Raggruppare più net in bus e fasci di segnali

A colpo d'occhio

Questo articolo spiega come semplificare la creazione e la lettura di schemi elettrici complessi in Altium Designer raggruppando le connessioni correlate in bus e harness di segnali, soprattutto quando si lavora su più fogli o con componenti con un elevato numero di pin. Chiarisce quando è opportuno utilizzare un bus, quali requisiti deve soddisfare per essere valido e in cosa si differenzia da un harness di segnali nel raggruppare net correlate o non correlate. Illustra inoltre gli aspetti pratici del posizionamento, della modifica e della gestione dei bus nell'editor degli schemi elettrici, aiutandoti a comprendere sia le regole sia il flusso di lavoro prima di applicarli al tuo progetto. Se cerchi un modo più chiaro e organizzato per gestire connessioni complesse, questa guida fa al caso tuo.

- Imparerai quando utilizzare un bus e quando un harness di segnali, in base alla denominazione e al raggruppamento delle net.
- Scoprirai gli elementi necessari per creare un bus valido in Altium Designer, comprese le etichette e le porte per i collegamenti tra fogli.
- Avrai una panoramica di come posizionare, modificare e gestire i bus nell'editor degli schemi elettrici.
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Una difficoltà comune nei progetti di grandi dimensioni è mantenere gestibili le net, non solo dal punto di vista del progettista che crea le connessioni, ma anche da quello di chi deve interpretare e comprendere lo schema elettrico. Questo aspetto è particolarmente importante nei collegamenti tra fogli, poiché è proprio in questi casi che sia il progettista sia il lettore possono confondersi più facilmente.

Se il progetto include componenti con un numero elevato di pin, non è pratico realizzare tutte le connessioni usando singoli fili. È possibile raggruppare più net in un bus se appartengono a una serie con numerazione progressiva, come Data0, Data1, ecc. In alternativa, qualsiasi combinazione di net e bus può essere raggruppata in un cablaggio di segnali, che offre un modo ordinato, sia visivamente sia logicamente, per trasferire più net all'interno del progetto.

Lavorare con i bus

I bus vengono utilizzati per raggruppare una serie di net sequenziali, ad esempio un bus di indirizzi o un bus di dati. Il requisito fondamentale è che ogni net del bus abbia un nome costituito da una base comune seguita da un identificatore numerico, come mostrato nelle immagini seguenti. Ad esempio, le net Control1, Control2 e Control3 possono essere raggruppate nel bus Control[1..3]. I bus non possono essere utilizzati per raggruppare un insieme di net non correlate, come le net Enable, Read e Status; a questo scopo si utilizzano i cablaggi di segnali, come spiegato di seguito.

Per creare un bus valido, è necessario includere tutti questi elementi (come mostrato nelle immagini seguenti):

  • Un'etichetta di net su ciascuna delle singole net

  • Un'etichetta di net sulla linea del bus

  • Una porta con lo stesso nome del bus, se questo esce dal foglio

Per creare un bus valido, è necessario includere tutti gli elementi mostrati nell'immagine sopra. Le derivazioni del bus devono essere utilizzate solo se si desidera estrarre elementi diversi da entrambi i lati del bus. 
Per creare un bus valido, è necessario includere tutti gli elementi mostrati nell'immagine sopra. Le derivazioni del bus devono essere utilizzate solo se si desidera estrarre elementi diversi da entrambi i lati del bus.

I bus non vengono trasferiti al PCB; è invece possibile creare una classe di net per ciascun bus dello schema elettrico o, se necessario, per ciascuna sezione del bus. Una sezione del bus viene creata specificando un bus che è in realtà una porzione di un bus più grande, ad esempio del bus D[15..0]. Se questa opzione è abilitata, il PCB includerà una classe di net per l'intero bus e per ciascuna sezione definita. Abilitare le opzioni necessarie nella scheda Class Generation della finestra di dialogo Project Options.

Lavorare con i cablaggi di segnali

I cablaggi di segnali sono estremamente flessibili, poiché possono essere utilizzati per raggruppare un numero qualsiasi di reti, bus e cablaggi di livello inferiore. Come suggerisce il nome, sono analoghi a un fascio di cavi, in cui qualsiasi disposizione di fili può essere raggruppata e instradata all'interno di un prodotto elettronico o elettrico. Sono più complessi da creare e gestire, ma offrono il vantaggio di semplificare notevolmente la rappresentazione di uno schema e migliorarne la leggibilità.

