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创建 xSignal

Created: 六月 19, 2023 | Updated: 十一月 17, 2023

xSignal 是由设计人员定义的、连接两个节点之间的信号路径；这两个节点可以位于同一网络内，也可以位于不同网络中。

xSignal 可通过以下方法来定义：

  1. 使用 xSignals Multi-Chip Wizard。这是创建 xSignal 最常用的方法，并在下文的 described below 中进行说明。

另外，也可以先选择感兴趣的对象，然后再选择相应命令来使用以下方法：

  1. 基于所选焊盘创建单个 xSignal。选择所需的起始焊盘和结束焊盘（如果存在串联端接器件，这些焊盘可以位于不同网络中）。焊盘可以在设计空间中直接选择，也可以在 PCB 面板的 Nets 模式下定位并选择焊盘（如下图所示）。选中焊盘后，可在设计空间中对某个已选焊盘右键，然后运行 xSignals » Create xSignal from Selected Pins 命令；或在 PCB 面板中对某个已选焊盘右键并运行 Create xSignal 命令。新建的 xSignal 将列在 PCB 面板的 xSignals mode of the PCB panel 中。

    当你基于所选引脚（封装焊盘）来定义 xSignal 时，在运行 Create 命令之前，只选择起始焊盘和结束焊盘。

    新 xSignal 的名称将由两个网络名组合而成，并用连字符连接。xSignal 名称可在 PCB 面板的 xSignals 模式中编辑。

    可将新 xSignal 添加到某个 xSignal 类中；在面板的 xSignal Classes 区域右键以创建新类并向其中添加成员。

  2. 选择源器件，然后在所选器件上右键，并从上下文菜单中选择 xSignal » Create xSignals between Components command。将打开 Create xSignals Between Components 对话框，并已选中所选源器件。该对话框在下文的 described below 中说明。
  3. 在设计空间中选择一个或多个串联器件，然后在其中一个所选器件上右键，并从上下文菜单中选择 xSignal » Create xSignals from Connected Nets command。将打开 Create xSignals From Connected Nets 对话框。所选源器件以及连接到该器件的网络将被选中。该对话框在下文的 described below 中说明。
  4. 在某些情况下，你可能希望在现有 xSignal 内创建一个 xSignal；此时可使用 PCB 面板的 xSignal 模式。请确保面板顶部启用了 Select 选项，找到当前 xSignal，在面板的 xSignal Primitives 区段中选择所需焊盘，然后在设计空间中对其中一个所选焊盘右键，并使用本列表第 2 步所述的方法完成流程。

在面板的 Nets 模式中选择两个焊盘，对其中一个所选焊盘右键，然后选择 Create xSignal。注意，这些焊盘位于不同网络中。
在面板的 Nets 模式中选择两个焊盘，对其中一个所选焊盘右键，然后选择 Create xSignal。注意，这些焊盘位于不同网络中。

如果起始焊盘和结束焊盘位于同一网络中，xSignal 将采用 <NetName>_PPn 的命名形式，其中 n 是用于区分该网络中定义的多个 xSignal 的下一个可用整数。如果起始焊盘和结束焊盘位于不同网络中，xSignal 将采用 <StartNet>_<EndNet>_PPn 的命名形式，其中 n 是用于区分该网络组合中定义的多个 xSignal 的下一个可用整数。
请注意，也可以使用 Constraint Manager 来创建 xSignal：learn more。

xSignals Multi-Chip Wizard

xSignals Multi-Chip Wizard 用于在单个源器件与多个目标器件之间创建 xSignal。Wizard 采用面向器件的方法来识别潜在的 xSignal——你选择一个源器件、感兴趣的网络以及目标器件，随后 Wizard 会分析从源器件到指定器件的所有潜在路径，路径会穿过串联无源器件并沿着任何分支延伸。作为设计人员，你可以选择希望生成的 xSignal，并且在需要时还可以创建匹配长度（Matched Length）设计规则。Wizard 还可用于针对多种常见接口与存储器电路，自动创建 xSignal 和 xSignal 类。

