專利名稱：一種模塊化硬件原理圖自動(dòng)生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硬件電路輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，特別地，涉及一種模塊化硬件原理圖 自動(dòng)生成方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，PLC技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)結(jié)合成為 了目前PLC發(fā)展的新方向，PLC應(yīng)用場(chǎng)合多樣，各個(gè)場(chǎng)合需要的PLC性能各 不相同，這就造成了PLC硬件結(jié)構(gòu)的多樣化。否則，各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)用同一硬 件，必然造成硬件成本過(guò)高的問(wèn)題。而且硬件電路的設(shè)計(jì)需要需要豐富的經(jīng)驗(yàn) 和專業(yè)知識(shí)，需要硬件電路設(shè)計(jì)人員有較高要求，并且需要較長(zhǎng)的開發(fā)時(shí)間。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)硬件開發(fā)成本過(guò)高，開發(fā)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，提供一 種模塊化硬件原理圖自動(dòng)生成方法，實(shí)現(xiàn)電路的快速設(shè)計(jì)，提高電路板設(shè)計(jì)的 可靠性及有效性，降低硬件開發(fā)成本。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 一種模塊化硬件原理圖自動(dòng) 生成方法，包括以下步驟(1) 創(chuàng)建模塊庫(kù)，實(shí)現(xiàn)電路功能模塊信息的存儲(chǔ)；(2) 創(chuàng)建封裝庫(kù)，實(shí)現(xiàn)元件封裝信息的存儲(chǔ)；(3) 創(chuàng)建電路原理圖設(shè)計(jì)界面，實(shí)現(xiàn)電路功能模塊的拖放及模塊間連接關(guān)系的 建立；(4) 創(chuàng)建解析器，實(shí)現(xiàn)電路原理圖到電路板文件的映射，并且實(shí)現(xiàn)了元件的預(yù) 布局°進(jìn)一步地，所述步驟(1)具體如下-(A) 為電路功能模塊命名，作為模塊的唯一標(biāo)識(shí)；(B) 實(shí)現(xiàn)電路功能模塊原理圖對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)表文件的導(dǎo)入，并將文件信息中的 元件信息和網(wǎng)絡(luò)信息解析出來(lái)；(C) 實(shí)現(xiàn)模塊管腳的定制，包括管腳數(shù)，管腳名的設(shè)置；(D) 模塊電路預(yù)布局是設(shè)置模塊內(nèi)部所有元件在電路板上位置，并將所有元件的位置信息記錄到系統(tǒng)中，此信息主要用在解析器對(duì)設(shè)計(jì)中對(duì)元件預(yù)布局上；(E) 設(shè)置模塊類型，根據(jù)模塊的功能分為輸入模塊，輸出模塊，通信模 塊，電源模塊，其他模塊；(F) 將電路功能模塊的名字，元件信息，網(wǎng)絡(luò)信息，管腳信息，預(yù)布局信 息，類型信息寫到一個(gè)XML節(jié)點(diǎn)中，并存入系統(tǒng)的模塊庫(kù)XML文件中。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明模塊化硬件原理圖自動(dòng)生成方法可以使得電 路板設(shè)計(jì)的開發(fā)周期縮短，并且設(shè)計(jì)出的電路板具有較高的可靠性。


