專利名稱：一種模塊化硬件原理圖自動生成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及硬件電路輔助設計技術，特別地，涉及一種模塊化硬件原理圖 自動生成方法。
背景技術：
隨著計算機和微電子技術的進一步發(fā)展，PLC技術和嵌入式系統(tǒng)結合成為 了目前PLC發(fā)展的新方向，PLC應用場合多樣，各個場合需要的PLC性能各 不相同，這就造成了PLC硬件結構的多樣化。否則，各個應用場合應用同一硬 件，必然造成硬件成本過高的問題。而且硬件電路的設計需要需要豐富的經驗 和專業(yè)知識，需要硬件電路設計人員有較高要求，并且需要較長的開發(fā)時間。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于針對硬件開發(fā)成本過高，開發(fā)時間過長的問題，提供一 種模塊化硬件原理圖自動生成方法，實現(xiàn)電路的快速設計，提高電路板設計的 可靠性及有效性，降低硬件開發(fā)成本。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的 一種模塊化硬件原理圖自動 生成方法，包括以下步驟(1) 創(chuàng)建模塊庫，實現(xiàn)電路功能模塊信息的存儲；(2) 創(chuàng)建封裝庫，實現(xiàn)元件封裝信息的存儲；(3) 創(chuàng)建電路原理圖設計界面，實現(xiàn)電路功能模塊的拖放及模塊間連接關系的 建立；(4) 創(chuàng)建解析器，實現(xiàn)電路原理圖到電路板文件的映射，并且實現(xiàn)了元件的預 布局°進一步地，所述步驟(1)具體如下-(A) 為電路功能模塊命名，作為模塊的唯一標識；(B) 實現(xiàn)電路功能模塊原理圖對應網絡表文件的導入，并將文件信息中的 元件信息和網絡信息解析出來；(C) 實現(xiàn)模塊管腳的定制，包括管腳數(shù)，管腳名的設置；(D) 模塊電路預布局是設置模塊內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設計中對元件預布局上；(E) 設置模塊類型，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，網絡信息，管腳信息，預布局信 息，類型信息寫到一個XML節(jié)點中，并存入系統(tǒng)的模塊庫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生成方法可以使得電 路板設計的開發(fā)周期縮短，并且設計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生成方法結構框圖； 圖2是模塊化硬件原理圖自動生成方法設計流程圖； 圖3是電路功能模塊抽象過程示例圖； 圖4封裝庫的結構圖； 圖5元件預布局示例圖； 圖6解析器工作原理圖。
具體實施方式
本發(fā)明的一種模塊化硬件原理圖自動生成方法(結構參見圖1，設計流程參 見圖2)，包括以下步驟1.創(chuàng)建模塊庫，實現(xiàn)電路功能模塊信息的存儲(步驟1)。如圖3所示，在模塊庫中存放的是當前應用較普遍，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部元件信息，網絡信息，模塊 管腳信息，模塊電路預布局信息，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，作為模塊的唯一標識。1.2實現(xiàn)電路功能模塊原理圖對應網絡表文件的導入，并將文件信息中的元 件信息和網絡信息解析出來。1.3實現(xiàn)模塊管腳的定制，包括管腳數(shù)，管腳名的設置。
模塊的管腳與芯片管腳類似，負責模塊與模塊間的連接。且每個管腳與模 塊內部具體的某個元件管腳對應。管腳名是根據(jù)管腳的作用來設置的。
1.4模塊電路預布局是設置模塊內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設計中對元件預布局上。
1.5設置模塊類型，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。
模塊類型的設置，也是為解析器實施元件預布局提供依據(jù)，在介紹解析器 時會有具體說明。
1.6將電路功能模塊的名字，元件信息，網絡信息，管腳信息，預布局信息，
類型信息寫到一個XML節(jié)點中，并存入系統(tǒng)的模塊庫XML文件中。
2. 創(chuàng)建封裝庫，實現(xiàn)元件封裝信息的存儲(步驟2)。
如圖4所示，封裝庫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，過孔，填充體信息構成。所有元器件封裝信息都存放到XML 文件中。
3. 創(chuàng)建電路原理圖設計界面，實現(xiàn)電路功能模塊的拖放及模塊間連接關系 的建立(步驟3)。該步驟具體如下
