《電子線路CAD技術(shù)》課件-第4章

第4章層次原理圖設(shè)計(jì)4.1層次原理圖結(jié)構(gòu)

4.2不同層次電路文件之間的切換

4.3自上向下的層次原理圖設(shè)計(jì)

4.4自下向上的層次原理圖設(shè)計(jì)

本章小結(jié)思考與練習(xí)

4.1層次原理圖結(jié)構(gòu)

層次式電路是將一個(gè)大的電路分成幾個(gè)功能塊，再對(duì)每個(gè)功能塊里的電路進(jìn)行細(xì)分，還可以再建立下一層模塊，如此下去，便形成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。

層次式電路主要包括兩大部分：主電路圖和子電路圖。其中主電路圖與子電路圖的關(guān)系類似于父與子的關(guān)系，在子電路圖中仍可包含下一級(jí)子電路。

下面以Protel99SE提供的范例Z80Microprocessor.ddb中的層次原理圖為例，介紹層次原理圖的結(jié)構(gòu)。在*:\ProgramFiles\DesignExplorer99SE\Examples打開(kāi)Z80Micropro-cessor.ddb。4.1.1主電路圖

主電路圖文件的擴(kuò)展名是?.prj。主電路圖相當(dāng)于整機(jī)電路圖中的方塊圖，一個(gè)方塊圖相當(dāng)于一個(gè)模塊。圖中的每一個(gè)模塊都對(duì)應(yīng)著一個(gè)具體的子電路圖。與方塊圖不同的是，子電路圖中的連接更具體。各方塊圖之間的每一個(gè)電氣連接都是通過(guò)I/O端口和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，要在主電路圖中表示出來(lái)，如圖4-1所示。

需要注意的是，與原理圖相同，方塊圖之間的電氣連接也要用具有電氣性能的Wire(導(dǎo)線)和Bus(總線)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖4-1所示。圖4-1主電路圖(Z80Processor.prj)4.1.2子電路圖

子電路圖文件的擴(kuò)展名是?.sch。一般情況下，子電路圖都是一些具體的電路原理圖。子電路圖與主電路圖的連接是通過(guò)方塊圖中的端口實(shí)現(xiàn)的，如圖4-2和圖4-3所示。

在圖4-2所示的方塊圖中，只有一個(gè)端口CPUCLK。在圖4-3中所示的子電路圖中也只有一個(gè)端口，這個(gè)端口就是CPUCLK。所以方塊圖中的端口與子電路圖中的端口是一一對(duì)應(yīng)的。圖4-2主電路圖中的一個(gè)方塊圖圖4-3方塊圖對(duì)應(yīng)的子電路圖“CPUCLK” 4.2不同層次電路文件之間的切換

4.2.1利用項(xiàng)目導(dǎo)航樹(shù)進(jìn)行切換

打開(kāi)Z80Microprocessor.Ddb設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)并展開(kāi)設(shè)計(jì)導(dǎo)航樹(shù)，如圖4-4所示。其中Z80Processor.prj是主電路圖也稱為項(xiàng)目文件，Z80Processor.prj前面的“-”表示該項(xiàng)目文件已被展開(kāi)。主電路圖下面擴(kuò)展名為?.sch的文件就是子電路圖，子電路圖文件名前面的“+”表示該子電路圖下面還有一級(jí)子電路，如SerialInterface.sch。

單擊導(dǎo)航樹(shù)中的文件名或文件名前面的圖標(biāo)，就可以很方便地打開(kāi)相應(yīng)的文件。圖4-4設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的設(shè)計(jì)導(dǎo)航樹(shù)4.2.2利用導(dǎo)航按鈕或命令進(jìn)行切換

1.從方塊圖查看子電路圖

操作步驟：

(1)打開(kāi)方塊圖電路文件。

(2)單擊主工具欄上的圖標(biāo)，或執(zhí)行菜單命令Tools→Up/DownHierarchy，光標(biāo)變成十字形。

(3)在準(zhǔn)備查看的方塊圖上單擊鼠標(biāo)左鍵，如圖4-5(a)所示，則系統(tǒng)立即切換到該方塊圖對(duì)應(yīng)的子電路圖上，如圖4-5(b)所示。圖4-5從方塊圖查看子電路圖(a)方塊圖；(b)子電路圖

2.從子電路圖查看方塊圖(主電路圖)

