第1章 電子線路CAD與Protel

第1章電子線路CAD與Protel98/99概述1.1電子線路CAD的概念1.2Protel98/99概述1.3Protel99的安裝及啟動1.4Protel98的安裝與啟動1.1電子線路CAD的概念

CAD是ComputerAidedDesign（即計算機輔助設計）的簡稱。早在20世紀70年代，軍工部門就利用計算機來完成飛機、火箭等航空、航天器的設計工作。CAD的特點是速度快、準確性高，能極大地減輕工程技術人員的勞動強度，但當時普及率低，主要原因是計算機價格昂貴，CAD軟件種類也很少。電子線路CAD的基本含義是使用計算機來完成電子線路的設計過程，包括電原理圖的編輯、電路功能仿真、工作環(huán)境模擬、印制板設計（自動布局、自動布線）與檢測等。電子線路CAD軟件還能迅速形成各種各樣的報表文件，如元件清單報表，為元器件的采購及工程預決算等提供了方便。在計算機上，利用電子線路CAD軟件進行電路設計的過程如下：

(1)編輯原理圖。原理圖編輯是電路CAD設計的前提，因此原理圖編輯(SchematicEdit)是電路CAD軟件必備的功能。

(2)必要時利用CAD軟件的電路仿真功能，對電路功能、性能指標進行仿真測試（如使用Protel98/99的SIM仿真器）。電路功能、性能主要由原理圖決定。

(3)如果電路中使用了PLD器件，則必須進行PLD設計，以便獲得PLD燒結數(shù)據(jù)文件。

(4)生成網(wǎng)絡表文件（或直接執(zhí)行Protel99原理圖編輯器中“Design”菜單下的“UpdatePCB…”命令，創(chuàng)建PCB文件并將原理圖中元件序號、封裝形式以及連接關系裝入PCB文件內(nèi)）。

(5)不正確返回（1），修改原理圖。

(6)設計、編輯印制板(PCB)（執(zhí)行“UpdatePCB…”命令，或啟動Protel99PCB編輯器，并裝入從原理圖文件中提取的網(wǎng)絡表文件）。

(7)在PCB中生成網(wǎng)絡表文件，并與SCH編輯器中生成的網(wǎng)絡表文件進行比較，以便確認PCB設計過程中是否改變了原理圖內(nèi)元件的連接關系。

1.2Protel98/99概述

Altium(前身為Protel國際有限公司)由NickMartin于1985年始創(chuàng)于塔斯馬尼亞州霍巴特，致力于開發(fā)基于PC的軟件，為印刷電路板提供輔助的設計。最初的DOS環(huán)境下的PCB設計工具在澳大利亞得到了電子業(yè)界的廣泛接受，在1986年中期，Altium通過經(jīng)銷商將設計軟件包出口到美國和歐洲。隨著PCB設計軟件包的成功，Altium公司開始擴大其產(chǎn)品范圍，包括原理圖輸入、PCB自動布線和自動PCB器件布局軟件。80年代晚期，Altium公司意識到在開發(fā)利用MicrosoftWindows作為平臺的電子設計自動化EDA軟件方面存在商機。雖然Windows平臺在處理性能和可靠性上取得了進步，但當時很少有用于在Windows平臺的EDA軟件。而當時越來越多的設計工程師使用基于Windows的操作系統(tǒng)。于是，在1991年Altium公司發(fā)布了世界上第一個基于Windows的PCB設計系統(tǒng)，AdvancedPCB。在后來幾年里，憑借各種產(chǎn)品附加功能和增強功能所帶來的好處，Altium建立了具有創(chuàng)新意識的EDA軟件開發(fā)商的地位。1997年，Altium公司認識到越來越需要把所有核心EDA軟件工具集中到一個集成軟件包中，從而可以實現(xiàn)從設計概念直到生產(chǎn)的無縫集成。因此Altium發(fā)布了專為WindowsNT平臺構建的Protel98，這是首次將所有5種核心EDA工具集成于一體的產(chǎn)品，這5種核心EDA工具包括原理圖輸入、可編程邏輯器件(PLD)設計、仿真、板卡設計和自動布線。隨后在1999年又發(fā)布了Protel99和第二個版本Protel99SE，這些版本提供了更高的設計流程自動化程度，進一步集成了各種設計工具，并引進了“設計瀏覽器”平臺。設計瀏覽器平臺允許對電子設計的各方面——設計工具、文檔管理、器件庫等——進行無縫集成，它是Altium建立涵蓋所有電子設計技術的完全集成化設計系統(tǒng)理念的起點。藉此，Altium

公司成功進行首次公開募股（IPO），于1999年8月在澳大利亞股票市場上市。所籌集的資金用于在2000年1月收購適當?shù)墓竞图夹g，包括收購ACCELTechnologies公司、Metamor公司、InnovativeCADSoftware公司和TASKINGBV公司等。擁有了這些技術，Altium公司終于在2000年進入FPGA設計和綜合市場，并于2001年進入嵌入式軟件開發(fā)市場。為了更好的反映公司是在嵌入式領域、FPGA設計領域以及EDA市場擁有多個品牌的新的市場地位，ProtelInternational公司在2001年8月6日正式更名為Altium有限公司。新公司的名稱可以代表所有產(chǎn)品品牌，并為未來發(fā)展提供一個統(tǒng)一的平臺。

