Bundling Multiple Nets into Buses & Signal Harnesses

Auf einen Blick

Dieser Artikel erklärt, wie Sie umfangreiche Schaltpläne in Altium Designer einfacher erstellen und übersichtlicher gestalten, indem Sie zusammengehörige Verbindungen in Bussen und Signal Harnesses bündeln – insbesondere bei blattübergreifenden Verbindungen oder Bauteilen mit hoher Pinanzahl. Er erläutert, wann ein Bus sinnvoll ist, welche Voraussetzungen ein gültiger Bus erfüllen muss und wie sich Busse und Signal Harnesses beim Bündeln zusammengehöriger beziehungsweise voneinander unabhängiger Netze unterscheiden. Außerdem führt er Sie durch die praktischen Schritte zum Platzieren, Bearbeiten und Verwalten von Bussen im Schaltplaneditor. So lernen Sie sowohl die Regeln als auch den Arbeitsablauf kennen, bevor Sie diese in Ihrem eigenen Design anwenden. Wenn Sie komplexe Verbindungen übersichtlicher und strukturierter verwalten möchten, lohnt es sich, weiterzulesen.

- Sie erfahren, wann Sie einen Bus und wann einen Signal Harness verwenden sollten, abhängig davon, wie Netze benannt und gruppiert sind.
- Sie lernen die erforderlichen Elemente zum Erstellen eines gültigen Busses in Altium Designer kennen, einschließlich der Labels und Ports für blattübergreifende Verbindungen.
- Sie erhalten einen Überblick darüber, wie Busse im Schaltplaneditor platziert, bearbeitet und verwaltet werden.
Mit KI tiefer einsteigen:

Eine häufige Herausforderung bei einem umfangreichen Design besteht darin, die Netze übersichtlich zu halten – nicht nur für den Entwickler, der die Verbindungen erstellt, sondern auch für den Leser, der den Schaltplan interpretieren und verstehen muss. Dies ist besonders bei blattübergreifenden Verbindungen wichtig, da hier sowohl der Entwickler als auch der Leser am leichtesten den Überblick verlieren können.

Enthält das Design Bauteile mit hoher Pinanzahl, ist es nicht praktikabel, sämtliche Verbindungen mit einzelnen Leitungen zu erstellen. Mehrere Netze können in einem Bus gebündelt werden, wenn sie zu einer fortlaufend nummerierten Gruppe gehören, etwa Data0, Data1 usw. Alternativ lässt sich jede beliebige Kombination aus Netzen und Bussen in einem Signal Harness bündeln. Dieser bietet eine visuell und logisch übersichtliche Möglichkeit, mehrere Netze durch das gesamte Design zu führen.

Arbeiten mit Bussen

Busse dienen dazu, eine Reihe fortlaufend nummerierter Netze zu bündeln, beispielsweise einen Adressbus oder einen Datenbus. Die grundlegende Voraussetzung ist, dass jedes Netz im Bus einen gemeinsamen Basisnamen mit einer nachfolgenden numerischen Kennung trägt, wie in den folgenden Abbildungen gezeigt. Beispielsweise können die Netze Control1, Control2 und Control3 im Bus Control[1..3] gebündelt werden. Busse können nicht zum Bündeln einer Gruppe nicht zusammengehöriger Netze wie Enable, Read und Status verwendet werden. Hierfür dienen Signal Harnesses, wie weiter unten erläutert.

Ein gültiger Bus muss alle folgenden Elemente enthalten (wie in den folgenden Abbildungen gezeigt):

  • Ein Netzlabel an jedem einzelnen Netz

  • Ein Netzlabel an der Buslinie

  • Einen Port mit demselben Namen wie der Bus, wenn dieser das Blatt verlässt

Alle in der obigen Abbildung gezeigten Elemente müssen vorhanden sein, um einen gültigen Bus zu erstellen. Buseinführungen sind nur erforderlich, wenn Sie unterschiedliche Buselemente auf beiden Seiten des Busses herausführen möchten. 
Alle in der obigen Abbildung gezeigten Elemente müssen vorhanden sein, um einen gültigen Bus zu erstellen. Buseinführungen sind nur erforderlich, wenn Sie unterschiedliche Buselemente auf beiden Seiten des Busses herausführen möchten.

Busse werden nicht auf die Leiterplatte übertragen. Stattdessen kann für jeden Schaltplanbus oder bei Bedarf für jeden Busabschnitt eine Netzklasse erstellt werden. Ein Busabschnitt wird definiert, indem ein Bus angegeben wird, der tatsächlich einen Teil eines größeren Busses darstellt, beispielsweise aus dem Bus D[15..0]. Wenn diese Option aktiviert ist, enthält die Leiterplatte eine Netzklasse für den gesamten Bus sowie für jeden definierten Abschnitt. Aktivieren Sie die gewünschten Optionen auf der Registerkarte Class Generation des Dialogfelds Project Options.

