通过重构进行设计重组

概览

本文实用地概述了 Altium Designer 的重构功能,介绍如何在不改变功能的前提下,重新组织现有 PCB 设计。文章将讲解几种常见场景,例如用等效子电路替换已淘汰的元器件、将设计模块转换为可复用的器件图纸、将可复用模块转换回本地原理图以进行定制,以及在图纸之间移动子电路,同时保留连接关系和设计意图。如果您希望在现有项目工作流程中更高效地整理、调整或复用原理图内容,本文将介绍可用的工具及其适用场景。请继续阅读,了解这些重构选项如何简化设计更新。

- 了解哪些重构命令适用于特定的结构调整任务,包括元器件到图纸、元器件到端口、原理图到器件图纸,以及器件图纸到原理图的转换。
- 了解 Altium Designer 如何在重新组织原理图层次结构时,帮助保留连接关系、符号属性和子电路关联。
- 理解这些功能如何随着设计的演进,支持内容复用、本地化以及更清晰的图纸组织。
使用 AI 深入了解:

传统意义上的重构,是指在不改变现有设计功能(或编程领域中代码功能)的前提下,调整其结构。在 PCB 设计中,以下多种情况下,某种形式的重构都能提供有益且及时的解决方案:

  • 某个元件已停产,需要用功能等效的子电路替换。(查看演示)

  • 需要将某个原理图设计转变为子电路,以用于更大的设计。(查看演示)

  • 需要将现有原理图子页转换为器件图页,以便在未来的设计中复用。(查看演示)

  • 需要将现有器件图页本地化,并针对当前设计进行定制。(查看演示)

  • 需要将某些现有子电路移至另一张图页。(查看演示)

Altium Designer 提供了多项功能,共同构成其设计重构能力,让您能够根据需求灵活调整设计结构。

将元件转换为图纸符号

此功能可将当前文档中的元件转换为图纸符号。当现有元件已停产,需要用在单独图页上定义的功能等效子电路替换时,此功能尤为适用。

右键单击元件,然后从上下文菜单中选择 Part Actions » Convert Part To Sheet Symbol 命令,即可将元件符号转换为图纸符号。转换后保留连接关系,图纸入口按原引脚名称命名,并将 I/O Type 设置为与原引脚的电气类型一致。

图纸符号的 Designator 初始设置为原元件的位号,其 File Name is 初始设置为该元件的注释文本。

将现有元件转换为图纸符号。将现有元件转换为图纸符号。

如果所需的子图页已存在,请更改图纸符号的 File Name ,使其指向该图页。如果不存在,可以右键单击图纸符号并选择 Sheet Symbol Actions » Create Sheet From Sheet Symbol 命令,快速创建子图页。在后一种情况下,与符号的图纸入口对应的端口将被放置在新的子图页上,以便定义和连接替代子电路。

也可以从主 Tools » Convert 菜单中使用 Convert Part To Sheet Symbol 命令。

将元件下推至新子图页

另一种能够实现类似结果、而且可能更快捷的方法是:右键单击所需元件,然后选择 Part Actions » Push Part To Sheet 命令。 此命令用于将当前文档中的元件下推至新的子图页,并用引用该图页的图纸符号替换原元件。其执行过程基本如下:

  1. 复制元件。

  2. 将原元件转换为图纸符号,将 Designator 设置为原元件的位号,并将 File Name 设置为 <OriginalPartComment>.SchDoc。同样,转换后保留连接关系,图纸入口按原引脚名称命名,并将 I/O Type 设置为与原引脚的电气类型一致。

  3. 根据图纸符号创建新的原理图页,并使用该符号的 File Name 值命名。

  4. 将原元件的副本粘贴到图页中央,放置与图纸符号的图纸入口对应的端口,并将这些端口连接到元件引脚。

随后,您可以根据需要删除该元件,并用功能等效的电路替换。

使用 Push Part To Sheet 命令,可快速将原元件转换为图纸符号,然后将该元件的副本粘贴到新创建的图页上,
该图页由此符号引用。

将元件转换为端口

此功能用于将当前文档中的元件转换为一组端口。如果需要将现有的独立子设计(例如电源或附属板)转换为子电路,以用于更大的单板设计(例如为了降低制造成本),则此功能尤为适用。这与上一节用较低层级的子电路替换元件的操作相反。此处的操作是将子电路接入较高层级的设计,使其能够连接到层次结构中的上层节点。

