ActiveRoute

Một trong những giai đoạn tốn nhiều thời gian nhất của thiết kế bo mạch là đi dây các net. Trong khi hệ thống rule xử lý các ràng buộc thiết kế, chẳng hạn như độ rộng, kích thước via, khoảng cách hở, v.v., thì việc đặt hàng nghìn đoạn track cần thiết để đi dây hoàn chỉnh cho bo mạch vẫn do người thiết kế thực hiện.

Autorouter có thể giúp giảm bớt khó khăn này nhưng nhìn chung thường bị xem là chưa đáp ứng tốt vì:

• Chúng không xem xét đúng vô số ràng buộc thiết kế tinh vi mà một nhà thiết kế con người thường tự nhiên áp dụng trong quá trình đi dây.

• Chúng mất quá nhiều thời gian để cấu hình đầy đủ đến mức nhiều khi đi dây bo mạch theo cách tương tác còn hiệu quả hơn.

• Việc dọn dẹp sau đó có thể kéo dài và khó khăn đến mức nhiều khi đi dây bo mạch theo cách tương tác còn hiệu quả hơn.

Mục tiêu lý tưởng của việc đi dây PCB là nhanh chóng tạo ra kết quả chất lượng cao, đáp ứng các quy tắc thiết kế, đồng thời vẫn nằm dưới sự kiểm soát của người thiết kế. Đây chính là bài toán mà ActiveRoute hướng tới giải quyết.

ActiveRoute là gì?

ActiveRoute là một công nghệ đi dây tương tác tự động cung cấp các thuật toán đi dây đa net hiệu quả, được áp dụng cho các net hoặc kết nối cụ thể mà bạn chọn. ActiveRoute cũng cho phép người thiết kế định nghĩa tương tác một đường đi hoặc Guide, từ đó xác định the river mà theo đó các đường đi dây mới sẽ chạy.

Các tính năng chính của ActiveRoute giúp cách tiếp cận này vượt trội đáng kể so với việc kết hợp đi dây tương tác thông thường và auto-routing bao gồm:

• Tự động tối ưu các đường thoát khỏi mảng chân/via - phần tốn thời gian nhất của việc đi dây thủ công.
• Hiệu năng cao - các net tín hiệu được đi dây < 1 giây mỗi net.
• Tuân thủ các quy tắc thiết kế về độ rộng, khoảng cách hở, layer, topology và room theo net và net class, đồng thời xét đến mức ưu tiên.
• Đi dây đồng thời trên nhiều layer và phân bổ các đường đi dây trên các layer đó.
• Route Guide trực quan để người thiết kế có thể dùng định hướng việc đặt các đường đi dây.
• Sử dụng phương pháp River Route để đạt tỷ lệ hoàn thành cao mà không cần via.
• Có thể đi dây xuyên qua các polygon plane và đổ lại chúng (nếu tùy chọn re-pour được bật).
• Hỗ trợ cả net single-ended và differential pair.
• Hoàn tất bằng một công cụ glossing mạnh mẽ giúp giảm thêm số lượng góc và rút ngắn đường đi dây.

Panel PCB ActiveRoute

ActiveRoute tuân theo các tiêu chí và giới hạn được xác định bởi các quy tắc thiết kế PCB, vì vậy việc sử dụng nó chỉ đơn giản là chọn các kết nối hoặc net cần quan tâm và chạy nó. Tuy nhiên, nó có một số tính năng điều khiển cụ thể được cấu hình trong panel PCB ActiveRoute. Panel PCB ActiveRoute được dùng để cấu hình và vận hành các tính năng khác nhau do ActiveRoute cung cấp, bao gồm: thực hiện ActiveRoute tương tác; định nghĩa Route Guide và khoảng cách giữa các route bên trong đó; bật tự động length tuning; và bật tự động hoán đổi chân. Rất khuyến nghị mở panel PCB ActiveRoute trước khi bắt đầu ActiveRoute.

Để mở panel PCB ActiveRoute, khi PCB là tài liệu đang hoạt động: 

• Nhấp nút  ở góc dưới bên phải của workspace rồi chọn tùy chọn menu PCB ActiveRoute.

• Nhấp View » Panels » PCB ActiveRoute.

Sử dụng panel PCB ActiveRoute để điều khiển quá trình ActiveRoute.

