Umstrukturierung eines Designs durch Refactoring

Refactoring bezeichnet im klassischen Sinne die Umstrukturierung eines bestehenden Designs (oder von Programmcode), ohne dessen Funktionalität zu verändern. Beim PCB-Design gibt es verschiedene Situationen, in denen eine Form des Refactorings eine vorteilhafte und zeitsparende Lösung bietet:

• Ein Bauteil ist veraltet und muss durch eine funktional gleichwertige Teilschaltung ersetzt werden. (Anzeigen)

• Ein Schaltplanentwurf soll als Teilschaltung in einem größeren Design verwendet werden. (Anzeigen)

• Ein bestehendes untergeordnetes Schaltplanblatt soll in ein Device Sheet umgewandelt werden, um es in zukünftigen Designs wiederzuverwenden. (Anzeigen)

• Ein bestehendes Device Sheet muss lokal übernommen und an das aktuelle Design angepasst werden. (Anzeigen)

• Eine bestehende Teilschaltung muss auf ein anderes Blatt verschoben werden. (Anzeigen)

Altium Designer bietet mehrere Funktionen, die zusammen seine Möglichkeiten zum Design-Refactoring bilden. Damit können Sie Ihre Designs mit maximaler Flexibilität entsprechend den Anforderungen umstrukturieren.

Ein Bauteil in ein Blattsymbol umwandeln

Diese Funktion wandelt ein Bauteil im aktuellen Dokument in ein Blattsymbol um. Sie eignet sich ideal, wenn ein bestehendes Bauteil veraltet ist und durch eine funktional gleichwertige Teilschaltung auf einem separaten Blatt ersetzt werden muss.

Wenn Sie mit der rechten Maustaste auf ein Bauteil klicken und anschließend den Befehl Part Actions » Convert Part To Sheet Symbol aus dem Kontextmenü wählen, wird das Bauteilsymbol in ein Blattsymbol umgewandelt. Die Konnektivität bleibt erhalten. Dabei werden die Blatteinträge entsprechend den ursprünglichen Pin-Namen benannt und I/O Type wird so eingestellt, dass der ursprüngliche elektrische Pin-Typ übernommen wird.

Die Eigenschaft Designator des Blattsymbols wird zunächst auf das Referenzkennzeichen des ursprünglichen Bauteils gesetzt, die Eigenschaft File Name is  auf dessen Kommentartext.

Ein bestehendes Bauteil in ein Blattsymbol umwandeln.

Wenn das benötigte untergeordnete Blatt bereits vorhanden ist, ändern Sie die Eigenschaft File Name des Blattsymbols so, dass sie auf dieses Blatt verweist. Andernfalls können Sie schnell ein untergeordnetes Blatt erstellen, indem Sie mit der rechten Maustaste auf das Blattsymbol klicken und den Befehl Sheet Symbol Actions » Create Sheet From Sheet Symbol wählen. In diesem Fall werden auf dem neuen untergeordneten Blatt Ports platziert, die den Blatteinträgen des Symbols entsprechen. Anschließend können Sie die Ersatzteilschaltung erstellen und anschließen.

Ein Bauteil auf ein neues untergeordnetes Blatt verschieben

Eine alternative und möglicherweise schnellere Methode, um ein ähnliches Ergebnis zu erzielen, besteht darin, mit der rechten Maustaste auf das gewünschte Bauteil zu klicken und anschließend den Befehl Part Actions » Push Part To Sheet zu wählen. Mit diesem Befehl wird ein Bauteil aus dem aktuellen Dokument auf ein neues untergeordnetes Blatt verschoben. Das ursprüngliche Bauteil wird dabei durch ein Blattsymbol ersetzt, das auf dieses Blatt verweist. Im Wesentlichen werden die folgenden Schritte ausgeführt:

1. Das Bauteil wird kopiert.

2. Das ursprüngliche Bauteil wird in ein Blattsymbol umgewandelt. Dabei wird Designator auf das Referenzkennzeichen des ursprünglichen Bauteils und File Name auf <OriginalPartComment>.SchDoc gesetzt. Auch hier bleibt die Konnektivität erhalten: Die Blatteinträge werden entsprechend den ursprünglichen Pin-Namen benannt und I/O Type wird so eingestellt, dass der ursprüngliche elektrische Pin-Typ übernommen wird.