Arbeiten mit Signalbündeln

Signalbündel sind äußerst flexibel, da mit ihnen beliebig viele Netze, Busse und untergeordnete Signalbündel zusammengefasst werden können. Wie der Name andeutet, sind sie mit einem Kabelbaum vergleichbar, in dem beliebige Anordnungen von Leitungen gebündelt und durch ein elektronisches oder elektrisches Produkt geführt werden können. Ihre Erstellung und Verwaltung sind zwar aufwendiger, dafür können sie die Darstellung eines Schaltplans erheblich vereinfachen und seine Lesbarkeit verbessern.

Signalbündel dienen dazu, beliebige Kombinationen aus Netzen, Bussen und untergeordneten Signalbündeln zusammenzufassen.
Signalbündel dienen dazu, beliebige Kombinationen aus Netzen, Bussen und untergeordneten Signalbündeln zusammenzufassen.

Ein vollständiges Signalbündel besteht aus folgenden Elementen:

  • Harness Connector – Stellen Sie sich einen Signalbündelverbinder wie einen Trichter vor: Er sammelt alle Signale, die über die enthaltenen Signalbündeleinträge mit diesem Signalbündel verbunden sind. Eine wichtige Eigenschaft des Signalbündelverbinders ist Harness Type. Sie identifiziert das Signalbündel und dient dazu, die verschiedenen Elemente des Signalbündels miteinander zu verknüpfen, einschließlich der angeschlossenen Ports und Schaltplanblatteinträge.

  • Harness Entries - Jedes Signal (Netz, Bus oder Signal Harness), das Teil dieses Signal Harness sein soll, wird über einen Harness Entry in den Harness Connector geführt. Der Harness Entry verfügt über die Eigenschaft „Harness Type“. Diese wird nur beim Verschachteln von Signal Harnesses verwendet und gibt an, dass an diesen Harness Entry ein untergeordneter Signal Harness angeschlossen ist.

  • Signal Harness line – Die busähnliche Linie, die platziert wird, um den Signal-Harness über das Schaltplanblatt zu führen.

  • Harness Type – Ein Harness-Typ ist eine Gruppe von Harness-Einträgen. Jeder erkannte Harness-Typ wird in einer Harness-Definitionsdatei definiert, wie unten beschrieben. Der Harness-Typ und die zugehörigen Harness-Einträge sind im Wesentlichen die Namen der Container, die die Netze führen, nicht die Namen der Netze selbst. Um den Wert des Harness-Typs zu prüfen, bewegen Sie den Cursor über das Objekt, beispielsweise den Port, den Schaltblatteintrag oder den Harness-Connector.

  • Harness Definition File – Die Software verwaltet Signal-Harnesses, indem sie die in jedem Signal-Harness (Harness Type) enthaltenen Harness Entries in einer ASCII-Harness-Definitionsdatei erfasst. Die folgende Abbildung zeigt die Syntax einer Harness-Definitionsdatei. Für jeden Harness Type enthält die Datei eine Zeile, in der die Harness Entries innerhalb dieses Harness aufgeführt sind. Für jedes Schaltplanblatt mit Harness Connectors wird automatisch eine Harness-Definitionsdatei erstellt und verwaltet. Sie finden diese Dateien im Ordner \Settings im Projektbaum, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Wenn Änderungen an Ihrem Design die Signal-Harnesses betreffen, werden die Harness-Definitionsdateien automatisch aktualisiert. Wenn eine Harness-Definitionsdatei im Projektordner fehlt, wird sie beim Öffnen des Schaltplanblatts automatisch neu erstellt (die Dateien können gelöscht werden und werden bei Bedarf automatisch neu erstellt).
  • Port + Sheet Entry – Wie ein Netz oder Bus kann ein Signal-Harness ein Blatt über einen Port verlassen und dann über einen passenden Sheet Entry eine Verbindung zum übergeordneten Blatt herstellen. Beachten Sie, dass die Software die Farbe der Ports und Sheet Entries automatisch ändert, um anzuzeigen, dass sie einen Signal-Harness führen, wenn die Option Sheet Entries and Ports use Harness Color auf der Seite Schematic - Graphical Editing des Dialogs Preferences aktiviert ist. Beachten Sie außerdem, dass Port- und Sheet-Entry-Objekte eine Eigenschaft „Harness Type“ besitzen. Dieser Wert wird automatisch gesetzt, sobald Sie den Port beim Platzieren mit der Signal-Harness-Linie in Berührung bringen. Für den Port auf dem Schaltplanblatt, auf dem der Harness definiert ist (der Harness Connector ist vorhanden), wird der Harness Type automatisch festgelegt und kann nicht bearbeitet werden. Bei einem Port oder Sheet Entry auf einem übergeordneten Schaltplanblatt ist der Wert leer und bearbeitbar. In der Regel muss er nicht manuell festgelegt werden. Sie können den zugewiesenen Harness Type jederzeit überprüfen, indem Sie den Mauszeiger über den Port bzw. Sheet Entry bewegen.

Harness-Definitionen werden in Harness-Definitionsdateien gespeichert. In der obigen Abbildung sind zwei Signal-Harnesses definiert: 1WB_Write_Read und JTAG.
Harness-Definitionen werden in Harness-Definitionsdateien gespeichert. In der obigen Abbildung sind zwei Signal-Harnesses definiert: 1WB_Write_Read und JTAG.

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