 在此 Wizard 中，输出引脚称为 Source，目标输入引脚称为 Destination。

该向导也是一个可多次运行的工具——从你在 xSignal Routes 页面最初创建的 xSignal 总主组中，你可以选择其中的一个子集，定义类与规则，然后返回主组，再选择另一个子集并为其定义类与规则，如此循环。

Wizard 的一大优势在于 Wizard 与 PCB 编辑器之间的协同操作非常便捷。在向导任意页面点击某个 xSignal，PCB 上对应的焊盘以及任何布线都会以可视方式高亮显示。

在当前阶段，该向导不支持自动添加 T 形结标识符（通常称为 tie-points 或 branch-points）。如果你的设计包含分支布线，建议你：

  1. 如果存在无源器件（例如串联端接电阻），先从源器件到无源器件进行长度调谐。
  2. 对每个分支进行长度调谐，从 T 形结到目标器件。
  3. 如有需要，再对无源器件（若无无源器件则从源端）到 T 形结之间的剩余长度进行调谐。
如果你只需要调谐各分支的长度，可在 T 形结处的布线中放置一个单层、单焊盘器件，以创建用户自定义分支点。更多信息请参阅下方 Defining the Branch Point in a Balanced T Pattern 小节。

要访问 xSignals Multi-Chip Wizard，可从主菜单选择 Design » xSignals » Run xSignals Wizard 命令，或在 PCB 布局中右键然后选择 xSignals » Run xSignals Wizard。将显示向导的起始页面。

xSignals Multi-Chip Wizard
xSignals Multi-Chip Wizard

xSignals Multi-Chip Wizard Modes

在 Wizard 的第二页，你将被要求选择 Custom Multi-Component Interconnect、On-Board DDR3 / DDR4 或 USB 3.0。Custom Multi-Component Interconnect 模式用于在所选源器件与多个目标器件之间定义多个 xSignal；而 On-Board DDR3 / DDR4 模式用于为 DDR3 或 DDR4 存储器创建 xSignal。USB 3.0 模式会为每个 USB 3.0 通道创建 xSignal、xSignal 类以及匹配长度规则。请选择符合你需求的模式。

一旦定义好命名语法，点击 Analyze Syntax & Create xSignal Classes 按钮来生成 xSignals 列表。向导会根据该语法以及元件之间的连接方式，生成并在对话框右侧表格中显示 xSignal 类（xSignal Classes）。创建的类数量将与连接到存储器器件的字节通道（Byte-Lanes）数量一致。在表格区域上方，会显示已创建的类数量（例如 8）以及每个类中的 xSignal 网络数量（例如 11）。
  • 将为这些 xSignal 类创建 Matched Length 长度匹配设计规则。表格中的子标题表示字节通道 xSignals 的源元件与目标元件。
  • 如果自动生成的列表不完整或不正确，点击 Modify Nets in xSignal Classes 按钮打开 Edit xSignal Class 对话框，手动向某个类添加网络或从类中删除网络。注意：如果随后再次点击 Analyze Syntax & Create xSignal Classes 按钮，手动更改将会丢失。
  • 点击 Create Spreadsheet 按钮，生成由向导创建的 xSignals 的 XLS 格式电子表格。

    • xSignals 和 xSignal Classes 已创建

    向导会自动为以下内容创建 xSignals 和 xSignal Classes：

    • 在 Address Group 页面中详细说明的地址 xSignals。
    • 在 Data Group 页面中详细说明的数据 xSignals。

    在元件之间创建 xSignals 对话框

    如果需要定义大量 xSignals，使用 Create xSignals Between Components 对话框会更高效。该对话框可通过 Design » xSignals » Create xSignals 命令访问，提供源元件与目标元件，并允许你在一次操作中创建一个或多个 xSignals。