3. Aus dem Blattsymbol wird ein neues Schaltplanblatt erstellt und anhand des Werts File Name des Symbols benannt.

4. Die Kopie des ursprünglichen Bauteils wird in der Mitte des Blatts eingefügt. Ports, die den Blatteinträgen des Blattsymbols entsprechen, werden platziert und mit den Pins des Bauteils verdrahtet.

Anschließend können Sie das Bauteil löschen und bei Bedarf durch eine funktional gleichwertige Schaltung ersetzen.

Mit dem Befehl Push Part To Sheet wird das ursprüngliche Bauteil schnell in ein Blattsymbol umgewandelt und eine Kopie des Bauteils auf einem neu erstellten Blatt eingefügt,
auf das dieses Symbol verweist.

Ein Bauteil in Ports umwandeln

Mit dieser Funktion wird ein Bauteil im aktuellen Dokument in eine Gruppe von Ports umgewandelt. Sie eignet sich ideal für ein bestehendes eigenständiges Teildesign, etwa eine Stromversorgung oder eine Satellitenplatine, das als Teilschaltung in ein größeres Design auf einer einzigen Leiterplatte integriert werden soll, beispielsweise zur Senkung der Fertigungskosten. Dies ist die Umkehrung des im vorherigen Abschnitt beschriebenen Verfahrens, bei dem ein Bauteil durch eine untergeordnete Teilschaltung ersetzt wurde. Hier wird stattdessen eine Teilschaltung in das übergeordnete Design eingebunden, sodass sie auf einer höheren Hierarchieebene angeschlossen werden kann.

Wenn Sie mit der rechten Maustaste auf ein Bauteil klicken und anschließend den Befehl Part Actions » Convert Part To Ports aus dem Kontextmenü wählen, wird das Bauteilsymbol in eine Gruppe von Ports umgewandelt. Die Konnektivität bleibt erhalten. Dabei werden die Ports entsprechend den ursprünglichen Pin-Namen benannt und I/O Type wird so eingestellt, dass der ursprüngliche elektrische Pin-Typ übernommen wird.

Mit dem Befehl Convert Part To Ports ersetzen Sie ein Bauteil schnell durch Ports, die eine Teilschaltung mit einem übergeordneten Design verbinden.

Die Einbindung der Teilschaltung in die Hierarchie wird anschließend abgeschlossen, indem Sie auf dem entsprechenden übergeordneten Blatt ein Blattsymbol hinzufügen. Gehen Sie dazu wie folgt vor:

1. Aktivieren Sie das gewünschte übergeordnete Blatt.

2. Verwenden Sie den Befehl Design » Create Sheet Symbol From Sheet.

3. Wählen Sie im Dialogfeld Choose Document to Place das Dokument aus, das die aus dem Bauteil erstellten Ports enthält.

4. Am Mauszeiger erscheint ein Blattsymbol. Positionieren Sie es an der gewünschten Stelle auf dem Blatt und klicken Sie, um es zu platzieren.

Das Blattsymbol verweist über seine Eigenschaft File Name auf das untergeordnete Blatt und verfügt über Blatteinträge, die den Ports auf diesem Blatt entsprechen.

Mit dem Befehl Create Sheet Symbol From Sheet fügen Sie schnell ein Blattsymbol hinzu und binden damit die Teilschaltung in die Designhierarchie ein.