圖1是模塊化硬件原理圖自動(dòng)生成方法結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是模塊化硬件原理圖自動(dòng)生成方法設(shè)計(jì)流程圖； 圖3是電路功能模塊抽象過(guò)程示例圖； 圖4封裝庫(kù)的結(jié)構(gòu)圖； 圖5元件預(yù)布局示例圖； 圖6解析器工作原理圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一種模塊化硬件原理圖自動(dòng)生成方法(結(jié)構(gòu)參見圖1，設(shè)計(jì)流程參 見圖2)，包括以下步驟1.創(chuàng)建模塊庫(kù)，實(shí)現(xiàn)電路功能模塊信息的存儲(chǔ)(步驟1)。如圖3所示，在模塊庫(kù)中存放的是當(dāng)前應(yīng)用較普遍，且較穩(wěn)定的電路功能 模塊。電路功能模塊信息包括電路功能模塊內(nèi)部元件信息，網(wǎng)絡(luò)信息，模塊 管腳信息，模塊電路預(yù)布局信息，模塊類型。所有模塊信息都存放到系統(tǒng)的模 塊庫(kù)XML文件中，便于模塊信息的修改及查找。并且以如圖所見封裝形式呈現(xiàn) 給用戶。該步驟具體如下1.1為電路功能模塊命名，作為模塊的唯一標(biāo)識(shí)。1.2實(shí)現(xiàn)電路功能模塊原理圖對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)表文件的導(dǎo)入，并將文件信息中的元 件信息和網(wǎng)絡(luò)信息解析出來(lái)。1.3實(shí)現(xiàn)模塊管腳的定制，包括管腳數(shù)，管腳名的設(shè)置。
模塊的管腳與芯片管腳類似，負(fù)責(zé)模塊與模塊間的連接。且每個(gè)管腳與模 塊內(nèi)部具體的某個(gè)元件管腳對(duì)應(yīng)。管腳名是根據(jù)管腳的作用來(lái)設(shè)置的。
1.4模塊電路預(yù)布局是設(shè)置模塊內(nèi)部所有元件在電路板上位置，并將所有元 件的位置信息記錄到系統(tǒng)中，此信息主要用在解析器對(duì)設(shè)計(jì)中對(duì)元件預(yù)布局上。
1.5設(shè)置模塊類型，根據(jù)模塊的功能分為輸入模塊，輸出模塊，通信模塊， 電源模塊，其他模塊。
模塊類型的設(shè)置，也是為解析器實(shí)施元件預(yù)布局提供依據(jù)，在介紹解析器 時(shí)會(huì)有具體說(shuō)明。
1.6將電路功能模塊的名字，元件信息，網(wǎng)絡(luò)信息，管腳信息，預(yù)布局信息，
類型信息寫到一個(gè)XML節(jié)點(diǎn)中，并存入系統(tǒng)的模塊庫(kù)XML文件中。
2. 創(chuàng)建封裝庫(kù)，實(shí)現(xiàn)元件封裝信息的存儲(chǔ)(步驟2)。
如圖4所示，封裝庫(kù)中存放了基本的元器件封裝信息。封裝信息由焊盤， 線條，圓弧，字符，過(guò)孔，填充體信息構(gòu)成。所有元器件封裝信息都存放到XML 文件中。
3. 創(chuàng)建電路原理圖設(shè)計(jì)界面，實(shí)現(xiàn)電路功能模塊的拖放及模塊間連接關(guān)系 的建立(步驟3)。該步驟具體如下
3.1實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)界面上模塊的管理。
實(shí)現(xiàn)電路功能模塊類對(duì)象的初始化，在圖形界面上的顯示，及其它基本操作。
3丄1定制模塊類。
模塊類中規(guī)定了模塊在圖形界面上的表現(xiàn)形式如圖3中所示。模塊主體由 一個(gè)矩形框表示，模塊管腳由排布在矩形框左右兩邊的箭頭表示。還設(shè)置了各 種鼠標(biāo)鍵盤事件的處理函數(shù)。
在模塊類內(nèi)部變量中設(shè)置有關(guān)模塊位置，模塊矩形框尺寸，模塊管腳類對(duì) 象集合的變量，為模塊的繪制提供參數(shù)。設(shè)置模塊對(duì)象名作為模塊對(duì)象的唯一 標(biāo)識(shí)。設(shè)置模塊名用于在XML文件中査找模塊的內(nèi)部元件信息，及元件的連接 信息。設(shè)置模塊的狀態(tài)變量，包括選中，移動(dòng)，普通三種狀態(tài)。模塊處于選中 狀態(tài)時(shí)，要刷新模塊顯示，在矩形四個(gè)頂點(diǎn)處設(shè)置縮放特征點(diǎn)標(biāo)志模塊的選中 狀態(tài)，在選中狀態(tài)下的模塊，可進(jìn)行縮放，復(fù)制，剪切等操作。模塊處于移動(dòng) 狀態(tài)時(shí)，要不斷更新模塊的位置，刷新設(shè)計(jì)界面，實(shí)現(xiàn)模塊移動(dòng)的動(dòng)態(tài)效果。 還定義一個(gè)畫圖函數(shù)負(fù)責(zé)模塊對(duì)象在圖形界面上的顯示。