    使用该对话框可以快速识别并创建多个 xSignals，并将它们添加到所需的 xSignal 类中。
    使用该对话框可以快速识别并创建多个 xSignals，并将它们添加到所需的 xSignal 类中。

    操作方法为：

    1. 选择一个 Source Component。
    2. 选择一个或多个所需的 Destination Components。
    3. 选择感兴趣的 Source Net(s)。当前连接到所选源元件的所有网络都会被列出。对于与特定类相关的网络，可从 Net Class 下拉列表中选择该类。
    4. 点击 Analyze 按钮。软件会尝试识别在所选网络条件下、位于所选源元件与目标元件之间的潜在 xSignals。所有包含所选网络并在所选源/目标元件之间延伸的可能 xSignals，都会列在 xSignals 字段中。注意：分析算法会沿着所选网络的当前拓扑结构进行追踪，这会影响所建议的 xSignals。
    如有需要，软件也可以通过在 Analyze 下拉列表中选择相应选项来穿越串联器件：Search for direct connections、Through 1 series component、Through 2 series components 或 Multipath coupled nets。
    1. 分析完成后，潜在 xSignals 会列在对话框下方区域，并默认全部启用以供创建。请仔细检查建议的 xSignals 列表，仅启用需要的项。可使用右键上下文菜单中的命令来切换多条条目的启用状态。
    2. 在对话框底部选择所需的 class，或输入名称以创建新类。如果未选择任何类，xSignals 仍会被创建，你可以在 Object Class Explorer 对话框（Design » Classes）中将它们添加到任意 xSignal 类。使用类可以大幅简化设计规则的创建与配置。
    3. 点击 OK 创建 xSignals。

    对话框将关闭，你将返回到设计空间。新的 xSignals 会在 PCB 面板的 xSignals 模式中列出。

    使用每个列表上方的过滤器可快速定位感兴趣的元件或网络；支持通配符。

    从已连接网络创建 xSignals 对话框

    如果你要创建包含串联端接器件的 xSignals，一个好的方法是使用 Create xSignals from connected nets 命令。只要选中了某个元件，就可以通过主菜单中的 Design » xSignals 子菜单或右键 xSignals 子菜单使用该命令。

    该命令用于从选定的串联端接器件（例如电阻或电容）向外构建 xSignals。它既支持一个或多个分立器件，也支持一个或多个多实例的封装式器件，例如电阻网络。运行该命令后，将打开 Create xSignals From Connected Nets 对话框。

    使用该对话框创建跨越所选串联器件的 xSignals。在此示例中，提出了两个可能的 xSignals，但只会创建其中一个。
    使用该对话框创建跨越所选串联器件的 xSignals。在此示例中，提出了两个可能的 xSignals，但只会创建其中一个。

    操作方法为：

    1. 选择单个 Source Component。
    2. 选择感兴趣的 Source Net(s)。当前连接到所选源器件的所有网络都会被列出。对于与特定类相关联的网络，请从 Net Class 下拉列表中选择该类。
    3. 单击 Analyze 按钮。软件会尝试识别针对所选源器件及其所选网络可能存在的 xSignals。所有可能的 xSignals 都会列在 xSignals 字段中。
    4. 分析完成后，潜在的 xSignals 将列在对话框的下方区域，并且全部默认启用以便创建。请仔细检查建议的 xSignals 列表，仅启用所需的项。可使用右键上下文菜单中的命令来切换多条条目的启用状态。
    5. 在对话框底部选择所需的 class，或输入名称以创建新类。如果未选择任何类，xSignals 仍会被创建，你可以在 Object Class Explorer 对话框（Design » Classes）中将它们添加到任意 xSignal 类中。使用类可以极大简化设计规则的创建与配置。
    6. 单击 OK 以创建 xSignals。