Altium公司致力于產(chǎn)品開發(fā)，并為工程師提供幫助他們實現(xiàn)目標的最佳設計工具，這是公司成功的關鍵。2002年，Altium公司重新設計了設計瀏覽器（DXP）平臺，并發(fā)布第一個在新DXP平臺上使用的產(chǎn)品（ProtelDXP）。ProtelDXP是EDA行業(yè)內(nèi)第一個可以在單個應用程序中完成整個板設計處理的工具。

Protel98/99都具有如下特點：

(1)將電原理圖編輯(SchematicEdit)、印制電路板設計(PCB)、可編程邏輯器件PLD設計、自動布線(Route)、電路模擬/仿真(Sim)等功能有機地結合在一起，是真正意義上的EDA軟件，智能化、自動化程度高。

(2)支持由上到下或由下到上的層次電路設計，使Protel98能夠完成大型、復雜的電路設計。

(3)當電原理圖中的元件來自仿真元件庫時，可以直接對電原理圖中的電路進行仿真測試。

(4)提供ERC(電氣法則檢查)和DRC(設計規(guī)則檢查)，最大限度地減少設計差錯。

(5)庫元件的管理、編輯功能完善，操作非常方便。通過基本的作圖工具，即可完成原理圖用元件電氣圖形符號以及PCB用元件封裝圖形的編輯、制作。

(6)全面兼容TANGO及ProtelforDOS，即在Protel98中可以使用、編輯TANGO或低版本Protel建立的文件，并提供了與OrCAD格式文件轉(zhuǎn)換功能。

(7)Schematic和PCB之間具有動態(tài)鏈接功能，保證了原理圖與印制板的一致性，以便相互檢查、校驗。

(8)具有連續(xù)操作功能，可以快速地放置同類型元件、連線等。

Protel

公司推出Protel98后，于1999年3月推出了Protel99正式版本。兩者相比，操作方式基本相同或相似。如電原理圖編輯、自動布局與布線、印制板編輯等的操作方式。

1.3Protel99的安裝及啟動

1.3.1Protel99的安裝

1.?Protel99的運行環(huán)境

Protel99對微機硬件要求較高，最低配置為：PentiumII或Celeron以上CPU（CPU主頻越高，運行速度越快），內(nèi)存容量不小于32MB（最好是64MB或128MB），硬盤容量必須大于1?GB（最好使用8?GB以上硬盤），顯示器尺寸在15英寸或以上，分辨率不能低于1024×768，最好是1280×1024，當分辨率為800×600或更低時，將不能完整顯示Protel99窗口的下側(cè)及右側(cè)部分（對于15英寸顯示器來說，當顯示分辨率為1024×768時，字體太小，不便閱讀，因此17英寸顯示器可能是Protel99的最低要求）?？傊布渲脵n次越高，運行速度越高，效果越好。

2.Protel99的安裝將Protel99CD-ROM盤片插入CD-ROM驅(qū)動器內(nèi)，如果CD-ROM自動播放功能未被禁止的話，Protel99安裝向?qū)⒆詣訂?，并引導用戶完成Protel99的安裝過程。安裝后，Protel99所在目錄文件結構如圖1-1所示（假設采用缺省安裝路徑）。圖1-1Protel99安裝后的文件結構

3.安裝補丁程序完成Protel99安裝后，可執(zhí)行附帶光盤中的Protel99_service_pack1.exe文件，安裝補丁程序。

4.安裝中文菜單在復制中文菜單前，完成Protel99安裝后，先啟動一次Protel99，退出后將Windows根目錄下的Client99.rcs英文菜單保存起來，然后將附帶光盤中的Client99.rcs復制到Windows根目錄下，再啟動Protel99時，即可發(fā)現(xiàn)所有菜單命令后均帶有中文注釋信息。

1.3.2Protel99的啟動

在Protel99的安裝過程中，安裝程序setup自動在Windows95/98桌面上和“開始”菜單內(nèi)建立“Protel99”的快捷啟動方式圖標，同時在“開始\程序”快捷菜單內(nèi)也建立了“Protel99”的快捷啟動方式菜單。因此，啟動Protel99將非常容易，單擊桌面、“開始”菜單內(nèi)的“Protel99”快捷啟動方式或“Protel99”快捷方式菜單內(nèi)的“Protel99”快捷方式，均可啟動Protel99。Protel99啟動后的操作界面如圖1-2所示。