右键单击元件,然后从上下文菜单中选择 Part Actions » Convert Part To Ports 命令,即可将元件符号转换为一组端口。转换后保留连接关系,端口按原引脚名称命名,并将 I/O Type 设置为与原引脚的电气类型一致。

使用 Convert Part To Ports 命令,可快速将元件替换为端口,通过这些端口将子电路接入较高层级的设计。使用 Convert Part To Ports 命令,可快速将元件替换为端口,通过这些端口将子电路接入较高层级的设计。

随后,在相应的上层父图页上添加图纸符号,即可完成将子电路接入层次结构的操作。具体步骤如下:

  1. 激活所需的父图页。

  2. 使用 Design » Create Sheet Symbol From Sheet 命令。

  3. 在 Choose Document to Place 对话框中选择相应文档(其中包含由元件转换而来的端口)。

  4. 光标上将出现一个图纸符号;根据需要在图页中定位,然后单击以完成放置。

图纸符号通过其 File Name 属性引用下层子图页,并具有与子图页上端口对应的图纸入口。

使用 Create Sheet Symbol From Sheet 命令可快速添加图纸符号,从而将子电路接入设计层次结构。
使用 Create Sheet Symbol From Sheet 命令可快速添加图纸符号,从而将子电路接入设计层次结构。

将原理图页转换为器件图页

在某个阶段,面向复用的设计理念必须提升其抽象层次。如果我们 仅停留在元件层面,那么每个包含类似功能(例如 USB 接口或稳压器)的设计,某种程度上都是在“重复造轮子”。这正是 器件图页 发挥作用的地方,即专为提供特定电路功能而设计的原理图页。使用器件图页可以消除传统复制粘贴方式带来的风险,避免重复的设计工作,同时增加可在未来设计中复用的设计内容。

作为重构工具套件的一部分,原理图编辑器允许您将现有的标准原理图页快速转换为器件图页,以便在其他设计中复用。

可以考虑将具有特定功能的子电路原理图页发布到已连接的 Workspace,以获得最高的数据完整性和最佳的可复用性,同时享有修订版本管理、生命周期管理以及“使用位置”可追溯性等优势。 这些称为 managed schematic sheets 的设计元素可供整个组织中的设计团队使用,为未来的设计提供可复用的、更高层级的高质量构建模块。您可以将这些实现特定设计功能的受管原理图页作为更大设计项目的组成部分进行复用。有关更多信息,请参阅使用受管原理图页。

要将现有原理图页转换为器件图页:

  1. 在设计层次结构中相应的父图页上,找到引用所需图页的图纸符号。

  2. 选择图纸符号,然后从主菜单中选择 Edit » Refactor » Convert Selected Schematic Sheet To Device Sheet 命令。将弹出 Convert Schematic Sheet to Device Sheet 对话框。选择用于存储新建设备图纸的目标位置 以及转换范围——是更新当前图纸符号,还是更新设计空间或活动工程中的所有相关图纸符号。后一种方式对于子电路具有多个实例的多通道设计尤其有用。

    在 Convert Schematic Sheet to Device Sheet 对话框中指定转换的详细信息。在 Convert Schematic Sheet to Device Sheet 对话框中指定转换的详细信息。

    单击位置字段右侧的  按钮,打开 选择设备图纸文件夹对话框。此对话框列出了当前定义的所有设备图纸文件夹。要添加新的文件夹位置,请单击此对话框底部的 Device Sheet Folders 按钮 以打开 设备图纸文件夹对话框。也可以在 Preferences 对话框的 数据管理 - 设备图纸页面中定义设备图纸文件夹。

