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EDA脚本系统在Altium Designer中的实际应用案例与开发思路

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原理图文档处理

   ▶️封装统一、物料核对、成本计算、参数集处理、原理图文件对比;

   ▶️BOM文件处理;

   ▶️元件的参数集导入和导出;

   ▶️BOM文档的导出和回导;

   ▶️将BOM文件按照指定的格式通过TCP协议传输给TCP服务器上;

   ▶️将Excel中的料号、描述、制造商、制造商,按照位号批量导入元件的参数集中;

   ▶️原理图同屏显示,将原理图的元件图形发送给HMI液晶屏;

   ▶️物料管理,在原理图绘制完成后,自动和ERP数据中的物料数量进行对比。生成物料的需求表,提交物料采购。

PCB文档处理

   ▶️批量布局、批量布线、封装统一、三维模型批量添加;

   ▶️LED灯珠根据路径批量布局;

   ▶️平面电机圆形绕组、三角绕组、梯形绕组、扇形绕组、菱形绕组、楔形绕组,自动绘制;

   ▶️RFID天线自动绘制;

   ▶️分形天线自动绘制;

   ▶️ 螺旋电感自动绘制,平面正方形螺旋电感、八边形螺旋电感生成;

   ▶️PCB文档中的元件进行坐标对齐;

   ▶️批量输出Gerber文件;

   ▶️板框复制;

   ▶️PCB文件丝印层批量添加矢量二维码;

   ▶️PCB文档对比,对比两个PCB文件改动位置;

   ▶️PCB文档加密,加密之后PCB文档只能查看,不能修改;

   ▶️自动拼版处理,将多个PCB文件添加到一个PCB文件中,重复确定的次数,自动放置位置;

   ▶️语音控制PCB文档的元件高亮;

   ▶️PCB元件库文档对比;

   ▶️PCB库文档的封装批量生成;

自动控制

   ▶️手机控制Altium Designer;

   ▶️触摸屏控制Altium Designer;

   ▶️语音控制Altium Designer;

   ▶️手绘板控制Altium Designer;

   ▶️平板电脑、笔记本电脑、Linux电脑、单片机系统、工控机通过串口控制Altium Designer;

自动化办公

   ▶️Altium Designer自动处理doc、docx、xlsx、xls、ppt等格式的办公文件。

在Altium Designer支持处理的文件格式

自动化建模

   ▶️Altium Designer自动处理SolidWorks和CATIA软件中的三维模型,支持将模型文件导出成step格式的文件,添加到PCB元件库文档中或PCB格式的文档中,通常可以用来绘制不同的元件的三维模型。

   ▶️还可以用于分形三维模型领域,目前分形图形学有很多典型的三维模型,大部分是基于C语言类似于Maple或绘图板的软件,无法直接导出成step格式或支持打印的格式,通过调用SolidWorks或CATIA的API函数接口,创建实体的三维分形模型,直接3D打印设备打印出来。

   ▶️Altium Designer通过和Excel、Access或XML等数据库的结合,可以按照数据库的参数进行批量的模型创建,直接保存会导出成指定的格式。

   ▶️调用API接口,根据飞机机翼翼型数据批量创建平直翼机翼实体模型,一次性创建2000多个机翼模型在很短时间就自动创建完成,非平直翼如后掠翼创建过程,稍稍复杂一点,也是可以批量进行创建的。

自动化布线

   Altium Designer的PCB设计环境中自带有自动布线工具,但是布线效果不是很理想,可以将所有的连线都布通,但是这种布线方式都不能使用,大部分情况下都是使用手动布线的,在进行PCB布线通常可以使用如下的一些算法进行布线,不同的布线算法通常应用于一种或若干几种的布线场景,并不能完全使用于大部分的应用需求。

   ▶️Specctra自动布线器

   ▶️SmartRoute

   ▶️Shape-Base算法

   ▶️Lee迷宫算法

   ▶️Soukup算法

   ▶️最优通道法

   ▶️Hitchcook细胞结构法

   ▶️Hadhimoto及Stevens的通道分配法

   ▶️Mah及Stainberg的拓扑类并法

   ▶️J.Soukup的快速迷路法(Soukup)

   ▶️简单的图形搜索方法

   ▶️线扩展的布线方法(朝向目标的线探索法)Hightower

   ▶️Mikami和Tabuchi提出了改进的线探索方法

   Altium Designer本身的脚本系统为解析型的脚本语言,编译型的语言目前并没有渠道可以使用,要高效验证这些布线算法目前有些困难。

   Altium Designer可以和Python或Matlab等软件相结合,将PCB文档中的元件数据传递给这些软件,将线路布好了再将原件坐标和布线的数据传递回Altium Designer进行数据数处理,进行Gerber文件输出等工程制造等操作。