操作步驟：

(1)打開(kāi)子電路圖文件。

(2)單擊主工具欄上的圖標(biāo)，或執(zhí)行菜單命令Tools→Up/DownHierarchy，光標(biāo)變成十字形。

(3)在子電路圖的端口上單擊鼠標(biāo)左鍵，如圖4-6(a)所示，則系統(tǒng)立即切換到主電路圖，如圖4-6(b)所示，該子電路圖所對(duì)應(yīng)的方塊圖位于編輯窗口中央，且鼠標(biāo)左鍵單擊過(guò)的端口處于聚焦?fàn)顟B(tài)。圖4-6從子電路圖查看方塊圖(a)子電路圖；(b)方塊圖(a)(b)

4.3自上向下的層次原理圖設(shè)計(jì)

自上向下的層次原理圖設(shè)計(jì)方法的思路是：先設(shè)計(jì)主電路圖，再根據(jù)主電路圖設(shè)計(jì)子電路圖。這些主電路和子電路文件都保存在一個(gè)專門(mén)的文件夾中。

以Z80Microprocessor.Ddb設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)為例，介紹設(shè)計(jì)方法。

4.3.1設(shè)計(jì)主電路圖

主電路圖又稱為項(xiàng)目文件，項(xiàng)目文件的擴(kuò)展名是?.prj。操作步驟：

(1)打開(kāi)一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件。

(2)建立項(xiàng)目文件：

①執(zhí)行菜單命令File→New，系統(tǒng)彈出NewDocument對(duì)話框。

②選擇DocumentFold(文件夾)圖標(biāo)，單擊【OK】按鈕。

③將該文件夾的名字改為Z80。

(3)建立主電路圖：

①打開(kāi)Z80文件夾。

②執(zhí)行菜單命令File→New，系統(tǒng)彈出NewDocument對(duì)話框。

③選擇SchematicDocument圖標(biāo)，單擊【OK】按鈕。

④將該文件的名字改為Z80.prj，如圖4-7所示。圖4-7建立文件夾和主電路圖文件

(4)繪制方塊電路圖：

①打開(kāi)Z80.prj文件。

②單擊WiringTools工具欄中的圖標(biāo)或執(zhí)行菜單命令Place→SheetSymbol，光標(biāo)變成十字形，且十字光標(biāo)上帶著一個(gè)與前次繪制相同的方塊圖形狀，如圖4-8所示。

③設(shè)置方塊圖屬性：按Tab鍵，系統(tǒng)彈出SheetSymbol屬性設(shè)置對(duì)話框。雙擊已放置好的方塊圖，也可彈出SheetSymbol屬性設(shè)置對(duì)話框，如圖4-9所示。圖4-8放置方塊圖圖4-9SheetSymbol屬性設(shè)置對(duì)話框在Filename后填入該方塊圖所代表的子電路圖文件名，如Memory.sch；在Name后填入該方塊圖所代表的模塊名稱。此模塊名應(yīng)與Filename中的主文件名相對(duì)應(yīng)，如Memory。設(shè)置好后，單擊【OK】按鈕確認(rèn)，此時(shí)光標(biāo)仍為十字形。

④確定方塊圖的位置和大小：在適當(dāng)?shù)奈恢脝螕羰髽?biāo)左鍵，確定方塊圖的左上角，移動(dòng)光標(biāo)當(dāng)方塊圖的大小合適時(shí)在右下角單擊鼠標(biāo)左鍵，則放置好一個(gè)方塊圖。

⑤此時(shí)仍處于放置方塊圖狀態(tài)，可重復(fù)以上步驟繼續(xù)放置，也可單擊鼠標(biāo)右鍵，退出放置狀態(tài)。放好的方塊圖如圖4-10所示。圖4-10方塊圖

(5)放置方塊電路端口：

①單擊WiringTools工具欄中的圖標(biāo)，或執(zhí)行菜單命令Place→AddSheetEntry，光標(biāo)變成十字形。

②將十字光標(biāo)移到方塊圖上單擊鼠標(biāo)左鍵，出現(xiàn)一個(gè)浮動(dòng)的方塊電路端口，此端口隨光標(biāo)的移動(dòng)而移動(dòng)，如圖4-11所示。圖4-11浮動(dòng)的方塊電路端口圖形③設(shè)置方塊電路端口屬性：按Tab鍵，系統(tǒng)彈出SheetEntry屬性設(shè)置對(duì)話框，如圖4-12所示。雙擊已放置好的端口也可彈出SheetEntry屬性設(shè)置對(duì)話框。圖4-12SheetEntry屬性設(shè)置對(duì)話框