Panel PCB ActiveRoute được dùng để:

• Bật các lớp tín hiệu mà ActiveRoute có thể dùng để đi dây các kết nối.
• Thực hiện ActiveRoute trên các kết nối đã chọn.
• Bật một lượt Glossing sau ActiveRoute.
• Định nghĩa một Route Guide.
  • Cấu hình khoảng cách track-to-track mà bạn muốn được sử dụng trong Route Guide.
• Cấu hình và bật length tuning cho các route được đặt bởi ActiveRoute.
• Cấu hình tùy chọn Meander, cho phép ActiveRoute xác định một đường đi dây dài hơn, điều này có thể giúp tăng tỷ lệ hoàn thành.
• Cấu hình và bật hoán đổi chân. ActiveRoute có thể hoán đổi chân trong khi đi dây để giúp cải thiện chất lượng đi dây.

Nội dung panel PCB ActiveRoute được sắp xếp thành các phần có thể thu gọn/mở rộng, được mở và đóng bằng biểu tượng ► đi kèm với tiêu đề của từng phần. Thông tin điều khiển thuộc tính bên dưới cũng được sắp xếp theo các phần tương ứng, và mỗi phần có thể thu gọn/mở rộng được mở/đóng theo cùng cách đó.

Các tính năng bổ sung của ActiveRoute

ActiveRoute là một bộ định tuyến tương tác tự động và việc sử dụng nó rất đơn giản, trực quan: chọn các kết nối rồi nhấn Shift+A để ActiveRoute đi dây chúng theo các quy tắc thiết kế. ActiveRoute cũng bao gồm một số tính năng và điều khiển khác, giúp nhà thiết kế kiểm soát tốt hơn một số chức năng và khả năng nhất định.

Các tính năng này gồm:

• Định nghĩa đường đi đi dây và khoảng cách giữa các track bằng cách đặt một Route Guide.
• Cho phép đường đi route dài hơn bằng điều khiển Meander.
• Tự động khớp chiều dài route bằng length tuning.
• Cho phép pin swapping để đơn giản hóa bài toán đi dây.

Hãy xem chi tiết từng tính năng dưới đây.

Định nghĩa đường đi bằng Route Guide

Một trong những mục tiêu chính của ActiveRoute là tìm ra bộ chiều dài route tổng thể ngắn nhất, nhưng đó có thể không phải là đường đi mong muốn cho mọi nhóm kết nối. Route Guide cung cấp cho nhà thiết kế một công cụ để phác thảo một đường đi cụ thể mà họ muốn các kết nối đã chọn đi theo, ngay cả khi đường đó không phải là ngắn nhất.

• Defining the Route Guide - trước tiên hãy chọn các kết nối sẽ được đi dây trong guide, nhấp nút  trong panel PCB ActiveRoute, sau đó nhấp để xác định vị trí bắt đầu của guide và tiếp tục di chuyển chuột, nhấp để xác định đường đi. Khi đường đi đã được định nghĩa, nhấp nút ActiveRoute để đi dây các kết nối đã chọn theo đường đó. Xem phần Định nghĩa Route Guide ở phía dưới trang này để biết thêm chi tiết.

• Changing the Route Guide Width - trong khi đặt Route Guide, có thể làm guide rộng hơn hoặc hẹp hơn bằng cách nhấn các phím  hoặc  . Bề rộng mặc định là tổng của các quy tắc thiết kế width+clearance áp dụng cho các kết nối đã chọn, chia cho số lớp, rồi nhân với 1.3. Nhấn phím Backspace để tháo ngược Guide nếu bạn cần định nghĩa một đường đi khác.
• The Route Guide color - được xác định bởi các lớp được cho phép dùng cho ActiveRoute của các kết nối đã chọn. Nếu chỉ có một lớp được bật, guide sẽ được vẽ bằng màu của lớp đó; nếu có nhiều lớp được bật thì guide sẽ được vẽ bằng màu Route Guide mặc định.
• The track spacing within the Route Guide - hành vi mặc định là ActiveRoute giãn cách các route theo đúng các quy tắc thiết kế; nó không cố gắng trải đều hoặc sử dụng toàn bộ không gian có sẵn trong Route Guide. Để trải đều các route trong Route Guide, hãy dùng tính năng Track-Track Space in Route Guide, như mô tả ở phần sau của trang này.

Một video cho thấy quá trình đặt Route Guide, trong đó bề rộng được thay đổi tương tác trong khi đặt.