管腳類中設(shè)置了變量存放管腳的名字，管腳位置，及管腳連接信息。管腳位置，是指代表管腳的箭頭在矩形框上的位置。管腳連接信息是指，在原理圖 設(shè)計(jì)過(guò)程中當(dāng)前管腳與其它管腳的連接情況。
模塊類對(duì)象的工作原理是在被創(chuàng)建的時(shí)候，系統(tǒng)為模塊對(duì)象設(shè)置一個(gè)模 塊對(duì)象名，根據(jù)系統(tǒng)中記錄的待創(chuàng)建的模塊名到模塊庫(kù)中找到模塊相關(guān)信息初 始化模塊類對(duì)象的內(nèi)部變量和屬性值，設(shè)置默認(rèn)狀態(tài)值。在模塊類對(duì)象創(chuàng)建成 功之后，將模塊類對(duì)象加入模塊類對(duì)象鏈表。
3丄2模塊管理包括模塊類對(duì)象的創(chuàng)建和一些基本操作。
基本操作包括模塊類對(duì)象的復(fù)制，剪切，粘貼及模塊對(duì)象間的連接模塊 內(nèi)部元件信息的修改。
模塊對(duì)象的復(fù)制，在系統(tǒng)中記錄下模塊對(duì)象的模塊名及模塊當(dāng)前位置，并 存放到系統(tǒng)中的待粘貼模塊鏈表中。并將鼠標(biāo)當(dāng)前位置記錄下來(lái)。
模塊對(duì)象的剪切同模塊對(duì)象的復(fù)制，記錄下模塊對(duì)象的模塊名及模塊當(dāng)前 位置，并存放到系統(tǒng)中的待粘貼模塊鏈表中，并記錄鼠標(biāo)當(dāng)前位置。同時(shí)在圖 形界面上擦除目標(biāo)模塊的顯示。
模塊對(duì)象的粘貼，生成與待粘貼模塊鏈表表項(xiàng)同樣數(shù)量的模塊對(duì)象，并根 據(jù)記錄下的模塊名到模塊庫(kù)中査找相關(guān)模塊信息初始化模塊對(duì)象。模塊對(duì)象的 位置根據(jù)鼠標(biāo)的相對(duì)位移和先前記錄的模塊對(duì)象位置進(jìn)分析得到。
模塊對(duì)象間的連接與電路原理圖設(shè)計(jì)中元件的連接類似，如模塊A的管
腳in和模塊B的管腳inl連接，是指模塊A管腳in對(duì)應(yīng)的內(nèi)部元件所在網(wǎng)絡(luò)與 模塊B的管腳inl對(duì)應(yīng)的內(nèi)部元件所在網(wǎng)絡(luò)合并成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的所有元 件都相互連接；模塊對(duì)象間管腳的連接是記錄在管腳的連接關(guān)系中的，當(dāng)模塊A 的管腳in和模塊B的管腳inl連接時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在模塊A管腳in的連接關(guān)系中記 錄下模塊B的名字及管腳inl的名字，同時(shí)在模塊B管腳inl的連接關(guān)系中記錄 下模塊A的名字及管腳in的名字。
模塊內(nèi)部元件信息的修改，是指可根據(jù)需要修改模塊內(nèi)部元件的封裝名或 類型名。
3.2實(shí)現(xiàn)連接線的管理是對(duì)連接線類對(duì)象的管理。
實(shí)現(xiàn)連接線類對(duì)象的初始化，在圖形界面上的顯示，及其它基本操作。連 接線類對(duì)象負(fù)責(zé)模塊與模塊間管腳連接關(guān)系的建立。 3.2.1定制連接線類。
連接線類規(guī)定了連接線在圖形界面上的顯示。還設(shè)置了各種鼠標(biāo)鍵盤事件 的處理函數(shù)。連接線類中設(shè)置了內(nèi)部變量記錄了連接線端點(diǎn)信息，這是連接線 的繪制參數(shù)。規(guī)定線段名為連接線類對(duì)象的唯一標(biāo)識(shí)。為連接線設(shè)置了起始端點(diǎn)選中，末尾端點(diǎn)選中，中間特征點(diǎn)選中，移動(dòng)特征點(diǎn)選中，普通狀態(tài)5種狀 態(tài)。當(dāng)處于起始端點(diǎn)選中時(shí)，可對(duì)連接線的起始端點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)處于末 尾端點(diǎn)選中時(shí)，可對(duì)連接線的末尾端點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)處于中間特征點(diǎn)選中 時(shí)，可對(duì)連接線的中間豎線位置進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)處于移動(dòng)特征點(diǎn)選中時(shí)，可對(duì)整 個(gè)連接線的位置進(jìn)行調(diào)整。還定義一個(gè)畫圖函數(shù)負(fù)責(zé)連接線對(duì)象在圖形界面上 的顯示。