    对话框将关闭，你将返回到设计空间。新的 xSignals 将在 xSignals 面板的 PCB 模式中列出。

    使用每个列表上方的筛选器可快速定位感兴趣的器件或网络；支持通配符。

    网络拓扑的作用

    当你定义一个 xSignal 时，它位于两个节点或焊盘之间。然而，当你在 xSignals 面板的 PCB 模式中选择该 xSignal 时，它实际上会沿着这两个焊盘之间的连接线路径显示，表明这是软件假定该 xSignal 将要布线的路径。之所以这样做，是因为它遵循了为该网络定义的拓扑。网络拓扑由适用的 Routing Topology 设计规则定义；默认拓扑为 Shortest。

    这个简单的动画展示了一个 CPU 连接到四颗 DDR3 内存芯片，并将采用飞线式（fly-by）布线策略。DRAM_A2 xSignal 类包含四条 xSignals。首先选择该类，然后依次选择每条 xSignal。你可以看到 xSignal 路径如何遵循网络的拓扑，而当前拓扑设置为默认值——Shortest。

    由于网络拓扑当前设置为 Shortest，xSignals 并未遵循从处理器到内存芯片所需的路径。
    由于网络拓扑当前设置为 Shortest，xSignals 并未遵循从处理器到内存芯片所需的路径。

    如果你计划使用 Create xSignals Between Components 对话框，则需要配置网络的拓扑（一个或多个），以确保 xSignal 分析算法能够理解所要布线的 xSignal 的预期路径。

    xSignal 创建命令

    除了 Design » xSignals » Create xSignals 命令外，在满足特定条件时，xSignals 子菜单中还提供其他 xSignal 创建命令。

    下面汇总了这些命令及其可用条件：

    命令 说明
    Create xSignal from selected pins

    立即创建单条 xSignal。当在设计空间中选择了两个或更多焊盘时可用，并且与在所选焊盘之一上右键时出现的命令相同。

    Create xSignals between components

    当在设计空间中选择了器件时可用。运行后会打开 Create xSignals Between Components 对话框，并预先选中这些器件。请确保已选择正确的 Source 和 Designation 器件，然后完成分析/创建流程。

    启动该命令后，将打开 Create xSignals Between Components dialog。使用该对话框按如下方式创建 xSignals：

    1. 所选源器件将显示为在 Source Component 区域中已选中。
    2. 工作区中选中的其他器件将显示为在 Destination Components 区域中已选中。如未选中，请现在进行选择。
    3. 默认情况下，将选中与源器件焊盘相关联的所有网络（在 Source Component Nets 区域中）。请按需调整该选择。

    4. 单击 Analyze 按钮——软件会尝试针对所选网络，识别在所选源器件与目标器件之间可能存在的 xSignals。

      请注意，分析算法会遵循所选网络的当前拓扑。
      如有需要，软件也可以通过选择该按钮关联下拉菜单中的相应模式来穿过串联器件进行搜索。可用模式为：Search for direct connections、Through 1 series component、Through 2 series components 和 Multipath coupled nets。
    5. 所有识别到的 xSignals 都会列在对话框的 xSignals 区域中。默认情况下全部勾选以创建——请按需调整。
    6. 你也可以选择将创建的 xSignals 关联到某个 xSignal 类。可以选择现有 xSignal 类，或输入新类名称。也可以留空；之后仍可将这些 xSignals 添加为所需类的成员。
    7. 单击 OK 以创建 xSignals。对话框将关闭，你将返回到设计空间，并显示一个筛选视图以展示新创建的 xSignals。如果指定了 xSignal 类，则会创建该类（若尚不存在）并将 xSignals 关联到其中。
    Create xSignals from connected nets

    当存在一个或多个串联端接器件需要为其创建 xSignals 时使用此命令。选择端接器件，然后运行该命令以打开 Create xSignals from Connected Nets 对话框，准备完成创建一组 xSignals 的流程。使用该对话框按如下方式创建 xSignals：