Khoảng cách track-track trong Route Guide

Dùng tính năng Track-Track Space in Route Guide, bạn có thể chỉ định cho ActiveRoute trải đều các route theo toàn bộ bề rộng của Route Guide. Dùng thanh trượt để chọn giá trị khoảng cách, hoặc nhập giá trị vào ô chỉnh sửa. Route Guide sẽ tự động được định cỡ để tính đến thiết lập này. Để làm được điều đó, bạn phải cấu hình thiết lập Track-Track Space in Route Guide trước khi đặt Route Guide. Bạn có thể tiếp tục điều chỉnh bề rộng của Route Guide trong khi đặt bằng cách nhấn các phím  và   .

Dùng tính năng Track-Track Space để trải đều các route trong Route Guide.

Cho phép các route uốn lượn

ActiveRoute cố gắng đi dây các kết nối đã chọn theo đường ngắn nhất có thể, hay nói cách khác là với mức độ uốn lượn tối thiểu. Nếu tỷ lệ hoàn tất của ActiveRoute thấp hơn mong đợi, điều khiển Meander cho phép bạn tăng mức meander mà ActiveRoute được phép sử dụng, điều này có thể giúp nâng tỷ lệ hoàn tất. Thiết lập Meander tối đa mặc định là 100%, nghĩa là các route được phép có tổng chiều dài route là Manhattan Length + 100% of Manhattan Length. Dùng thanh trượt để chọn giá trị meander hoặc nhập phần trăm vào ô chỉnh sửa.

Lưu ý rằng thiết lập meander sẽ bị bỏ qua khi dùng Route Guide vì Route Guide được thiết kế để dùng định nghĩa một đường đi có thể làm tăng đáng kể độ meander. 

Tuning chiều dài route

ActiveRoute có thể áp dụng length tuning cho các kết nối hiện đang được đi dây hoặc cho các route hiện có đã được chọn. ActiveRoute sẽ cố gắng đáp ứng quy tắc thiết kế Matched Length đã chọn.

Để cấu hình ActiveRoute cho length tuning:

• Bật hộp chọn Tune Selected trong vùng Action của panel.
• Bật quy tắc thiết kế Matched Length cần thiết trong vùng Tune của panel.
• Cấu hình các thiết lập Max Amplitude và Min Space cần thiết (Single Ended hoặc Differential Pair) trong vùng Tune của panel.

Hoán đổi chân

Phần mềm bao gồm một hệ thống hoán đổi chân và linh kiện mạnh mẽ, được liên kết giữa trình biên tập sơ đồ nguyên lý và PCB. ActiveRoute có thể truy cập các thiết lập hoán đổi chân, và hoán đổi chân trong quá trình đi dây nếu việc đó giúp giảm tổng chiều dài đường mạch và cải thiện chất lượng đi dây.

Để sử dụng tính năng hoán đổi chân:

• Trước khi có thể thực hiện bất kỳ thao tác hoán đổi chân nào (tương tác hoặc bằng ActiveRoute), dự án phải được biên dịch (Project menu) mỗi khi được mở.
• Để cấu hình và quản lý các thiết lập hoán đổi chân cho linh kiện, chạy lệnh Tools » Pin/Part Swapping » Configure để mở hộp thoại Configure Swapping Information in Components.
• Bật tùy chọn Pin Swap Routing trong vùng Action của bảng PCB ActiveRoute.
• Bật các linh kiện cần thiết trong vùng Pin Swap của bảng PCB ActiveRoute.

Thiết lập để dùng ActiveRoute

Thực hiện ActiveRoute

Để thực hiện ActiveRoute:

Nâng cao thành thạo của bạn

1. Một yếu tố then chốt để thành thạo ActiveRoute là sử dụng thành thạo các phím tắt. Các tổ hợp phím bạn sẽ dùng thường xuyên nhất là:

