设计小结及常见问题分析

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：由于DXP元件库并没有囊括全部的常用元件信息，导致有一部分元件类型或型号不完全。3）添加同类元件，在原理图中更换名称，同类元件往往具有相同引脚结构和封装，只是具体名称有所不同，只要在元件名称处进行修改，这并不影响原理图的绘制和PCB的导入。

1.项目综述

大型原理图是原理图绘制当中比较繁杂的一种。本项目介绍的单片机系统电路，如果没有采用层次设计方案，那么放在一张原理图上效果如图3-56所示。

图3-56 整体原理图

绘制这样一幅原理图需要有扎实的原理图绘制功底：包括合理的布局，灵活的元件放置角度，元件引脚放置位置，灵活的网络标记应用。但本电路在单片机电路应用系列中只能算一个很简单的电路，很多实际单片机电路要比此例复杂得多，所以必须学会使用层次原理图的设计方法。

2.常见错误及分析

层次原理图操作步骤多，容易出错，初学者难以很快吸收掌握，这需要更多的练习和反复的纠正，此处仅列举几例常见问题及错误。

1）没有正确区分端口和框图入口。原理图中有绘制端口命令（“Place”→“Port”），也有绘制框图入口命令（“Place”→“Add Sheet Entry”）。这两个图件在外观上极其相似，在功能上也相似，让初学者往往产生混淆。它们的区别在于，端口主要针对具体的元件连接，而框图入口则只能对框图应用，在普通原理图元件上无法添加。

2）不了解总线与普通导线的区别。在大型原理图绘制当中，往往会涉及总线。在原理图中总线不应与普通导线直接相连，往往需要借助总线入口（Bus Entry）或者用端口（Port）与总线联系。因为总线代表了若干导线连接的通道，导线与总线直接连接必须使用能指明具体对应的出入引脚或具体网络，否则会出现编译错误。

3）不了解关于框图电路的几项命令的含义。在原理图“Place”菜单和“Design”菜单中都有关于框图符号的命令，具体如下。“Place”菜单中有“Place”→“Sheet Symbol”和“Place”→“Add Sheet Entry”两个命令；“Design”菜单中有“Create Sheet From Symbol”、“Create VHDL File From Symbol”、“Create Sheet Symbol From Sheet”和“Create Component From Sheet”。这些命令有不同的含义和作用，应加以区别。

具体来讲，“Place”→“Sheet Symbol”是添加框图符号命令，用在层次图的主图或包含子图的子图中；“Place”→“Add Sheet Entry”命令是只针对框图符号的命令，表示添加框图入口；“Create Sheet From Symbol”命令表示由已经完成的原理图文件生成一个框图符号，这个命令经常用在自下而上的层次原理图设计中；“Create VHDL File From Symbol”命令可以根据框图符号生成一个VHDL文件，它往往用来进行FPGA的设计；“Create Sheet Symbol From Sheet”命令可以由框图生成原理图，这个命令经常用在自上而下的层次原理图设计中；“Create Component From Sheet”命令可以由原理图生成元件符号，这个命令往往用于制作自定义的新元件。

4）不了解元件库编辑器和原理图的区别。元件库编辑器其实也是一种PCB项目下的文件，可以在“File”→“New”菜单下看到，名为“Schematic Library”。元件库编辑器可以通过添加已有元件、绘制新元件等方法为自定义的元件库添加元件，保存类型为库文件。保存以后可以从元件库面板中直接调出使用，与使用其他已有元件库的方法一样。

元件库编辑器是专门编辑元件，生成元件符号，扩展元件库用的，跟原理图进行元件绘制和连接的概念有很大差距。

5）不理解FPGA工程与普通PCB工程的区别。FPGA与PCB工程既有联系又有区别，FPGA主要针对功能强大的复杂集成元件的电路而言，PCB工程主要针对常用元器件电路而言，所以它们在原理图设计上，PCB设计规则上有明显的差别。FPGA经常用到总线和复杂网络端口，另外FPGA设计习惯采用层次设计，框图设计方案，其过程同时支持图样设计与VHDL设计这两种设计方案，所以其软件界面与普通PCB工程也有较大不同。

6）在框图级电路中用同名网络代替实际连接。原理图中允许在同一个图下，用同名网络代替导线连接。但框图符号各自代表不同的原理图，尽管在一个整体图之下，同名网络并没有真正相连，所以必须将框图中有联系的端口（Entry）用导线连上，否则会报告重复网络名错误。

7）忽略端口与引脚的电气属性匹配。在层次原理图的子图设计中，象征子图出入口的端口与具体元件电路必然发生联系，但是由于元件的引脚默认电气属性，例如电源（Power）属性、（Input/Output）属性等与对应的端口设置属性可能冲突，导致在编译时报告电气属性设置不匹配的错误，这就需要手动修改。或者修改端口的属性，或者修改引脚属性。一般情况下，修改引脚属性更多，方法是单击引脚所属元件，调出“元件属性”对话框，在对话框中去掉引脚锁定，如图3-57所示。

然后就可以直接单击具体引脚进行属性编辑了，如图3-58所示。

8）无法正确形成母图（主图）与子图的层次关系。这主要是由于没有形成框图与子图的正确映射造成，报告“Missing Child Sheet”错误。这需要对原理图项目文件进行编译而不是单独编译子图或母图（主图），另外，必须让图样符号（Sheet Symbol）的名字与原理图的保存名完全一致，包括后缀，这样才能有效建立的符号和图样链接。

9）如果搜索找不到元件，则无法完成原理图设计。由于DXP元件库并没有囊括全部的常用元件信息，导致有一部分元件类型或型号不完全。例如找不到8051单片机的具体元件。其实这种情况他在原理图绘制当中经常碰到，解决方法如下所述。

1）下载新的元件库或更新元件库。

2）采用自定义的方式制作所需要的元件，这对于引脚数不多的元件适用。

3）添加同类元件，在原理图中更换名称，同类元件往往具有相同引脚结构和封装，只是具体名称有所不同，只要在元件名称处进行修改，这并不影响原理图的绘制和PCB的导入。

图3-57 元件属性对话框的一部分

图3-58 元件引脚属性对话框电气属性栏

设计小结及常见问题分析

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