3.1實現(xiàn)設計界面上模塊的管理。
實現(xiàn)電路功能模塊類對象的初始化，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。還設置了各 種鼠標鍵盤事件的處理函數(shù)。
在模塊類內部變量中設置有關模塊位置，模塊矩形框尺寸，模塊管腳類對 象集合的變量，為模塊的繪制提供參數(shù)。設置模塊對象名作為模塊對象的唯一 標識。設置模塊名用于在XML文件中査找模塊的內部元件信息，及元件的連接 信息。設置模塊的狀態(tài)變量，包括選中，移動，普通三種狀態(tài)。模塊處于選中 狀態(tài)時，要刷新模塊顯示，在矩形四個頂點處設置縮放特征點標志模塊的選中 狀態(tài)，在選中狀態(tài)下的模塊，可進行縮放，復制，剪切等操作。模塊處于移動 狀態(tài)時，要不斷更新模塊的位置，刷新設計界面，實現(xiàn)模塊移動的動態(tài)效果。 還定義一個畫圖函數(shù)負責模塊對象在圖形界面上的顯示。
管腳類中設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 設計過程中當前管腳與其它管腳的連接情況。
模塊類對象的工作原理是在被創(chuàng)建的時候，系統(tǒng)為模塊對象設置一個模 塊對象名，根據(jù)系統(tǒng)中記錄的待創(chuàng)建的模塊名到模塊庫中找到模塊相關信息初 始化模塊類對象的內部變量和屬性值，設置默認狀態(tài)值。在模塊類對象創(chuàng)建成 功之后，將模塊類對象加入模塊類對象鏈表。
3丄2模塊管理包括模塊類對象的創(chuàng)建和一些基本操作。
基本操作包括模塊類對象的復制，剪切，粘貼及模塊對象間的連接模塊 內部元件信息的修改。
模塊對象的復制，在系統(tǒng)中記錄下模塊對象的模塊名及模塊當前位置，并 存放到系統(tǒng)中的待粘貼模塊鏈表中。并將鼠標當前位置記錄下來。
模塊對象的剪切同模塊對象的復制，記錄下模塊對象的模塊名及模塊當前 位置，并存放到系統(tǒng)中的待粘貼模塊鏈表中，并記錄鼠標當前位置。同時在圖 形界面上擦除目標模塊的顯示。
模塊對象的粘貼，生成與待粘貼模塊鏈表表項同樣數(shù)量的模塊對象，并根 據(jù)記錄下的模塊名到模塊庫中査找相關模塊信息初始化模塊對象。模塊對象的 位置根據(jù)鼠標的相對位移和先前記錄的模塊對象位置進分析得到。
模塊對象間的連接與電路原理圖設計中元件的連接類似，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對應的內部元件所在網絡與 模塊B的管腳inl對應的內部元件所在網絡合并成一個網絡，網絡中的所有元 件都相互連接；模塊對象間管腳的連接是記錄在管腳的連接關系中的，當模塊A 的管腳in和模塊B的管腳inl連接時，系統(tǒng)會在模塊A管腳in的連接關系中記 錄下模塊B的名字及管腳inl的名字，同時在模塊B管腳inl的連接關系中記錄 下模塊A的名字及管腳in的名字。
模塊內部元件信息的修改，是指可根據(jù)需要修改模塊內部元件的封裝名或 類型名。
3.2實現(xiàn)連接線的管理是對連接線類對象的管理。
實現(xiàn)連接線類對象的初始化，在圖形界面上的顯示，及其它基本操作。連 接線類對象負責模塊與模塊間管腳連接關系的建立。 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。還設置了各種鼠標鍵盤事件 的處理函數(shù)。連接線類中設置了內部變量記錄了連接線端點信息，這是連接線 的繪制參數(shù)。規(guī)定線段名為連接線類對象的唯一標識。為連接線設置了起始端點選中，末尾端點選中，中間特征點選中，移動特征點選中，普通狀態(tài)5種狀 態(tài)。當處于起始端點選中時，可對連接線的起始端點位置進行調整。當處于末 尾端點選中時，可對連接線的末尾端點位置進行調整。當處于中間特征點選中 時，可對連接線的中間豎線位置進行調整。當處于移動特征點選中時，可對整 個連接線的位置進行調整。還定義一個畫圖函數(shù)負責連接線對象在圖形界面上 的顯示。
連接線對象的工作原理是在被創(chuàng)建的時候根據(jù)系統(tǒng)信息，初始化連接線 類對象的內部變量及默認狀態(tài)的設置，設置消息處理函數(shù)處理系統(tǒng)中的鼠標事 件和按鍵事件。在連接線類對象創(chuàng)建成功后，將其加入連接線類對象鏈表中。
3.2.2連接線管理實現(xiàn)連接線類對象的創(chuàng)建和一些基本操作。