Ein Schaltplanblatt in ein Device Sheet umwandeln

Ab einem gewissen Punkt muss das Konzept des Designs zur Wiederverwendung auf eine höhere Abstraktionsebene gehoben werden. Würden wir auf der Bauteilebene bleiben, müsste bei jedem Design mit einer ähnlichen Funktion, etwa einer USB-Schnittstelle oder einem Spannungsregler, gewissermaßen das Rad neu erfunden werden. Hier kommen Device Sheets ins Spiel, also Schaltplanblätter, die eine bestimmte Schaltungsfunktion bereitstellen. Ihr Einsatz vermeidet die Risiken des herkömmlichen Kopierens und Einfügens. Sie verhindern wiederholten Entwicklungsaufwand und erweitern zugleich den Umfang der Designinhalte, die in zukünftigen Designs wiederverwendet werden können.

Als Teil seiner Refactoring-Werkzeuge ermöglicht der Schaltplaneditor die schnelle Umwandlung eines bestehenden Standardschaltplanblatts in ein Device Sheet zur Wiederverwendung in anderen Designs.

So wandeln Sie ein bestehendes Schaltplanblatt in ein Device Sheet um:

1. Suchen Sie auf dem entsprechenden übergeordneten Blatt in der Designhierarchie das Blattsymbol, das auf das gewünschte Blatt verweist.

2. Wählen Sie das Blattsymbol aus und wählen Sie in den Hauptmenüs den Befehl Edit » Refactor » Convert Selected Schematic Sheet To Device Sheet. Das Dialogfeld Convert Schematic Sheet to Device Sheet wird geöffnet. Wählen Sie den Zielordner zum Speichern des neu erstellten Device Sheets und legen Sie den Umfang der Konvertierung fest: Soll das aktuelle Blattsymbol oder sollen alle relevanten Blattsymbole im Designbereich oder im aktiven Projekt aktualisiert werden? Letzteres ist besonders bei Mehrkanaldesigns nützlich, in denen die Teilschaltung in mehreren Instanzen vorhanden ist.

   Legen Sie die Details der Konvertierung im Dialogfeld Convert Schematic Sheet to Device Sheet fest.

   Klicken Sie auf die Schaltfläche  rechts neben dem Pfadfeld, um das Dialogfeld Device-Sheet-Ordner auswählen zu öffnen. Dieses Dialogfeld listet alle derzeit definierten Device-Sheet-Ordner auf. Um einen neuen Ordnerpfad hinzuzufügen, klicken Sie unten in diesem Dialogfeld auf die Schaltfläche Device Sheet Folders, um das Dialogfeld Device-Sheet-Ordner zu öffnen. Alternativ können Sie Device-Sheet-Ordner auf der Seite Datenverwaltung – Device Sheets des Dialogfelds Preferences definieren.

3. Klicken Sie auf OK. Das Blattsymbol wird in ein Device-Sheet-Symbol umgewandelt und der Schaltplan in den angegebenen Device-Sheet-Ordner verschoben.

   

   Die Eigenschaften des ursprünglichen Blattsymbols werden vom Device-Sheet-Symbol übernommen.

Ein Device Sheet in ein Schaltplanblatt umwandeln

Mit Device Sheets lassen sich funktionale Teilschaltungen erfassen und in verschiedenen Designs wiederverwenden. Es kann jedoch erforderlich sein, eine vorhandene Teilschaltung für ein bestimmtes Design anzupassen. Statt das Device Sheet selbst zu ändern, können Sie im Schaltplaneditor eine Kopie des Device Sheets erstellen, deren Schaltung dann auf einem standardmäßigen Schaltplanblatt zur Verfügung steht. So können Sie die lokale Kopie entsprechend den Anforderungen Ihres aktuellen Designs ändern und dabei sicher sein, dass das ursprüngliche Device Sheet unverändert bleibt.

