第5章电路的层次化处理

第5章电路的层次化设计第5章电路的层次化处理5.1层次电路设计概念5.2层次电路设计中不同文件的切换方法5.3层次电路编辑方法第5章电路的层次化设计5.1层次电路设计概念在层次电路设计方案出现以前，编辑电子设备，如电视机、计算机主板等原理图时，遇到的问题是电路元件很多，不能在特定幅面的图纸上绘制出整个电路系统的原理图，就只好改用更大幅面的图纸。然而打印时又遇到了另一问题，即打印机最大输出幅面有限，如多数喷墨打印机和激光打印机的最大输出幅面为A4。第5章电路的层次化设计层次电路设计就是把一个完整的电路系统按功能分成若干子系统，即子功能电路模块，需要的话，把子功能电路模块再分成若干个更小的子电路模块，然后用方块电路的输入/输出端口将各子功能电路连接起来，于是就可以在较小幅面的多张图纸上分别编辑、打印各模块电路的原理图。第5章电路的层次化设计下面以Protel99SE提供的范例Z80Microprocessor.ddb中的层次原理图为例，介绍层次原理图的结构。Z80Microprocessor.ddb的存放路径是：\ProgramFiles\DesignExplorer99SE\Examples第5章电路的层次化设计图5.1打开设计数据文件包窗口第5章电路的层次化设计Z80Processor.prj电路系统:存储器模块.schCPU时钟电路模块.sch电源供电模块.sch串行接口电路模块.sch可编程外设接口模块.schCPU选择模块.sch图5.2Z80Processor.prj层次演示电路构成模块第5章电路的层次化设计1.主电路图主电路图文件的扩展名是.prj。图5.3主电路图（Z80Processor.prj）第5章电路的层次化设计2.子电路图子电路图文件的扩展名是.sch。图5.4主电路图中的一个方块图图5.5图5.4所示方块图对应的子电路图第5章电路的层次化设计5.2层次电路设计中不同文件的切换方法在层次电路中含有多张电路图，当需要从一张原理图切换到另一张原理图时，在“设计文件管理器”窗口内，将鼠标移到目标原理图文件名上，单击左键，即可迅速切换到相应原理图文件的编辑窗口。图5.6设计数据库文件的设计导航树第5章电路的层次化设计在Protel99se中，除了通过单击“设计文件管理器”窗口内目标文件名完成文件编辑状态之间的切换外，有时也会通过“Tools“菜单内的“Up/DownHierarchy”命令或主工具栏内的“”（层次电路切换）工具实现层次电路原理图窗口间的切换，操作过程如下：第5章电路的层次化设计(1)单击主工具栏内的“层次电路切换”工具（或执行“Tools”菜单下的“Up/DownHierarchy”命令）。(2)如果是上层切换到下层，只须移动光标到下层的方块电路上，单击鼠标左键即可切换到相应模块电路的窗口内。如果是下层切换到上层，就需要移动光标到下层方块电路的某个端口上，单击鼠标左键即可切换到上一层。最后再单击右键，退出“层次电路切换”命令状态。第5章电路的层次化设计5.3层次原理图编辑方法通过浏览原理图编辑演示文件Z80Microprocessor.ddb，使我们对层次电路设计概念、文件结构等方面有了一个初步的认识，下面就具体介绍采用“自上而下”和“自下而上”方式建立层次电路原理图的操作过程：第5章电路的层次化设计5.3.1设计主电路图1.打开一个设计数据库文件2.建立项目文件①执行菜单命令File|New，系统弹出NewDocument对话框。②选择DocumentFold（文件夹）图标，单击Ok按钮。将该文件夹的名字改为Z80。图5.7设计数据库文件的设计导航树第5章电路的层次化设计3.建立主电路图①打开Z80文件夹②执行菜单命令File|New，系统弹出NewDocument对话框。③选择SchematicDocument图标，单击Ok按钮。④将该文件的名字改为Z80.prj。如图6.5所示。图5.8建立文件夹和主电路图文件第5章电路的层次化设计4.绘制方块电路图层次电路图设计的关键在于正确地传递层次间的信号，在层次电路图设计中，信号的传递主要靠放置方块电路、方块电路进出点和电路输入输出点来实现。第5章电路的层次化设计（1）放置方块电路（SheetSymbol）方块电路就是设计者通过组合其他元器件自己定义的一个复杂器件，这个复杂器件在图纸上用简单的方块图来表示，至于这个复杂器件由哪些其他元件组成，内部的接线又如何，可以由另外一张电路图来详细描述。启动放置方块电路方式有两种：点击布线工具栏里的图标。执行菜单命令Place/SheetSymbol。第5章电路的层次化设计启动放置方块电路（SheetSymbol）命令后，光标变成十字状，在方块电路一角点击鼠标，再将光标移到方块图的另一角，即可展开一个区域，点击鼠标，即可完成该方块图的放置。点击右键，即可退出放置方块电路状态。图5.9方块电路第5章电路的层次化设计图5.10方块电路属性设置窗在放置方块电路状态下，鼠标左键双击方块电路或按Tab键，即可打开如图所示的方块电路编辑对话框进行设置。