DE10230135B4

DE10230135B4 - Verfahren und System zur Erstellung eines Entwurfs und Sicherstellen der Verbindung mehrerer gedruckter Schaltungsplatinen

Info

Publication number: DE10230135B4
Application number: DE10230135A
Authority: DE
Inventors: Michael John Loveland Erickson; Paul J. Fort Collins Mantey; John S. Fort Collins Atkinson
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: US20030023944A1; DE10230135A1; US20040031012A1; US6898775B2; US6629307B2; JP2003076731A

Abstract

Verfahren zur Erstellung eines Entwurfs und Sicherstellung der Verbindung mehrerer gedruckter Schaltungsplatinen (32) eines Produktes, mit folgenden Schritten:
Übernahme einer Abbildungsdatei (16), die definiert, wie ein Signal einem Anschlussstift einer Verbindung zugeordnet ist;
Entwerfen einer ersten Schaltungsplatine (32A) des Produktes durch eine computergestützte Entwurfssoftware;
Entwerfen einer zweiten Schaltungsplatine (32B) des Produktes durch eine computergestützte Entwurfssoftware;
Festlegen einer oder mehrerer Pinbelegungen einer ersten Verbindung (33A) der ersten Schaltungsplatine (32A) auf der Basis der Abbildungsdatei (16); und
Festlegen von Pinbelegungen einer zweiten Verbindung (33B) der zweiten Schaltungsplatine (32B), die für eine Verbindung mit der ersten Verbindung ausgelegt ist, basierend auf der Abbildungsdatei.

Description

Ein Konstruieren eines üblichen elektronischen Produktes beinhaltet den Entwurf und die Herstellung einer gedruckten Schaltungsplatine. Verbinder zu der Schaltungsplatine werden einzeln erzeugt, um ein schnittstellenmäßiges Verbinden mit anderen Schaltungsplatinen und Signalen unterzubringen. Oft werden die Anschlußstifte eines Verbinders durch entsprechende Anschlußstiftnummern identifiziert. Diese gedruckten Schaltungsplatinen werden durch Ingenieure verifiziert, um eine Geometrie, Ausrichtung und Anschlußstiftnummerzuordnung sicherzustellen: die Geometrie- und die Ausrichtungsverifizierung beinhalten die physikalischen Attribute von Schaltungsplatine und Teilen, wobei die Anschlußstiftnummerverifizierung ein manuelles Verfolgen von Signalpfaden durch die Anschlußstifte der Verbinder und durch die darunterliegenden Schaltungsplatinen beinhaltet.
Da Signalnamen oft von einer Schaltungsplatine zu der nächsten variieren, und da die Verbindungen zu einer bestimmten Platine sehr dicht und komplex sein können, sind die Verifizierungen, die Signal- und Anschlußstiftzuordnungen umfassen, immer schwieriger geworden. Fehler bei der Anschlußstiftzuordnung oder bei Signalzuordnungen zu Anschlußstiften werden bei schematischen Überprüfungen, insbesondere bei immer größeren Verbindern, die bei gedruckten Schaltungsplatinen verwendet werden, leicht übersehen. Bei der Entwicklung großer Systeme des Typs, die viele Platinen umfassen, betrifft eines der häufigsten Probleme die falsche Verbindung von Signalen zwischen Platinen.

Aus der DE 3514264 A1 ist ein Vielfachschaltelement zum Verbinden einer Mehrzahl von Mehrfachbussen bekannt. Eine Mehrzahl von Platinen ist in eine Verdrahtungsplatine gesteckt, wobei drei Reihen von Steckern für jede Platine vorgesehen sind, die jeweiligen Bussen zugeordnet sind. Der mittlere Bus ist für einen Datenaustausch, während die beiden anderen Busse einem Benutzter frei zur Verfügung stehen. Um eine Verbindung der beiden anderen Busse zu ermöglichen, ist das Vielfachschaltelement vorgesehen, das unter Verwendung von Steckerleisten in die Rückseite der Verdrahtungsplatine gesteckt werden kann, wobei eine erste Reihe von Buchsen des Vielfachschaltelements mit einem ersten der Busse verbunden ist, während eine zweite Reihe von Buchsen mit einem zweiten der Busse verbunden ist.

Die DE 19826645 C2 befasst sich mit einem automatischen Verdrahtungsverbindungsgerät, das eine Matrixplatine aufweist, in der eine Vielzahl von Kreuzungsstellenlöchern auf einer zweidimensionalen Grundlage in einer vorbestimmten Anordnungsteilung angeordnet sind, um Signalpfade gemäß dem Einführen und Herausziehen von Verbindungsstiften hinsichtlich der Vielzahl der Kreuzungsstellenlöcher zu bilden. Das Einführen und Herausziehen der Verbindungsstifte erfolgt über einen Stifteinführ- und -herausziehkopf, der durch einen Stifteinführ- und -herausziehroboter verschiebbar ist. Eine Sensorvorrichtung zur Ermittlung der Position des Stifteinführ- und -herausziehroboters unter Verwendung von Positionsdetektionsmarken ist vorgesehen.