So „konvertieren“ Sie ein vorhandenes Device Sheet in ein Schaltplanblatt:

1. Suchen Sie das Device-Sheet-Symbol, das auf das gewünschte Device Sheet verweist.

2. Wählen Sie das Device-Sheet-Symbol aus und wählen Sie in den Hauptmenüs den Befehl Edit » Refactor » Convert Device Sheet To Schematic Sheet. Das Dialogfeld Convert Device Sheet to Schematic Sheet wird geöffnet. Wählen Sie den Zielordner zum Speichern des neu erstellten Schaltplanblatts und legen Sie den Umfang der Konvertierung fest: Soll das aktuelle Device-Sheet-Symbol oder sollen alle relevanten Device-Sheet-Symbole im aktiven Projekt aktualisiert werden?

   Legen Sie die Details der Konvertierung im Dialogfeld Convert Device Sheet to Schematic Sheet fest.

   Standardmäßig ist für Target Schematic Sheet Location das Verzeichnis eingestellt, in dem sich das aktive Projekt befindet. Das Blatt wird anhand von File Name des Device-Sheet-Symbols benannt. Klicken Sie auf die Schaltfläche rechts neben dem Pfadfeld, um das Dialogfeld Open  zu öffnen. Dort können Sie bei Bedarf ändern, wo und unter welchem Namen der Schaltplan gespeichert werden soll.

3. Klicken Sie auf OK. Das Device-Sheet-Symbol wird in ein Blattsymbol umgewandelt und eine Kopie des Device Sheets wird lokal als standardmäßiges (ungeschütztes) Blatt am angegebenen Speicherort gespeichert. Das Blattsymbol verweist auf dieses lokale Blatt.

   Nach der Konvertierung ersetzt das lokale Schaltplanblatt das bisherige Device Sheet im Bedienfeld Projects .

   Die Eigenschaften des ursprünglichen Device-Sheet-Symbols werden vom Blattsymbol übernommen.

Ausgewählte Teilschaltungen auf ein anderes Blatt verschieben

Im Laufe der Entwicklung eines Designs kann es erforderlich sein, Inhalte zwischen den zugehörigen Quellschaltplanblättern zu verschieben. Ein bestimmter Schaltungsabschnitt lässt sich möglicherweise auf einem eigenen Blatt übersichtlicher darstellen. Oder ein Blatt wird zu voll (und unleserlich!), sodass es sinnvoll ist, einen Teil der Schaltung auf ein zusätzliches oder anderes Blatt zu verschieben.

Eine weitere Refactoring-Funktion ermöglicht es, ein oder mehrere Objekte auf einem Blatt auszuwählen und diese Auswahl auf ein anderes Blatt zu verschieben. Gehen Sie dazu wie folgt vor:

1. Wählen Sie zunächst die Schaltung aus, die Sie verschieben möchten.

2. Klicken Sie mit der rechten Maustaste und wählen Sie im Kontextmenü den Befehl Edit » Refactor » Move Selected Subcircuit to Different Sheet. Das Dialogfeld Choose Destination Document wird geöffnet, in dem Sie das Zielschaltplanblatt angeben können.

Einen Teil eines Designs auf ein anderes Schaltplanblatt verschieben.

3. Klicken Sie auf OK. Das gewählte Blatt wird aktiv und die ausgewählte Teilschaltung hängt am Mauszeiger.

4. Positionieren Sie die Schaltung wie gewünscht auf dem Blatt und klicken Sie, um sie zu platzieren. Nach der Platzierung wird die Schaltung vom ursprünglichen Blatt entfernt.

5. Wenn die verschobene Schaltung ein oder mehrere vorhandene Blattsymbole enthält, werden die von diesen Symbolen referenzierten untergeordneten Schaltplanblätter in der im Bedienfeld Projects dargestellten Designhierarchie unter das Blatt verschoben, auf dem diese Blattsymbole nun liegen. Wenn Sie die Schaltung auf ein neues Blatt verschieben, fügen Sie der entsprechenden übergeordneten Seite ein Blattsymbol hinzu, um das neue Blatt korrekt in die Designhierarchie einzuordnen.