   依照目前的自动化布线的现状,依照Python或Matlab进行辅助布线在短时间内不易实现,算法研究还得需要一定的时间。目前可以实现的为批量布局和批量布线,这个已应用于LED灯珠领域。

   在一个含有成百上千个灯珠的PCB板上,要将相同的灯珠布线添加到所有的灯珠上,使用手动布线方法非常的费时费力,工作完成一小部分后就没什么心思完成剩余的工作,在这种情况下就可以依照脚本系统进行批量自动布线,将PCB文档中的局部布线复制到整个PCB文档中,处理一个含有5000余个灯珠PCB文档不到120秒钟就处理完成,如果是电脑刚开机进行相同的任务处理不到80秒钟就可以处理完成。

与设备通信

   Altium Designer可以通过串口和网口和外部设备进行通信,Altium Designer软件是运行在Windows系统的软件,无法在苹果系统或Linux系统中直接运行,如需要在Altium Designer进行数据采集或设备控制,就可以非常方便的进行数据处理。

   当然也可以通过USB接口或PCI-e协议和外部设备进行通信,硬件设计和软件设计稍稍有那么一点点难度。

数据库处理

   在Altium Designer中可以直接处理Excel、Access、XML等格式的数据库文件,增、删、改、查是对数据库文档的基本操作,同时也可以调用数据库软件本身提供的查询函数或命令进行数据的快速查询和数据加速处理等操作。

   创建一次数据库对象都会比较耗时,耗时通常都在5秒到15秒之间,在应用时可以在脚本程序创建时启动时只创建一次创建数据库对象,程序结束时关闭数据库对象,也可以将调用数据库的应用作为一个服务器对象,在Altium Designer 脚本系统中直接发送需要处理的任务给服务器对象,Altium Designer脚本系统只处理返回的结果。

   利用数据库可以将PCB文档的板框存储添加到数据库文档中,添加到新创建的PCB文档中。

注册表处理

   Altium Designe支持注册表的读取和修改,判断计算机中的软件或硬件的状态,根据获取的结果进行进一步的数据处理。

   目前最常用的是判断注册表中某个软件的ActiveX对象是否存在。

程序加速(软件加速/硬件加速)并行程序开发

   Altium Designer脚本系统提供的编程语言均为解释型的脚本语言,脚本语言本身具有执行效率低的特点,在执行某些计算任务时就有些慢,因此可以将一些通用型的计算任务发送给使用C语言编译的EXE程序、Matlab或Python等程序中,这些语言本身可以提供多种的计算的加速方法,如C语言编译的EXE程序的执行效率要比脚本高10-100倍,还可以在其中嵌入汇编或调用AVX-512等向量指令集。同时也可以使用多线程函数或多线程库进行数据并行处理。

   Matlab和Python中特提供了多种对循环进行数据加速和对数组加速处理和多线程的编程方法,也可以提高数据处理的效率。

虚拟仪器开发

   Altium Designer脚本系统提供的控件一共分为7个大类,前5个大类是Delphi程序提供的,第6个大类是Altium Designer软件自身,第7大类是用于虚拟仪器界面设计的,本来这一类控件是和NanoBoard硬件平台一起使用的,这些控件都有一个SignalLink属性,用于和NanoBoard的硬件平台进行数据通信的,但是NanoBoard硬件平台不方便获取,而虚拟仪器相关的控件设计的界面又非常漂亮,可以使用另外一种方式实现。

   在界面中使用虚拟仪器的控件,通信使用串口通信,和下位机的硬件设备进行数据通信,一样可以实现虚拟仪器的功能。

图像处理

   Altium Designer脚本系统提供了TImage对象可以进行图像处理,同时也可以调用PhotoShop和Matlab软件的函数接口进行图像处理,在进行批量图图像处非常的方便。

图形处理

   Altium Designer主要处理的原理图文档、原理图库文档、PCB文档、PCB库文档都是矢量的图形文件,在文档中保存的都是基本图元的坐标数据,放大或缩小任意大小都不会失真,使用脚本可以对原理图和PCB进行任意方式的处理,同时也可以调用Visio、AI等软件进行数据数据,将矢量的数据处理成DWG、PDF、SVG、PScript等数据格式,同时也可以将矢量的数据进行相互转换。


自动上网

   Altium Designer不仅可以调用世界之窗等软件打开某个网页下载元件的数据手册,或是在线打开数据手册,还可以在获取网页中的标签,获取网页中的数据,通常自动上网可以获取电子元件商城中元件的价格,当然还可以实现很多很多有用的应用。

文字识别、语音输出

   Altium Designer可以调用语音接口实现将文字转换为语音的功能,也可以实现根据语音实现控制Altium Designer自身或可控制计算机中支持ActiveX的软件等功能,还可以实现和Altium Designer进行语言对话,进行实现进一步的数据处理。


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