圖1-2Protel99界面單擊Protel99主畫面“File”（文件）菜單下的“New”（新項目）命令，即可創(chuàng)建一個新的設計文件庫(.ddb)，如圖1-3所示。圖1-3設計文件庫必要時單擊如圖1-3所示的“Password”標簽，輸入訪問該設計文件庫(.ddb)文件的密碼。輸入密碼后，再編輯、瀏覽設計文件庫文件時要求輸入密碼，這樣可有效阻止他人非法瀏覽、修改該項目內(nèi)的設計文件。選擇“設計文件庫文件”存放路徑并輸入文件名后，單擊“OK”按鈕，即可進入Protel99的設計狀態(tài)，如圖1-4所示。圖1-4創(chuàng)建設計文件庫后的界面在“設計文件列表”窗內(nèi)，單擊設計文件庫(test.ddb)前的小方塊（或直接雙擊test.ddb），即可看到設計文件庫(.ddb)內(nèi)文件夾結構，再單擊各文件夾前的小方塊即可顯示或隱藏文件夾內(nèi)文件目錄結構，如圖1-5所示。圖1-5設計文件庫（.ddb）的結構圖1-5中，“DesignTeam”文件夾內(nèi)存放了設計隊伍（存放在Members文件夾內(nèi)）、文件訪問權限（不同人員對設計文件的訪問權限存放在Permissions文件夾內(nèi)）以及會議記錄等日常設計管理信息，“RecycleBin”是設計文件回收站，其作用類似于Windows95/98桌面上的“回收站”，用于存放刪除的設計文件，必要時可以從中恢復。設計文件，如原理圖文件、元件清單、模擬仿真波形文件、印制板文件以及各種各樣的報表文件等均存放在“Documents”文件夾內(nèi)。單擊“設計文件管理器”窗口內(nèi)的“Documents”文件夾或工作窗口內(nèi)的“Documents”標簽，“File”（文件）菜單內(nèi)即刻出現(xiàn)“New…”（創(chuàng)建新文件）命令。執(zhí)行“File”菜單下的“New…”（創(chuàng)建新文件）命令，將彈出如圖1-6所示的新文檔（NewDocument）選擇窗口。圖1-6新文檔選擇窗選擇相應文件類型，如“SchematicDocument”（原理圖文件），單擊“OK”按鈕，將生成相應的設計文件，如圖1-7所示。此時一般采用缺省文件名作為設計文件名，如缺省的原理圖文件為sheetn(n=1,2,3等)，缺省的印制板PCB文件名為PCBn；缺省的PCB元件封裝圖文件名為PCBLibn；缺省的元件電氣圖形庫文件名為SchLibn。圖1-7系統(tǒng)創(chuàng)建的原理圖文件名

1.3.3Protel99中的文件管理在Protel99中，通過“設計文件管理器”可以方便、快捷地管理設計項目中數(shù)目龐大的不同類型設計文件?！霸O計文件管理器”的使用方法與Windows中“資源管理器”的使用方法完全相同。

1.打開設計文件執(zhí)行“File”菜單下的“Open…”命令（或直接單擊工具欄內(nèi)的“打開”按鈕），在如圖1-8所示的“OpenDesignDatabase”窗口內(nèi)，在“文件類型”下拉列表窗內(nèi)選擇設計文件類型（如.ddb），在文件列表窗內(nèi)找出并單擊待打開的設計文件名（如DesignExplorer99\Examples文件夾下的演示文件庫Z80Microprocessor.ddb），單擊“OK”按鈕（或直接雙擊文件列表窗內(nèi)的設計文件），即可打開一個已存在的設計文件庫，如圖1-9所示。圖1-8打開設計文件庫選擇窗圖1-9設計文件庫Z80Microprocessor.ddb結構

2.列出或隱藏設計文件或文件夾內(nèi)的目錄結構在“設計文件管理器”窗口內(nèi)，單擊設計文件庫前的小方塊，即可顯示或隱藏設計文件庫目錄結構；單擊設計文件庫內(nèi)文件夾前的小方塊即可顯示或隱藏文件夾內(nèi)的文件目錄結構。

3.文件切換在“設計文件管理器”窗口內(nèi)，直接單擊文件夾或文件夾內(nèi)的文件時，可迅速打開文件夾，或切換到相應設計文件的編輯狀態(tài)。

4.文件刪除、改名及復制為了防止在文件復制、刪除、改名等操作練習過程中改變系統(tǒng)提供的演示設計文件，不妨先在D盤上創(chuàng)建一個臨時文件夾.圖1-10設計文件庫（.ddb）內(nèi)文件夾結構圖1-11回收站

1.4Protel98的安裝與啟動

盡管Protel99功能比Protel98強，但與Protel99相比，Protel98對微機硬件配置要求相對較低，兩者有許多相似之處，因此有必要簡單介紹Protel98的安裝。

Protel98要求最低的配置為：Pentium100MHz或以上檔次的CPU；內(nèi)存容量不小于16MB（最好是32MB或64MB），硬盤容量大于1GB(最好使用8GB以上硬盤)；顯示器尺寸在15英寸或以上，最低分辨率為800×600（在800×600分辨率下，才能看到Protel98窗口的全貌，否則主窗口、對話窗口將不能完整地顯示出來，無法通過鼠標單擊“確認”、“取消”按鈕）。

1.4.1Protel98的安裝將Protel98光盤插入CD-ROM驅(qū)動器內(nèi)，單擊Prot