連接線對(duì)象的工作原理是在被創(chuàng)建的時(shí)候根據(jù)系統(tǒng)信息，初始化連接線 類對(duì)象的內(nèi)部變量及默認(rèn)狀態(tài)的設(shè)置，設(shè)置消息處理函數(shù)處理系統(tǒng)中的鼠標(biāo)事 件和按鍵事件。在連接線類對(duì)象創(chuàng)建成功后，將其加入連接線類對(duì)象鏈表中。
3.2.2連接線管理實(shí)現(xiàn)連接線類對(duì)象的創(chuàng)建和一些基本操作。
基本操作包括連接線的復(fù)制，剪切，粘貼及與模塊對(duì)象管腳的連接。連 接線對(duì)象的復(fù)制，是記錄目標(biāo)連接線的端點(diǎn)信息。連接線對(duì)象的剪切，是記錄 目標(biāo)連接線的端點(diǎn)信息并取消目標(biāo)連接線的顯示。連接線對(duì)象的粘貼，是將復(fù) 制或剪切的連接線顯示到鼠標(biāo)選定位置。與模塊對(duì)象管腳的連接，是指在連接 線的起始端點(diǎn)或末尾端點(diǎn)與模塊某管腳位置相重或相近的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)為連接 線的端點(diǎn)與模塊的管腳建立連接；模塊對(duì)象間管腳的建立是通過(guò)連接線實(shí)現(xiàn)的， 如連接線linel的起始端與模塊對(duì)象A的管腳in連接，末端與模塊對(duì)象B的管 腳inl連接，則模塊對(duì)象A的管腳in與模塊對(duì)象B的管腳inl具有連接關(guān)系。
3.3圖形界面的管理是指模塊對(duì)象和連接線對(duì)象的顯示，以及界面的刷新。
由于在模塊對(duì)象或連接線對(duì)象的拖動(dòng)過(guò)程中，有不斷的擦除和重畫動(dòng)作， 即設(shè)計(jì)界面的刷新顯示。在這個(gè)過(guò)程中為防止圖形界面的閃爍，系統(tǒng)先將所有 模塊對(duì)象和連接線對(duì)象畫到一張與設(shè)計(jì)界面相同大小位圖，在將此位圖貼到設(shè) 計(jì)界面上實(shí)現(xiàn)模塊對(duì)象和連接線對(duì)象的顯示。
4.創(chuàng)建解析器，實(shí)現(xiàn)電路原理圖到電路板文件的映射，并且實(shí)現(xiàn)了元件的 預(yù)布局(步驟4)。
解析器主要通過(guò)系統(tǒng)中的模塊類對(duì)象鏈表分析并結(jié)合模塊庫(kù)文件，封裝庫(kù) 文件，將元器件信息及元器件間的連接信息寫入PCB文件，并實(shí)現(xiàn)元件的預(yù)布 局。PCB文件信息包括元件信息和元件間連接信息。該步驟具體如下
4.1獲取元件信息。
元器件信息包括元件名，元件類型，元件封裝信息。首先通過(guò)模塊對(duì)象的 模塊名到模塊庫(kù)XML文件中獲取模塊內(nèi)部元件名，元件類型，元件封裝名。元 件的封裝信息包括元件在電路板上的封裝形式及元件的位置。元件的封裝形式 是通過(guò)元件封裝名査詢封裝庫(kù)XML文件獲得。為實(shí)現(xiàn)元件的預(yù)布局如圖5所示，解析器將所有元件以模塊為單位整齊布局到電路板圖上。模塊內(nèi)部元件的布局 結(jié)合了模塊庫(kù)中的預(yù)布局信息以及系統(tǒng)設(shè)定的模塊位置信息。元件的位置是通 過(guò)模塊位置加上模塊預(yù)布局中的相對(duì)位置。系統(tǒng)設(shè)定的模塊位置是根據(jù)模塊的 不同類型來(lái)為模塊分配位置的，相同類型的模塊放在一起。
4.2獲取元件間連接信息。
連接信息實(shí)際就是電路原理圖中的網(wǎng)絡(luò)信息，包括模塊內(nèi)部的連接信息和 模塊間管腳的連接信息。模塊內(nèi)部的連接信息是通過(guò)模塊品牌名及模塊功能名
