在 CircuitMaker 中使用 Situs 拓扑自动布线器实现自动化 PCB 布局

该Tools | AutoRoute 区域包含与自动布线和扇出相关的命令。

Autoroutex

CircuitMaker 的自动布线器是拓扑式（topological）的，它使用一种不同的方式来映射布线空间，即不受几何约束的方法。拓扑式自动布线器不是将设计空间坐标信息作为参考框架（将其划分为网格），而是仅根据空间中障碍物的相对位置来构建地图，而不引用它们的坐标。它通过对相邻障碍物之间的空间进行三角剖分来实现这一点。随后，布线算法会使用这张三角化地图，从起始布线点到终止布线点，在障碍物对之间进行“穿梭/编织”式布线。该方法的最大优势在于：地图可独立成形（障碍物和布线路径可以是任意形状），并且可以以任意角度穿越空间。与直角扩展（rectilinear expansion）布线器不同，这些布线算法不局限于纯垂直或纯水平路径。

Autoroute 子菜单命令

Autoroute 子菜单命令允许你对整个板进行布线、在指定区域内布线，或对特定对象（如网络和元件类）的连接进行布线。

下表描述了这些子菜单命令。

Situs Routing Strategies 对话框

可通过在 Autoroute 子菜单中选择 Setup 或 All 来访问该对话框。

关键选项如下所述。

• Report Window - 此区域显示基于设计的布线前分析报告，汇总的信息包括：当前为该设计定义且将被自动布线器遵循的设计规则（以及每条规则影响的设计对象数量——网络、元件、焊盘）、为所有信号布线层定义的布线方向，以及钻孔层对（drill layer pair）定义。报告会列出可能影响布线器性能的潜在问题。这些警告可能包括布线方向被设置为 Any 的布线层。在可能的情况下，会提供提示以帮助更好地为自动布线准备设计。报告中列出的任何错误/警告/提示都应仔细检查，并在需要时在继续布线前调整相应的布线规则。

• Edit Layer Directions - 单击以打开 Layer Directions 对话框，你可以在其中按需修改信号层的布线方向。

• Edit Rules - 单击以打开 PCB Rules and Constraints Editor dialog。或者，如果你想直接修改现有布线规则，可单击上方区域中该规则的 hyperlink 。
• Save Report As - 单击以将报告保存为 HTML 文档。使用打开的 Save As 对话框按需更改名称和位置。
• Available Routing Strategies - 列出自动布线器可用于布线该设计的所有当前可用布线策略。每个策略以其名称和描述列出。一般而言，双层板和多层板的默认布线策略适用于大多数布线场景。不过，在运行自动布线器之前，务必确保已设置好所有相关的布线设计规则。默认布线策略无法移除。
• Add/Edit/Duplicate - 单击以打开 Situs Strategy Editor dialog，用于向列表添加新的用户自定义布线策略、修改所选策略，或复制当前所选的布线策略。
• Lock All Pre-routes - 启用后可防止任何预先布线的网络被自动布线器删除（“rip up”）并重新布线。通常会先手动布线某些网络，然后对其余部分进行自动布线。
• Rip-up Violations After Routing - 启用后，在自动布线器完成布线会话后，会将任何违反已定义（且适用）设计规则的走线 rip up。

Situs Strategy Editor 对话框

在 Situs Routing Strategies dialog 中单击 Add、 Edit 或 Duplicate 可访问该对话框。

该对话框允许你为 Situs 自动布线器完整定义一套布线策略，包括其组成的布线 pass（算法）。包含哪些布线 pass 以及它们的使用顺序，构成了自动布线器的“智能”。这些 pass 用于将拓扑地图中识别出的虚拟布线路径转换为板上的高质量走线。

关键选项如下所述。

• More/Less Vias - 使用滑块来定义自动布线器允许的过孔使用程度。这是在更高布线速度与更少过孔之间的权衡。将滑块向右移动会限制自动布线器放置更少的过孔，但布完整块板所需时间会更长；将滑块向左移动可更快完成布线，但代价是自动布线器会在 PCB 上放置更多过孔。
• Orthogonal - 启用此选项可限制自动布线器仅布正交（90°）路径。禁用该选项则允许自动布线器按需要选择正交或非正交（45°）布线。
• Available Routing Passes - 列出可在布线策略中使用的布线 pass（算法）。可用的 pass 如下：
  • Adjacent Memory - 这是一个连接级（connection-level）布线 pass。用于对相邻的同网络引脚进行扇出，采用简单的 U 形模式。
  • Clean Pad Entries - 这是一个连接级布线 pass。它会从每个焊盘中心沿焊盘的长轴方向重新引出走线。