基本操作包括連接線的復制，剪切，粘貼及與模塊對象管腳的連接。連 接線對象的復制，是記錄目標連接線的端點信息。連接線對象的剪切，是記錄 目標連接線的端點信息并取消目標連接線的顯示。連接線對象的粘貼，是將復 制或剪切的連接線顯示到鼠標選定位置。與模塊對象管腳的連接，是指在連接 線的起始端點或末尾端點與模塊某管腳位置相重或相近的時候，系統(tǒng)會為連接 線的端點與模塊的管腳建立連接；模塊對象間管腳的建立是通過連接線實現(xiàn)的， 如連接線linel的起始端與模塊對象A的管腳in連接，末端與模塊對象B的管 腳inl連接，則模塊對象A的管腳in與模塊對象B的管腳inl具有連接關系。
3.3圖形界面的管理是指模塊對象和連接線對象的顯示，以及界面的刷新。
由于在模塊對象或連接線對象的拖動過程中，有不斷的擦除和重畫動作， 即設計界面的刷新顯示。在這個過程中為防止圖形界面的閃爍，系統(tǒng)先將所有 模塊對象和連接線對象畫到一張與設計界面相同大小位圖，在將此位圖貼到設 計界面上實現(xiàn)模塊對象和連接線對象的顯示。
4.創(chuàng)建解析器，實現(xiàn)電路原理圖到電路板文件的映射，并且實現(xiàn)了元件的 預布局(步驟4)。
解析器主要通過系統(tǒng)中的模塊類對象鏈表分析并結合模塊庫文件，封裝庫 文件，將元器件信息及元器件間的連接信息寫入PCB文件，并實現(xiàn)元件的預布 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。首先通過模塊對象的 模塊名到模塊庫XML文件中獲取模塊內部元件名，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 是通過元件封裝名査詢封裝庫XML文件獲得。為實現(xiàn)元件的預布局如圖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。模塊內部元件的布局 結合了模塊庫中的預布局信息以及系統(tǒng)設定的模塊位置信息。元件的位置是通 過模塊位置加上模塊預布局中的相對位置。系統(tǒng)設定的模塊位置是根據(jù)模塊的 不同類型來為模塊分配位置的，相同類型的模塊放在一起。
4.2獲取元件間連接信息。
連接信息實際就是電路原理圖中的網絡信息，包括模塊內部的連接信息和 模塊間管腳的連接信息。模塊內部的連接信息是通過模塊品牌名及模塊功能名
查詢模塊庫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與模塊內部的某個網絡連接。在分析模塊間 管腳連接信息時，解析器不僅將有連接的管腳寫入同一網絡，還將管腳原來所 在網絡的管腳一起寫入同一網絡。
以上所述僅為本發(fā)明一個實施例，當不能以此限制本發(fā)明范圍，凡依據(jù)本 發(fā)明所做的結構上的變化、功能模塊的增刪，只要不失本發(fā)明的要義所在，都 應視為落入本發(fā)明保護范圍之內受到制約。
權利要求
1、一種模塊化硬件原理圖自動生成方法，其特征在于，包括以下步驟(1)創(chuàng)建模塊庫，實現(xiàn)電路功能模塊信息的存儲。(2)創(chuàng)建封裝庫，實現(xiàn)元件封裝信息的存儲。(3)創(chuàng)建電路原理圖設計界面，實現(xiàn)電路功能模塊的拖放及模塊間連接關系的建立。(4)創(chuàng)建解析器，實現(xiàn)電路原理圖到電路板文件的映射，并且實現(xiàn)了元件的預布局。
2、 根據(jù)權利要求l所述模塊化硬件原理圖自動生成方法，其特征在于，所述步驟(1)具體如下(A) 為電路功能模塊命名，作為模塊的唯一標識。(B) 實現(xiàn)電路功能模塊原理圖對應網絡表文件的導入，并將文件信息中的 元件信息和網絡信息解析出來。(C) 實現(xiàn)模塊管腳的定制，包括管腳數(shù)，管腳名的設置。(D) 模塊電路預布局是設置模塊內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設計中對元件預布局 上。(E) 設置模塊類型，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，網絡信息，管腳信息，預布局信 息，類型信息寫到一個XML節(jié)點中，并存入系統(tǒng)的模塊庫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生成方法，依次創(chuàng)建模塊庫、封裝庫、電路原理圖設計界面和解析器，模塊庫中存放的是已有成熟穩(wěn)定的電路功能模塊的內部元件信息及網絡表信息。封裝庫中存放的是各種元器件的電路板封裝信息。解析是對用戶設計的原理圖中各模塊的連接關系進行分析，并結合圖中電路模塊的信息，生成電路板圖文件，實現(xiàn)硬件電路板圖的自動生成；本發(fā)明通過復用已有成熟穩(wěn)定的電路功能模塊，實現(xiàn)電路的快速設計，并且提高了電路設計的可靠性和有效性。
文檔編號G06F17/50GK101567028SQ20091009915
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權日2009年6月1日
發(fā)明者義 嚴, 良 李, 趙建勇, 鄔惠峰 申請人:杭州電子科技大學