   • Alt+Click - để chọn một đường kết nối riêng lẻ.
   • Alt+Click&Drag- để chọn các kết nối trong một vùng, kéo từ phải sang trái để chọn tất cả các kết nối bị chạm tới, hoặc từ trái sang phải để chỉ chọn những gì nằm gọn trong hình chữ nhật chọn. Nhấn Tab để mở rộng vùng chọn, bao gồm các kết nối khác trong cùng net. Thanh Status sẽ hiển thị số lượng kết nối vừa được chọn cho đến khi con trỏ di chuyển qua đối tượng khác.
   • Ctrl+Click&Drag - để chọn các pad trong một linh kiện, kéo từ phải sang trái để chọn tất cả các pad bị chạm tới, hoặc từ trái sang phải để chỉ chọn những gì nằm gọn trong hình chữ nhật chọn. Nhấn Tab để mở rộng vùng chọn, bao gồm các đối tượng đi dây khác trong cùng net. Tiếp tục nhấn Tab để chuyển qua tất cả các trạng thái chọn có thể.
   • Click&Drag - để chọn các đoạn track hiện có, kéo từ phải sang trái để chọn tất cả các track bị chạm tới, hoặc từ trái sang phải để chỉ chọn những gì nằm gọn trong hình chữ nhật chọn. Nhấn Tab để mở rộng vùng chọn, bao gồm các đối tượng đi dây khác trong cùng net. Tiếp tục nhấn Tab để chuyển qua tất cả các trạng thái chọn có thể.
   • Bật Shift để giữ nguyên vùng chọn hiện tại trong khi thực hiện một lần chọn khác.
   • Shift+A để ActiveRoute vùng chọn hiện tại.
   • Ctrl+Alt+G - để Gloss vùng chọn hiện tại.

2. Các thao tác chọn chỉ được thực hiện trên các đối tượng đang hiển thị (ngoại trừ Ctrl+A):

   • Nhấn Shift+S để chuyển đổi vào (ra khỏi) chế độ single-layer để chỉ hiển thị lớp đang quan tâm.
   • Nếu thiết kế sử dụng placement room, chúng có thể được khóa như một phần trong định nghĩa của chúng trong Design Rules, hoặc có thể được ẩn đi để tránh bị chọn/di chuyển trong các thao tác Click&Drag. Có thể ẩn Room trong tab View Options của View Configuration panel.

3. Fanout các pad SMD. ActiveRoute không đổi lớp, vì vậy bạn sẽ cần fanout các pad SMD. Để tăng tốc quá trình fanout:

   • Trong khi đi dây một kết nối, nhấn phím tắt / (bàn phím số) để thả một via và nhả kết nối này. Dùng phím tắt 2 nếu bạn không có bàn phím số (thả một via mà không tạm dừng).
   • Sao chép và dán một fanout hiện có; trình biên tập PCB sẽ tự động cập nhật tên net. Có thể thực hiện việc này cho nhiều fanout.

4. Giữ nguyên các fanout hiện có. ActiveRoute sẽ sửa đổi fanout nếu phát hiện một giải pháp tốt hơn, hoặc khóa chúng nếu bạn không muốn chúng bị thay đổi. Cách dễ nhất để khóa fanout là chọn các track và via của fanout (dùng Selection Filter ở đầu Properties panel để hỗ trợ quá trình này), nhấn F11 để mở Properties panel, rồi bật ô chọn Locked. Thao tác này sẽ khóa tất cả các đối tượng đã chọn chỉ với một lần thực hiện.

5. Nếu bạn dùng Route Guide và thấy tỷ lệ hoàn thành thấp, có thể là do có quá nhiều vật cản dọc theo đường đi và Guide cần rộng hơn. Nhấn phím mũi tên Up để mở rộng Guide trong khi đặt.

6. Khi ActiveRoute hoàn tất, nó sẽ áp dụng glossing (nếu được bật trong PCB ActiveRoute panel). Để xem xét các đường đi dây ở trạng thái ngay khi ActiveRouting hoàn thành, nhấn Ctrl+Z một lần để hoàn tác glossing. Lệnh Gloss (Route » Gloss Selected) có thể được dùng để làm mượt track và cải thiện phần đi vào pad của bất kỳ đường đi dây nào, không chỉ riêng ActiveRoute. Đặc biệt chú trọng đến việc đảm bảo chất lượng cao cho phần đi vào pad của các cặp vi sai. Để tìm hiểu thêm về glossing, hãy tham khảo trang Glossing & Retracing of Existing Routes.

7. Nếu ActiveRoute không hoạt động, nguyên nhân thường là do các rule chưa được cấu hình đúng. Lý do phổ biến nhất khiến ActiveRoute thất bại là không đủ chỗ để (các) track vừa khít. Hãy kiểm tra xem các rule có phù hợp không; ví dụ, các rule mặc định có trong một tệp PCB mới có thể quá lớn đối với thiết kế kiểu BGA mật độ cao.

8. ActiveRoute tuân theo các routing rule được cấu hình cho chiều rộng, khoảng hở, khoảng cách cặp vi sai, theo lớp, theo room và theo class. ActiveRoute không đi dây bằng cung tròn hoặc track ở góc bất kỳ.