在印刷电路板设计中自动生成器件标识的方法

摘要

本发明公开了一种在印制电路板设计中自动生成器件标识的方法，该方法为，从存放电路板图的信息库中读取用于器件标识的字符串信息，并对字符串的属性进行处理以满足规定的标识方向和字体；根据指定的器件标识与对应器件的距离值，在该器件周围确定一个由多个候选标识子区域构成的标识区域系列；以及根据避让优先级控制从所述的标识区域系列中确定一个合适摆放器件标识的候选标识子区域，并在该标识子区域生成器件标识。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在印刷电路板设计中自动生成器件标识的方法。

背景技术

印制电路板(简称PCB)设计完成后，需要将PCB设计中所有器件的器件标识摆放到合适的位置。通常，PCB设计中器件的数目相当众多，而且器件标识位置和方向的正确与否，直接影响着后续的生产加工、开发调试，所以这一项工作也是具有相当的重要性的。现有的PCB板器件标识的摆放技术完全是靠设计者手工完成的，没有任何的辅助工具提供帮助。

现有技术存在以下缺点：

由于需要调摆放的器件标识数目众多，容易引起设计者的疲劳；非常容易出现器件标识摆放错位等错误，直接影响生产加工和开发调试；工作量大，是提高设计效率的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在印刷电路板设计中自动生成器件标识的方法，以避免人为错误和提高效率。

本发明的技术方案：

一种在印刷电路板设计中自动生成器件标识的方法，通过计算机装置在印制电路板图中的器件附近标识该器件，该方法包括步骤：

从存放电路板图的信息库中读取器件标识信息，并对器件标识的属性进行处理以满足规定的器件标识方向和字体；

根据指定的器件标识与对应器件的距离值，在该器件周围确定一个由多个候选标识子区域构成的标识区域系列；以及

根据避让优先级控制从所述的标识区域系列中确定一个合适摆放器件标识的候选标识子区域，并在该标识子区域生成器件标识。

根据上述技术方案：

所述的避让优先级和器件标识通过计算机的输入设备提供，或者使用计算机装置提供的默认值。

仅在器件的正上方、正下方、正左方和正右方确定候选标识子区域。

所述的标识子区域为矩形区域。

不同的器件可采用不同的优先级和/或不同的器件标识与器件的距离值。

本发明的有益效果：

本发明针对PCB设计的现状，提出了一种自动摆放器件标识的方法，解决了下面的问题：

(1)使用程序自动完成器件标识的摆放，将设计者从繁重的体力劳动中解脱出来，留给设计者更多的思考时间；

(2)杜绝器件标识摆放错位等错误的发生，达成了所有PCB设计中器件标识字体一致，为后续的生产加工和开发调试提供方便；

(3)大大提高了设计效率，手工调整需要1天/人的工作，使用本程序只需1～2时/人就可以完成。

附图说明

图1为本发明的计算机装置结构示意图；

图2为本发明的主流程图；

图3为器件标识到器件的距离示意图；

图4为本发明的功能模块的输入/输出示意图；

图5为形成的候选区域系列示意图；

图6为确定适合器件标识位置的流程图。

具体实施方式

图1显示了一台用来实施本发明的计算机。计算机具有一个处理器，它通过总线和存储器相连接，同时还通过总线连接输入输出接口。存储器储存了电路印制板设计程序。输入输出接口连接键盘、外部存储器和显示器，电路印制板图通过显示器显示出来，或者通过与计算机连接的打印机等输出设备输出。

由于通过计算机装置生成的电路印制板图中的器件标识同时需要满足来自工艺、生产、调试、规范等方面的要求，经过抽象处理，将这些要求转化到印制电路板(简称PCB)设计中后，要求器件标识的摆放位置能够处于通常手工调整的习惯位置，摆放器件标识的具体的要求为：

(1)器件标识距离相关器件不是很远，因为距离太远容易引起辨认所属的歧意；

(2)器件标识能够不覆盖器件的焊盘、器件本体、在线测试(in-circiuttest，ICT)的测试点、其他的文字(必须满足)，尽量能够不覆盖在过孔上(非必须满足)；

(3)角度、方向合乎规范和习惯；

(4)设计美观的考虑，将所有的器件标识的字体改成统一规格。

PCB设计是一种平面设计，尤其是摆放器件标识的工作。PCB设计中所有的对象(包括器件、过孔、文字等)都有一个最大的投影范围，称之为对象边界，在已经完成的PCB设计中，除了器件标识之外，其他的对象的位置都是固定的。所以在满足上述几点要求的前提下，摆放器件标识的问题实际上可以转化为这样的处理要求：

(1)器件标识的对象边界距离相关器件的对象边界的距离受控；

(2)器件标识的对象边界不与其他对象的对象边界重合；

(3)器件标识的对象边界角度、方向合适；

(4)器件标识的对象边界高度一致，但由于字符串的长度不同而不同。

由器件标识的字符串属性，其对象边界必然是个矩形，而PCB板上的其他对象可能存在圆形、椭圆形、三角形等形状，为了简化算法将所有的非矩形边界转化为矩形，这样最终形成的问题描述如下：