该对话框中共有12个设置项，其中：Filename：该方块图所代表的子电路图文件名。Name：该方块图所代表的模块名称。第5章电路的层次化设计图5.11绘制结束后的方块电路第5章电路的层次化设计图5.12完成了方块电路绘制后的电路总图第5章电路的层次化设计（2）放置方块电路端口（SheetEntry）如果说方块电路是自己定义的一个复杂器件，那么方块电路的进出点就是这个复杂器件的输入输出引脚。如果方块图没有进出点的话，那么方块图便没有任何意义。启动放置方块电路进出点的命令有两种方式：点击布线工具栏里的图标。执行菜单命令“Place\AddSheetEntry”。第5章电路的层次化设计启动进出点命令后，光标变成十字状，将光标移动到方块电路中，点击鼠标，光标上面出现一个小圆点，且光标将被限制在方块电路的左右边界内，确定合适的位置后点击鼠标，即可在该处放置一个方块图的进出点，点击右键结束放置方块图进出点状态。注：此端口必须在方块图上放置。图5.13绘制方块电路端口第5章电路的层次化设计图5.14方块电路进出点编辑对话框设置方块图进出点的名称I/OType：选择方块图进出点的电气类型：无方向式信号进出点（Unspecified）输出型进出点（Output）输入型进出点（Input）输入输出双向型进出点（Bidirectional）。Style:端口外形无箭头左箭头右箭头双向箭头第5章电路的层次化设计图5.15放置好端口的方块电路第5章电路的层次化设计图5.16放置多个方块电路I/O端口第5章电路的层次化设计6.连接各方块电路（1）移动方块电路在方块电路上按住鼠标左键并拖动，可改变方块电路的位置。或在方块电路上单击鼠标左键，则在方块电路四周出现控制点。用鼠标左键拖动其中的控制点可改变方块电路的大小。（2）在所有的方块电路及端口都放置好以后，用导线（wire）或总线（Bus）进行连接。第5章电路的层次化设计5.3.2设计子电路图子电路图是根据主电路图中的方块电路，利用有关命令自动建立的，不能用建立新文件的方法建立。下面以生成Memory.sch子电路图为例。操作步骤：1、在主电路图中执行菜单命令Design/CreateSheetFromSymbol，光标变成十字形。第5章电路的层次化设计2、将十字光标移到名为Memory的方块电路上，单击鼠标左键，系统弹出Confirm对话框，如图5.17所示，要求用户确认端口的输入/输出方向。图5.17Confirm对话框第5章电路的层次化设计3、按下No按钮后，系统自动生成名为Memory.sch的子电路图，且自动切换到Memory.sch子电路图，如图5.18所示。图5.18自动生成的Memory.sch子电路图第5章电路的层次化设计5.3.3自底向上的层次原理图设计自底向上的层次原理图的设计思路是：先绘制各子电路图，再产生对应的方块电路图。1.建立子电路图文件操作步骤：①建立一个文件夹，并改名为Z80。②在Z80文件夹下面，建立一个新的原理图文件。将系统默认的文件名Sheet1.sch改为Memory.sch。③绘制子电路图。第5章电路的层次化设计电路的输入输出点（Port）一个网络与另外一个网络的连接可以通过实际导线连接，也可以通过放置网络名称使两个网络具有相互连接的电气意义。放置输入输出点，同样可实现两个网络的连接，相同名称的输入输出点，可以认为在电气意义上是连接的。输入输出点也是层次图设计不可缺少的组件。启动放置输入输出点的命令有两种方法：点击布线工具栏里的图标。执行菜单命令“Place\Port”。第5章电路的层次化设计1．放置输入输出点在启动输入输出点命令后，光标变成十字状，并且在它上面出现一个输入输出点图，在合适的位置，光标上会出现一个圆点，即表示此处有电气连接点。点击鼠标即可定位输入输出点的两端，完成一个输入输出点的放置（a）确定左端点（b）确定右端点（c）放置完成图5.19输入输出点的放置步骤第5章电路的层次化设计2．根据子电路图产生方块电路图操作步骤：①在Z80文件夹下，新建一个原理图文件，并将文件名改为Z80.prj。②打开Z80.prj文件。③执行菜单命令Design/CreateSymbolFromSheet，即可将特定模块电路原理图文件中的“I/O端口”转化为“方块电路I/O端口”并放置在自动生成的方块电路内。④系统弹出ChooseDocumenttoPlace对话框，如图5.20所示。在对话框中列出了当前目录中所有原理图文件名。第5章电路的层次化设计图5.20选择电路图对话框第5章电路的层次化设计⑤选择原理图后，屏幕上出现如图5.21所示的对话框，点击“No”按钮。⑥在Z80.prj电路图中，光标变成十字状，且带有一个方块图，系统进入放置方块图状态，移动鼠标，在合适的位置点击鼠标即可完成此方块图的放置。在方块图中，系统将自动产生与原理图中输入输出点对应的方块图进出点，如图5.22所示。图5.21选择对话框第5章电路的层次化设计图5.22系统自动生成电路方块图