    1. 所选源器件将显示为在 Source Component 区域中已选中。
    2. 默认情况下，将选中与源器件焊盘相关联的所有网络（在 Source Component Nets 区域中）。请按需调整该选择。

    3. 单击 Analyze 按钮——软件会尝试识别从所选器件发出的、针对所选网络可能存在的 xSignals。

      请注意，分析算法会遵循所选网络的当前拓扑。
    4. 所有识别到的 xSignals 都会列在对话框的 xSignals 区域中。默认情况下全部勾选以创建——请按需调整。
    5. 你也可以选择将创建的 xSignals 关联到某个 xSignal 类。可以选择现有 xSignal 类，或输入新类名称。也可以留空；之后仍可将这些 xSignals 添加为所需类的成员。
    6. 单击 OK 以创建 xSignals。对话框将关闭，你将返回到设计空间，并显示一个筛选视图以展示新创建的 xSignals。如果指定了 xSignal 类，则会创建该类（若尚不存在）并将 xSignals 关联到其中。
    Create xSignals

    打开 Create xSignals Between Components 对话框。此命令始终可用。使用该对话框按如下方式创建 xSignals：

    1. 在 Source Component 区域中选择一个源器件。
    2. 在 Destination Components 区域中选择一个或多个目标器件。
    3. 与源器件焊盘相关联的所有网络将列在 Source Component Nets 区域中。选择感兴趣的网络。

    4. 单击 Analyze 按钮——软件会尝试针对所选网络，识别在所选源器件与目标器件之间可能存在的 xSignals。

      请注意，分析算法会遵循所选网络的当前拓扑。
      如有需要，软件也可以通过选择该按钮关联下拉菜单中的相应模式来穿过串联器件进行搜索。可用模式为：Search for direct connections、Through 1 series component、Through 2 series components 和 Multipath coupled nets。
    5. 所有识别到的 xSignals 都会列在对话框的 xSignals 区域中。默认情况下全部勾选以创建——请按需调整。
    6. 你也可以选择将创建的 xSignals 关联到某个 xSignal 类。可以选择现有 xSignal 类，或输入新类名称。也可以留空；之后仍可将这些 xSignals 添加为所需类的成员。
    7. 单击 OK 以创建 xSignals。对话框将关闭，你将返回到设计空间，并显示一个筛选视图以展示新创建的 xSignals。如果指定了 xSignal 类，则会创建该类（若尚不存在）并将 xSignals 关联到其中。

    在平衡 T 形模式中定义分支点

    平衡 T 形布线策略的挑战之一，是如何使主干（trunk）以及 T 点之后各分支（branch）的长度实现均衡。网络中可用的节点仅位于焊盘处，因此无法为主干单独定义 xSignals，也无法为从分支点到每个分支末端分别定义 xSignals。分支点在下图中以红点标示。

    解决此问题的一种方法是在该网络中添加一个单引脚器件。创建一个只有单个焊盘的器件，其焊盘尺寸与设计中使用的过孔尺寸一致。如果分支点器件的焊盘是单层的，那么还可以将其与盲孔或埋孔配合使用：把它放置在过孔的起始层或结束层上，从而在布线创建方式上获得完全的灵活性。如果你只想在 PCB 上包含该分支点器件，请将分支点器件的 Type 设置为 Mechanical，以将其从 BOM 中排除，并防止与原理图发生任何同步问题。如果你计划在原理图中也包含该分支点器件，则可以将器件的 Type 设置为 Standard (no BOM)。

    平衡 T 形布线可能需要在中间分支点之间进行长度匹配。
    平衡 T 形布线可能需要在中间分支点之间进行长度匹配。

    由于分支点是网络中的一个节点，你现在可以仅为主干、为每条主要分支以及（如有需要）为每条次要分支定义 xSignals。然后即可用它们来限定长度匹配设计规则的作用范围，使设计人员能够完全控制长度匹配需要细化到什么程度。 

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