在以已知大小的平面上，存在一些固定位置的矩形，有另外一些待定位矩形，需要在该平面中寻找落脚点，要求满足不与已经存在的矩形和新近找到落脚点的待定位矩形发生边界重合。同时，每个待定位矩形与平面中已经存在矩形之间有一对一的相关关系，存在相关关系的矩形之间的距离不能过远，判定的标准是合乎规范和习惯。

参阅图2所示，本发明的方法是，先读取用于器件标识的字符串信息，并对字符串的属性进行处理以满足规定的标识方向和字体，然后在器件周围确定一个由多个候选标识子区域构成的标识区域系列，最后从中确定一个合适摆放器件标识的候选标识子区域，并在该标识子区域生成器件标识。

下面结合附图对上述方法的实现进行详细说明：

处理方向和字体：PCB设计软件Allegro的设计文件采用了一种对象树的结构来存储信息，每一个对象都有自己的属性。器件标号就是这棵对象树中的一项，通过修改器件标号的属性可以方便地修改器件标号的方向和字体。Skill语言提供了访问和修改对象树中所有对象的接口，通过Skill语言的编程可以很方便地处理器件标号的方向和字体。

寻找器件标识的合适位置参阅图6所示的流程：

在确定器件标识的合适位置时，避让优先级和器件标识到器件的距离作为必须的输入参数，可以通过计算机装置的输入设备输入，也可由计算机装置提供默认值。

避让优先级：在实际的PCB设计中，为了使得器件标识能够比较容易的识别，根据器件标号摆放的实际情况，需要器件标识对这些对象进行避让(不覆盖)，包括：器件本体、焊盘、ICT测试点、其他文字、过孔，这里已经按照需要避让的优先级从高到低排列了，见下表。

 优先级 器件本体 器件焊盘 ICT测试点 其他文字  过孔    0    Y    1    Y    Y    2    Y    Y    Y    3    Y    Y    Y    Y    4    Y    Y    Y    Y    Y

表中说明器件标识在PCB设计中需要避让开的对象的优先级。例如，当优先级参数为4时，将对表中所有的对象进行避让，为3时，将忽略过孔的存在，依此类推。实际中选择优先级的策略可以很灵活。

器件标识到器件的距离：指的是器件标识投影矩形到器件投影矩形的最近距离，如下图3所示，其中器件标识D6与器件的距离为d。

寻找合适的位置就是解决“平面上矩形重合问题”。将这一功能做成一个模块，避让优先级和器件标识到器件的距离作为这个模块的两个输入参数，输出为可以正确摆放器件标识的矩形区域的坐标对(矩形区域的坐标对：左下角坐标和右上角坐标)，如下图4所示。

在一个完成了的PCB设计中，其他的诸如过孔、器件，除器件标识之外的文字等都有固定的位置，而且每一个器件对应一个器件标识，总是希望器件标识可以尽量距离其相对应的器件近些，所以就产生了一个器件标识距离器件距离的输入参数。根据这个参数和器件标识字符串本身的大小(可以从PCB设计文件中直接读取)，可以在相关的器件周围计算出一个矩形区域系列，理论上在这个矩形区域系列中有N个不同的矩形，然后判断这些矩形区域中是否有合适摆放器件标识的矩形，找到后就将器件标识移动过去即可。为了简化计算，加快程序运行速度，以及结合了PCB设计的实际情况，并不需要进行如此多的判断，只需判断器件所在位置矩形区域的正上、正左、正下、正右四个矩形区域是否合适即可。

图5说明了候选器件标识矩形系列的示意图：其中d是输入参数器件标识距离器件的距离，上、下、左、右四个实线的矩形区域是实际中程序做出判断的区域，虚线的矩形区域是所有可以计算得出位置的矩形区域。

在得到了经过简化的候选矩形区域系列(只包含上、下、左、右四个矩形)之后，然后根据避让优先级参数输入，判断上述四个矩形区域中是否存在适合摆放器件标识的矩形，然后将器件标识移动过去即可。(还有一种情况是：经过判断，上述四个候选矩形区域均不适合摆放器件标识，这种情况的处理将在下面的相关说明中给出处理方法。)本模块具体的工作流程如下图：

由于PCB设计的千变万化，所以实现PCB板上器件标识的程序自动摆放本身是一件非常复杂的问题。本发明很好的解决了PCB设计中器件标识自动摆放的问题，但在遇到器件密度非常高或PCB板局部密度非常高时，会出四个候选矩形均不适合摆放器件标识的情况，解决方法是由程序将器件标识移动到其相关器件的中心并高亮显示该器件，然后通过手工调整位置。由于这种情况有数量较少的特点，采用这种解决方案也是很经济的。

对同一印制板电路图可以多次通过计算机装置执行本发明的方法，每次通过输入不同的避让优先级和器件标识与器件距离参数的数值，到达不同控制效果，通常的PCB设计，执行2～3次后，基本上不需要再用手工调整，完全满足规范和习惯的要求。