I cablaggi di segnali vengono utilizzati per raggruppare qualsiasi combinazione di reti, bus e cablaggi di segnali di livello inferiore.
I cablaggi di segnali vengono utilizzati per raggruppare qualsiasi combinazione di reti, bus e cablaggi di segnali di livello inferiore.

Gli elementi che compongono un cablaggio di segnali completo includono:

  • Harness Connector - Si può pensare a un connettore di cablaggio come a un imbuto: raccoglie tutti i segnali che si collegano a questo cablaggio attraverso gli ingressi di cablaggio inclusi. Una proprietà fondamentale del connettore di cablaggio è Harness Type, che identifica il cablaggio e viene utilizzata per collegare tra loro i vari elementi che compongono il cablaggio di segnali, comprese le porte e gli ingressi di foglio collegati.

  • Harness Entries - Ogni segnale (net, bus o cablaggio di segnali) che si desidera includere in questo cablaggio di segnali entra nel connettore di cablaggio attraverso un ingresso del cablaggio. L'ingresso del cablaggio include una proprietà Tipo di cablaggio, utilizzata solo quando si annidano cablaggi di segnali, per indicare che a questo ingresso è collegato un cablaggio di segnali di livello inferiore.

  • Signal Harness line - La linea simile a un bus che viene posizionata per instradare il cablaggio di segnali sul foglio.

  • Harness Type - Un tipo di cablaggio è un insieme di ingressi di cablaggio. Ogni tipo di cablaggio rilevato è definito in un file di definizione del cablaggio, come descritto di seguito. Il tipo di cablaggio e gli ingressi di cablaggio associati sono essenzialmente i nomi dei contenitori che trasportano le net, non i nomi delle net stesse. Per verificare il valore del tipo di cablaggio, posizionare il cursore sull'oggetto, ad esempio sulla porta, sull'ingresso di foglio o sul connettore di cablaggio.

  • Harness Definition File - Il software gestisce i cablaggi di segnali registrando le voci di cablaggio presenti in ciascun cablaggio di segnali (Tipo di cablaggio) in un file ASCII di definizione dei cablaggi. L'immagine seguente mostra la sintassi di un file di definizione dei cablaggi: nel file è presente una riga per ogni Harness Type, che descrive in dettaglio le voci di cablaggio al suo interno. Un file di definizione dei cablaggi viene creato (e gestito) automaticamente per ogni foglio schematico contenente connettori di cablaggio; questi file si trovano nella cartella \Settings nell'albero del progetto, come mostrato nell'immagine seguente. Se il progetto è stato modificato in modo da influire sui cablaggi di segnali, i file di definizione dei cablaggi vengono aggiornati automaticamente. Se un file di definizione dei cablaggi non è presente nella cartella del progetto, viene ricreato automaticamente all'apertura del foglio schematico (questi file possono essere eliminati e verranno ricreati automaticamente se necessario).
  • Port + Sheet Entry - Come una net o un bus, un cablaggio di segnali può uscire da un foglio tramite una porta e collegarsi al foglio di livello superiore attraverso una voce di foglio corrispondente. Nota che il software cambia automaticamente il colore delle porte e delle voci di foglio per indicare che trasportano un cablaggio di segnali se l'opzione Sheet Entries and Ports use Harness Color è abilitata nella pagina Schematic - Graphical Editing della finestra di dialogo Preferences. Nota inoltre che gli oggetti Porta e Voce di foglio includono una proprietà Tipo di cablaggio: questo valore viene impostato automaticamente quando, durante il posizionamento della porta, la si porta a contatto con la linea del cablaggio di segnali. Per la porta sul foglio schematico in cui è definito il cablaggio (dove è presente il connettore di cablaggio), il Tipo di cablaggio viene definito automaticamente e non è modificabile. Per una porta o una voce di foglio posizionata su un foglio schematico di livello superiore, il valore sarà vuoto e modificabile; in genere non è necessario impostarlo manualmente. Il Tipo di cablaggio assegnato può essere verificato in qualsiasi momento passando il cursore sulla porta o sulla voce di foglio.

Le definizioni dei cablaggi sono memorizzate nei file di definizione dei cablaggi; nell'immagine sopra sono definiti due cablaggi di segnali: 1WB_Write_Read e JTAG.
Le definizioni dei cablaggi sono memorizzate nei file di definizione dei cablaggi; nell'immagine sopra sono definiti due cablaggi di segnali: 1WB_Write_Read e JTAG.

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