  3. 单击 OK。图纸符号将转换为设备图纸符号,原理图将移至指定的设备图纸位置。

    设备图纸符号将继承原图纸符号的属性。

与传统的剪切和粘贴不同,重构会保留子电路(包括图纸符号和设备图纸符号)的唯一标识符,确保设计中的子电路始终与其在 PCB 域中的物理实例保持关联。

将设备图纸转换为原理图图纸

设备图纸可用于保存功能子电路,并在不同设计中重复使用。不过,有时可能需要针对特定设计修改现有子电路。原理图编辑器允许您创建设备图纸的副本,将其电路放到标准原理图图纸上,而不必修改设备图纸本身。这样,您就可以根据当前设计的要求修改本地副本,同时确保原始设备图纸保持不变。

要将现有设备图纸“转换”为原理图图纸:

  1. 找到引用所需设备图纸的设备图纸符号。

  2. 选择该设备图纸符号,然后从主菜单中选择 Edit » Refactor » Convert Device Sheet To Schematic Sheet 命令。将弹出 Convert Device Sheet to Schematic Sheet 对话框。选择用于存储新建原理图图纸的目标位置 以及转换范围——是更新当前设备图纸符号,还是更新活动工程中的所有相关设备图纸符号。

    在 Convert Device Sheet to Schematic Sheet 对话框中指定转换的详细信息。在 Convert Device Sheet to Schematic Sheet 对话框中指定转换的详细信息。

    默认的 Target Schematic Sheet Location 是活动工程所在的目录。图纸使用设备图纸符号的 File Name 命名。单击位置字段右侧的 按钮,打开 Open 对话框,您可以在其中根据需要更改原理图的保存位置和名称 。

  3. 单击 OK。设备图纸符号将转换为图纸符号,设备图纸的副本将作为标准(不受保护的)图纸保存在指定的本地位置。图纸符号将引用此本地图纸。

    转换后,本地原理图图纸将在 Projects 面板 中替换原来的设备图纸。转换后,本地原理图图纸将在 Projects 面板 中替换原来的设备图纸。

    图纸符号将继承原设备图纸符号的属性。

与传统的剪切和粘贴不同,重构会保留子电路(包括图纸符号和设备图纸符号)的唯一标识符,确保设计中的子电路始终与其在 PCB 域中的物理实例保持关联。

将选定的子电路移至其他图纸

随着设计的演进,构成设计的源原理图图纸中的内容可能需要调整位置——将某部分电路放在单独的图纸上可能更便于阅读;也可能是某张图纸内容过多(导致难以阅读!),需要将部分电路移至新增图纸或其他图纸。

另一项重构功能是选择图纸上的一个或多个对象,并将其移至其他图纸。操作步骤如下:

  1. 首先,选择要移动的电路。

  2. 右键单击,然后从上下文菜单中选择 Edit » Refactor » Move Selected Subcircuit to Different Sheet 命令。将打开 Choose Destination Document 对话框,您可以在其中 指定目标原理图图纸。

如果要将选定的子电路放到全新的图纸上,请务必先创建并保存该原理图,使其显示在 Choose Destination Document 对话框中。

将设计的一部分移至其他原理图图纸。将设计的一部分移至其他原理图图纸。

  1. 单击 OK。所选图纸将成为活动图纸,选定的子电路将以浮动状态附着在光标上。

  2. 根据需要将电路定位到图纸上,然后单击以完成放置。放置后,该电路将从原图纸中移除。

  3. 如果移动的电路包含一个或多个现有图纸符号,则在 Projects 面板所显示的设计层次结构中,这些符号引用的子原理图图纸将随之移动,归属于这些图纸符号移入的图纸下方 。如果移至新图纸,请在相应的父图纸中添加一个图纸符号,以将该图纸正确纳入设计层次结构。

与传统的剪切和粘贴不同,重构会保留子电路(包括图纸符号和设备图纸符号)的唯一标识符,确保设计中的子电路始终与其在 PCB 域中的物理实例保持关联。

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