查詢模塊庫(kù)xml文件獲得。模塊間的管腳連接信息不能直接寫入文件中，因模 塊管腳所替代的元件管腳可能已經(jīng)與模塊內(nèi)部的某個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接。在分析模塊間 管腳連接信息時(shí)，解析器不僅將有連接的管腳寫入同一網(wǎng)絡(luò)，還將管腳原來(lái)所 在網(wǎng)絡(luò)的管腳一起寫入同一網(wǎng)絡(luò)。
以上所述僅為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)不能以此限制本發(fā)明范圍，凡依據(jù)本 發(fā)明所做的結(jié)構(gòu)上的變化、功能模塊的增刪，只要不失本發(fā)明的要義所在，都 應(yīng)視為落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)受到制約。
權(quán)利要求
1、一種模塊化硬件原理圖自動(dòng)生成方法，其特征在于，包括以下步驟(1)創(chuàng)建模塊庫(kù)，實(shí)現(xiàn)電路功能模塊信息的存儲(chǔ)。(2)創(chuàng)建封裝庫(kù)，實(shí)現(xiàn)元件封裝信息的存儲(chǔ)。(3)創(chuàng)建電路原理圖設(shè)計(jì)界面，實(shí)現(xiàn)電路功能模塊的拖放及模塊間連接關(guān)系的建立。(4)創(chuàng)建解析器，實(shí)現(xiàn)電路原理圖到電路板文件的映射，并且實(shí)現(xiàn)了元件的預(yù)布局。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述模塊化硬件原理圖自動(dòng)生成方法，其特征在于，所述步驟(1)具體如下(A) 為電路功能模塊命名，作為模塊的唯一標(biāo)識(shí)。(B) 實(shí)現(xiàn)電路功能模塊原理圖對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)表文件的導(dǎo)入，并將文件信息中的 元件信息和網(wǎng)絡(luò)信息解析出來(lái)。(C) 實(shí)現(xiàn)模塊管腳的定制，包括管腳數(shù)，管腳名的設(shè)置。(D) 模塊電路預(yù)布局是設(shè)置模塊內(nèi)部所有元件在電路板上位置，并將所有 元件的位置信息記錄到系統(tǒng)中，此信息主要用在解析器對(duì)設(shè)計(jì)中對(duì)元件預(yù)布局 上。(E) 設(shè)置模塊類型，根據(jù)模塊的功能分為輸入模塊，輸出模塊，通信模 塊，電源模塊，其他模塊。(F) 將電路功能模塊的名字，元件信息，網(wǎng)絡(luò)信息，管腳信息，預(yù)布局信 息，類型信息寫到一個(gè)XML節(jié)點(diǎn)中，并存入系統(tǒng)的模塊庫(kù)XML文件中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種模塊化硬件原理圖自動(dòng)生成方法，依次創(chuàng)建模塊庫(kù)、封裝庫(kù)、電路原理圖設(shè)計(jì)界面和解析器，模塊庫(kù)中存放的是已有成熟穩(wěn)定的電路功能模塊的內(nèi)部元件信息及網(wǎng)絡(luò)表信息。封裝庫(kù)中存放的是各種元器件的電路板封裝信息。解析是對(duì)用戶設(shè)計(jì)的原理圖中各模塊的連接關(guān)系進(jìn)行分析，并結(jié)合圖中電路模塊的信息，生成電路板圖文件，實(shí)現(xiàn)硬件電路板圖的自動(dòng)生成；本發(fā)明通過(guò)復(fù)用已有成熟穩(wěn)定的電路功能模塊，實(shí)現(xiàn)電路的快速設(shè)計(jì)，并且提高了電路設(shè)計(jì)的可靠性和有效性。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101567028SQ20091009915
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者義 嚴(yán), 良 李, 趙建勇, 鄔惠峰 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)