1a顯示的是一個PCB設(shè)計,移動過孔和分支點(diǎn)后的結(jié)果如圖1b所示。
在大多數(shù)計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)系統(tǒng)中,布線互連問題被簡化為在焊盤、禁布區(qū)和已布好的導(dǎo)線形成的迷宮中按順序?qū)ふ页蓪c(diǎn)之間的路徑問題。當(dāng)找到一條路徑時,它就被固定下來,并成為迷宮的一部分。順序布線的缺點(diǎn)是布線結(jié)果可能與布線的順序有關(guān)。
當(dāng)拓?fù)滟|(zhì)量仍然離完美很遠(yuǎn)時,在局部很小的區(qū)域?qū)l(fā)生“被困住”的問題。但不管你重新布線哪根導(dǎo)線,都無法改善布線的質(zhì)量。這是在使用順序優(yōu)化的所有CAD系統(tǒng)中都存在的很嚴(yán)重的問題。
這時應(yīng)用打彎消除過程就很有用了。導(dǎo)線打彎是指某條網(wǎng)絡(luò)中的導(dǎo)線想要接入某個物體時必須圍著另一條網(wǎng)絡(luò)上的物體四周行走的現(xiàn)象。重新布線一條導(dǎo)線并不能糾正這種現(xiàn)象。
圖2a顯示了一個打彎的例子。一條點(diǎn)亮的紅色導(dǎo)線圍繞另一條網(wǎng)絡(luò)的一個引腳行走,一條未點(diǎn)亮的紅色導(dǎo)線接入這個引腳。圖2b顯示了自動處理結(jié)果。在第2種情況中(另一層上),一條點(diǎn)亮的綠色導(dǎo)線通過改變布線層得到了自動調(diào)整(重新布線)(從綠色層到紅色層)。
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在Steiner樹中,所有連線都必須以線段方式連接到頂點(diǎn)(終點(diǎn)和新增點(diǎn))。在每個新增頂點(diǎn)的頂部,三個線段必須匯聚在一起,終點(diǎn)的線段不得超過3個。集中到頂點(diǎn)的線段之間的夾角不得小于120度。構(gòu)造具有這些充足條件性能的Steiner不是很困難,但沒有必要是最小的。圖3中的灰色Steiner樹不是最優(yōu)的,但黑色Steiner樹是最優(yōu)的。
這里的主要機(jī)制是一種基于力的算法,它會計算作用在新增頂點(diǎn)上的力,并反復(fù)移動它們到一個平衡點(diǎn)(力的幅度和方向取決于鄰近分支點(diǎn)的導(dǎo)線)。如果接入某個頂點(diǎn)(終點(diǎn)或新增點(diǎn))的一對線段之間的角度小于120度(圖5a和圖5b),可以再增加一個分支點(diǎn)(圖5b和圖5d),然后使用力學(xué)算法優(yōu)化頂點(diǎn)的位置(圖5c和圖5d)。最終結(jié)果如圖5e所示。
1.如果頂點(diǎn)增加到其它新增頂點(diǎn)的鄰近位置,要檢查最小的四引腳網(wǎng)絡(luò)(圖5a)。
2.如果四引腳網(wǎng)絡(luò)不是最小的,選擇一對“對角”(屬于四邊形對角線)終點(diǎn)或虛擬的終端節(jié)點(diǎn)(虛擬終端節(jié)點(diǎn)-導(dǎo)線彎曲)。
3.連接終點(diǎn)(虛擬終點(diǎn))到最近的新增頂點(diǎn)的線段被連接終點(diǎn)(虛擬終點(diǎn))到遠(yuǎn)處的新增頂點(diǎn)的線段所代替(圖5b)。
4.使用力學(xué)算法優(yōu)化頂點(diǎn)的位置(圖5c)。
其它優(yōu)勢
任何角度靈活布線還有其它一些有趣的優(yōu)勢。例如,如果你能借助自動的實(shí)時導(dǎo)線形狀重新計算功能自動移動許多物體,你可以創(chuàng)建并行的蛇形線。這種布線方式能夠更好的利用空間,最大限度地減小反復(fù)次數(shù),并且允許靈活地使用容差(見圖6)。如果有兩條蛇形線相互交織在一起,自動布線器會減小其中一條或同時減小兩條的長度,具體取決于規(guī)則優(yōu)先級。
圖6:在自動模式中延時校準(zhǔn)可以按串行而不是并行的方式完成。這樣可以更好的利用空間,最大限度地減少反復(fù)次數(shù),并靈活地使用容差。
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