SheetEntry屬性設(shè)置對(duì)話框中有關(guān)選項(xiàng)的含義如下：

Name：方塊電路端口名稱，如WR。

I/OType：端口的電氣類型。單擊圖4-12中Input旁的下拉按鈕，出現(xiàn)端口電氣類型列表。類型列表分為：

Unspecified：不指定端口的電氣類型；

Output：輸出端口；

Input：輸入端口；

Bidirectional：雙向端口。

因?yàn)閃R(寫(xiě))信號(hào)是輸入信號(hào)，所以選擇Input。

Side：端口的?？糠较颉６丝谕？糠较蚍譃椋?/p>

Left：端口停靠在方塊圖的左邊緣；

Right：端口停靠在方塊圖的右邊緣；

Top：端口?？吭诜綁K圖的頂端；Bottom：端口?？吭诜綁K圖的底端。

這里端口?？糠较蛟O(shè)置為L(zhǎng)eft。

Style：端口的外形。端口的外形分為：

None：無(wú)方向；

Left：指向左方；

Right：指向右方；

Left&Right：雙向。

如果圖4-12中浮動(dòng)的端口出現(xiàn)在方塊電路的頂端或底端，則Style端口外形中的Left、Right、Left&Right分別變?yōu)門(mén)op、Bottom、Top&Bottom。

這里端口外形設(shè)置為Right。設(shè)置完畢單擊【OK】按鈕確定。④此時(shí)方塊電路端口仍處于浮動(dòng)狀態(tài)，并隨光標(biāo)的移動(dòng)而移動(dòng)。在合適位置單擊鼠標(biāo)左鍵，則完成了一個(gè)方塊電路端口的放置。

⑤系統(tǒng)仍處于放置方塊電路端口的狀態(tài)，重復(fù)以上步驟可放置方塊電路的其他端口，單擊鼠標(biāo)右鍵，可退出放置狀態(tài)。

放置好端口的方塊電路如圖4-13所示。

注意：此端口必須在方塊圖上放置，在其他位置是放不上端口的。在一個(gè)方塊圖上放完端口后，如果要在其他方塊圖上繼續(xù)放置端口時(shí)，必須重新執(zhí)行放置端口命令。圖4-13放置好端口的方塊電路

(6)編輯已放置好的方塊電路圖和方塊電路端口。

①移動(dòng)方塊電路：在方塊電路上按住鼠標(biāo)左鍵并拖動(dòng)，可改變方塊電路的位置。

②改變方塊電路的大?。涸诜綁K電路上單擊鼠標(biāo)左鍵，則在方塊電路四周出現(xiàn)控制點(diǎn)，如圖4-14所示，用鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)其中的控制點(diǎn)可改變方塊電路的大小。

③編輯方塊電路的屬性：用鼠標(biāo)左鍵雙擊方塊電路，在彈出如圖4-9所示的SheetSymbol屬性設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行修改。圖4-14四周有控制點(diǎn)的方塊電路④編輯方塊電路名稱(如Memory)：用鼠標(biāo)左鍵雙擊方塊電路名稱Memory，在彈出的如圖4-15所示的SheetSymbolName對(duì)話框中進(jìn)行修改?？梢孕薷姆綁K電路的名稱、名稱的顯示方向、名稱的顯示顏色、名稱的顯示字體、字號(hào)等內(nèi)容。

⑤編輯方塊電路對(duì)應(yīng)的子電路圖文件名(如Memory.sch)：在方塊電路上，用鼠標(biāo)左鍵雙擊Memory.sch文字，在彈出的如圖4-16所示的SheetSymbolFileName對(duì)話框中進(jìn)行修改。同時(shí)可以修改名稱的顯示方向、名稱的顯示顏色及名稱的顯示字體、字號(hào)等內(nèi)容。圖4-15SheetSymbolName對(duì)話框圖4-16SheetSymbolFileName對(duì)話框⑥修改方塊電路上端口的?？课恢茫涸诜綁K電路的端口上按住鼠標(biāo)左鍵并拖動(dòng)，可改變端口在方塊電路上的位置。

⑦編輯方塊電路端口的屬性：用鼠標(biāo)左鍵雙擊方塊電路上已放置好的端口，在彈出的如圖4-12所示的SheetEntry屬性設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行修改。

(7)連接各方塊電路。在所有的方塊電路及端口都放置好以后，用導(dǎo)線(Wire)或總線(Bus)進(jìn)行連接，具體方法見(jiàn)第2、3章，這里不再贅述。