• Completion - 这是一个连接级布线 pass。本质上与 Main  pass 相同，但采用不同的代价（cost）计算方式，以解决冲突并完成困难连接。
• Fan out Signal - 这是一个元件级（component-level）pass，基于 Fanout Control 定义的扇出设置。它会检查焊盘的排列模式，考虑间距、布线宽度和过孔样式，然后选择合适的扇出布局（同排、交错等）以满足设计规则中定义的要求。扇出仅到信号层。
• Fan out to Plane - 这是一个元件级 pass，基于 Fanout Control 定义的扇出设置。它会检查焊盘的排列模式，考虑间距、布线宽度和过孔样式，然后选择合适的扇出布局（同排、交错等）以满足设计规则中定义的要求。扇出仅到内部平面层。
• Globally Optimised Main - 这是一个连接级布线 pass。它提供最优布线，并在第一次迭代时忽略争用/违规。随后会以更高的冲突代价重新布线连接，直到不再存在违规。该 pass 与启用 Orthogonal  选项配合使用时，可生成较为美观的布线模式。向策略中添加一个 Recorner pass 可提供斜切（mitered）拐角。
• Hug - 这是一个连接级布线 pass，它会沿现有走线以尽可能小的间距重新布线每条连接。hug pass 用于最大化可用的自由布线空间。注意该 pass 非常慢。
• Layer Patterns - 这是一个连接级布线 pass。它只布线与层方向匹配（在一定容差内）的连接。其代价计算会倾向于贴近或跟随现有走线，以最大化自由空间。
• Main - 这是一个连接级布线 pass。它使用拓扑地图寻找布线路径，然后使用 push and shove 布线器将建议路径转换为实际走线。
• Memory - 这是一个连接级布线 pass。它会检查同一层上、位于不同元件上的两个引脚是否共享 X 或 Y 坐标。
• Multilayer Main - 这是一个连接级布线（routing）pass。它类似于 Main pass，但其代价（cost）针对多层板进行了优化。
• Recorner - 这是一个连接级布线 pass，用于对已布线拐角进行斜切（mitering）。当该策略启用 Orthogonal option 时会使用此 pass，本质上会覆盖原策略设置，并对每条走线的拐角进行斜切。如果所用策略禁用 Orthogonal option，则无需包含 Recorner pass，因为自动布线器默认会对拐角进行斜切。
• Spread - 这是一个连接级布线 pass，会对每个连接重新布线，尝试分散布线以利用空闲空间，并在穿过固定对象（如元件焊盘）之间时实现等间距布线。注意：此 pass 非常慢。
• Straighten - 这是一个连接级布线 pass，尝试减少拐角数量。它通过沿着走线走到一个拐角，然后从该拐角执行（水平/垂直/45up/45down）探测，搜索该网络上另一个已布线点。如果找到，则检查这条新路径是否能缩短布线长度。

• Passes in this Routing Strategy - 列出该策略中包含的实际布线 pass（算法）。你可以从可用 pass 列表中添加任意你需要的 pass，并且可以在整个策略中多次添加同一 pass 的多个实例以实现特定效果。Pass 将按从上到下的顺序依次执行。可使用 Move Up 和 Move Down 按钮修改此顺序。

其他自动布线命令

停止

用于在当前布线 pass 完成后停止自动布线器。

重置

用于重置自动布线器。

暂停

用于暂停自动布线器。如有需要可重新启动。

扇出（Fanout）

CircuitMaker 包含贴片元件扇出工具。逃逸布线引擎会尝试将每个焊盘布线到器件边缘之外一点的位置，从而使与它们的布线连接更容易。

Fanout 子菜单命令

Fanout 子菜单命令允许你根据 Fanout Control 布线设计规则以及 Fanout Options dialog 中的设置对对象进行扇出。

下表描述了这些子菜单命令。

Fanout Options Dialog

点击任意 Fanout sub-menu commands 即可打开该对话框。

此对话框允许你指定扇出与逃逸布线选项。典型的扇出行为是：先对已使用的内层焊盘采用传统的“狗骨”（dog-bone，末端带过孔的短走线）进行扇出以访问另一层；然后从该过孔开始进行逃逸布线，将其布到器件边缘之外一点的位置，并在可用的布线层中逐层推进，直到所有焊盘都完成逃逸布线。最终，这会让与它们的布线连接更容易。

• Fanout Pads Without Nets - 启用后，即使元件焊盘未分配网络，也会从该元件焊盘进行扇出。禁用此选项时，仅对已分配网络的焊盘进行扇出。
• Fanout Outer 2 Rows of Pads - 启用此选项可对元件焊盘进行扇出，包括最外侧两排（通常较容易布线）。

• Include escape routes after fanout completion - 启用后，会为每个扇出添加逃逸布线。逃逸布线会在扇出过孔和元件焊盘上放置走线，将它们引出到元件边缘，以便更容易进行布线连接。

• Update fanout using Blind Vias (BGA escape routing only) - 启用后，会在层叠中已配置的钻孔对层之间放置盲孔。禁用此选项时，无论钻孔对层设置如何，都只会放置通孔。

• Escape differential pair pads first if possible (same layer, same side) - 启用后，会在执行其他扇出操作之前，将任何已分配的差分对网络一起进行扇出与逃逸布线，从而有效保持它们的走线在一起。扇出会将逃逸布线走线放在同一层，并尽可能相邻。