圖4-1為完成電路連接關(guān)系的主電路圖。4.3.2設(shè)計(jì)子電路圖

子電路圖是根據(jù)主電路圖中的方塊電路，利用有關(guān)命令自動(dòng)建立的，不能用建立新文件的方法建立。下面以生成Memory.sch子電路圖為例介紹子電路圖的建立。操作步驟：

(1)在主電路圖中執(zhí)行菜單命令Design→CreateSheetFromSymbol，如圖4-17所示，光標(biāo)變成十字形。

(2)將十字光標(biāo)移到名為Memory的方塊電路上，單擊鼠標(biāo)左鍵，系統(tǒng)彈出Confirm對(duì)話框，如圖4-18所示，要求用戶確認(rèn)端口的輸入/輸出方向。圖4-17由主電路產(chǎn)生子電路命令圖4-18Confirm對(duì)話框如果選擇【Yes】，則所產(chǎn)生的子電路圖中的I/O端口方向與主電路圖方塊電路中端口的方向相反，即輸入變成輸出，輸出變成輸入。如果選擇【No】，則端口方向不反向。這里我們選擇【No】。

(3)按下【No】按鈕后，系統(tǒng)自動(dòng)生成名為Memory.sch的子電路圖，且自動(dòng)切換到Memory.sch子電路圖，如圖4-19所示。圖4-19自動(dòng)生成的Memory.sch子電路圖的端口從圖中可以看出，子電路圖中包含了Memory方塊電路中的所有端口，無(wú)需自己再單獨(dú)放置I/O端口。

(4)繪制Memory.sch的子電路圖。繪制完后將端口移到電路圖中相應(yīng)的位置即可，無(wú)需再放置端口。重復(fù)以上步驟，生成并繪制所有方塊電路所對(duì)應(yīng)的子電路圖，即完成了一個(gè)完整的層次電路圖的設(shè)計(jì)。 4.4自下向上的層次原理圖設(shè)計(jì)

自下向上的層次原理圖的設(shè)計(jì)思路是：先繪制各子電路圖，再產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的方塊電路圖。仍以Z80Microprocessor.ddb為例。

4.4.1建立子電路圖文件

建立子電路圖文件操作步驟如下：

(1)利用4.3.1節(jié)中的方法建立一個(gè)文件夾，并改名為Z80。

(2)在Z80文件夾下，建立一個(gè)新的原理圖文件。

(3)將系統(tǒng)默認(rèn)的文件名Sheet1.sch改為Memory.sch。

(4)繪制子電路圖，其中I/O端口利用3.6節(jié)中介紹的方法進(jìn)行放置。

重復(fù)以上步驟，建立所有的子電路圖。4.4.2根據(jù)子電路圖產(chǎn)生方塊電路圖

根據(jù)子電路圖產(chǎn)生方塊電路圖操作步驟如下：

(1)在Z80文件夾下，新建一個(gè)原理圖文件，并將文件名改為Z80.prj。

(2)打開(kāi)Z80.prj文件。

(3)執(zhí)行菜單命令Design→CreateSymbolFromSheet，系統(tǒng)彈出ChooseDocumenttoPlace對(duì)話框，如圖4-20所示。在對(duì)話框中列出了當(dāng)前目錄中的所有原理圖文件名。圖4-20ChooseDocumenttoPlace對(duì)話框

(4)選擇準(zhǔn)備轉(zhuǎn)換為方塊電路的原理圖文件名，如Memory.sch，單擊【OK】按鈕。

(5)系統(tǒng)彈出如圖4-18所示的Confirm對(duì)話框，確認(rèn)端口的輸入/輸出方向，這里選擇【No】。

(6)光標(biāo)變成十字形且出現(xiàn)一個(gè)浮動(dòng)的方塊電路圖形，隨光標(biāo)的移動(dòng)而移動(dòng)，如圖4-21所示。圖4-21十字形光標(biāo)上出現(xiàn)一個(gè)浮動(dòng)的方塊電路圖形

(7)在合適的位置單擊鼠標(biāo)左鍵，即放置好Memory.sch所對(duì)應(yīng)的方塊電路。在該方塊圖中已包含Memory.sch中所有的I/O端口，無(wú)需自己再進(jìn)行放置。

重復(fù)以上步驟，可放置所有子電路圖對(duì)應(yīng)的方塊電路。

(8)利用4.3.1節(jié)(6)中介紹的編輯方法，對(duì)