Walter Uhl, u.a. "Einsatz eines Datenverarbeitungssystems zum Erstellen von Verdrahtungsunterlagen", in BBC-Nachrichten 1968, Jg. 50, Heft 1 Januar, Seiten 12 bis 16, beschreiben ein Rechenprogramm zum automatischen Erstellen von Verdrahtungsunterlagen für Schaltanlagen. Das Programm erzeugt Listen, nach denen Schaltfelder im Werk verdrahtet werden. Daten, die Verbindungsmaterialien, Verdrahtungsbedingungen, Schaltgeräte und ihre Eingabeorte und die auszuführenden Verbindungen angeben, werden dem Programm durch Lochkarten zur Verfügung gestellt. Ausgehend von diesen Daten werden Werkstattlisten, Bauschaltpläne mit Außengeräteverbindungen und Kabelzusammenstellung, und eine Liste von Fehlermeldungen und Hinweisen ausgegeben.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zu schaffen, die ein Zuordnen von Pinbelegungen bzw. Anschlußstiftzuordnungen über mehrere gedruckte Schaltungsplatinen eines Produktes und ein Sicherstellen einer richtigen Verbindung zwischen mehreren Schaltungsplatinen erleichtern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder ein System gemäß Anspruch 6 gelöst.

Bei einem anderen Aspekt kann das Verfahren die Schritte des Aktualisierens von Entwurfscharakteristika, die Pinbelegungen bzw. Anschlußstiftzuordnungen eines ersten Verbinders der ersten gedruckten Schaltungsplatine umfassen, durch die computergestützte Entwurfssoftware und des Aktualisierens von Anschlußstiftzuordnungen der Abbildungsdatei, um Anschlußstiftzuordnungen eines zweiten Verbinders der zweiten gedruckten Schaltungsplatine neu zuzuordnen, umfassen. Aktualisierungen können auch an einem zweiten Verbinder der zweiten gedruckten Schaltungsplatine mit einer ähnlichen Aktualisierungsneuzuordnung von Anschlußstiftzuordnungen bei einem ersten Verbinder der ersten gedruckten Schaltungsplatine durchgeführt werden.

Bei einem anderen Aspekt ist die Abbildungsdatei aus Eingaben durch eine Benutzerschnittstelle, die über ein Netz mit einer oder mehreren Arbeitsstationen gekoppelt ist, definiert.

Das Verfahren kann ferner den Schritt des Bildens einer Abbildungsdatei für eine oder mehrere Signalverbindungen der ersten gedruckten Schaltungsplatine umfassen. Das Verfahren kann ferner den Schritt des Zuordnens von Signalverbindungen der zweiten gedruckten Schaltungsplatine basierend auf der Abbildungsdatei umfassen.

Bei einem weiteren Aspekt ist ein System zum Sicherstellen von Anschlußstiftzuordnungen zwischen Systemplatinenverbindungen gedruckter Schaltungsplatinen vorgesehen. Eine Mehrzahl von Softwarekonfigurationsdateien definiert Verbindungen einer Mehrzahl gedruckter Schaltungsplatinen. Zumindest eine Abbildungsdatei korreliert Anschlußstiftzuordnungsattribute zwischen den Softwarekonfigurationsdateien. Ein Verarbeitungsabschnitt verarbeitet die Konfigurationsdateien und die Abbildungsdatei, um Platinenschaltbilder für die Mehrzahl von gedruckten Schaltungsplatinen mit einer gemeinsamen Anschlußstiftzuordnung für die Verbindungen jeder der gedruckten Schaltungsplatinen zu erzeugen.

Bei einem Aspekt koppelt eine gemeinsame Benutzerschnittstelle eine oder mehrere Benutzerstationen, um Entwurfsinformationen in die Konfigurationsdateien einzugeben.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein System zum Entwerfen von Schaltungsplatinen, das eine Anschlußstift- und Signalzuordnung über Verbinder sicherstellt, gemäß der Erfindung; und
2 ein Flußdiagramm, das Verfahren zum Entwerfen von Schaltungen mit einer Anschlußstift- und Signal zuordnungsintegrität gemäß der Erfindung darstellt.
1 zeigt ein System 10 der Erfindung zum Entwerfen und Herstellen gedruckter Schaltungsplatinen, zugeordneter Rückwandplatinen und Verbinder bei komplexen elektrischen Produkten. Das System 10 sorgt für einen computergestützten Entwurf dieser Komponente durch ein Verarbeiten einer Mehrzahl von Symboldateien 12, einer Mehrzahl von Geometriedateien 14 und zumindest einer Abbildungsdatei 16. Ein Verarbeitungsabschnitt 20 integriert Dateien 12, 14, 16, um den Entwurf einer Schaltungsplatine bzw. einer Rückwandplatine 32, 34 zu erzeugen. Konstruktionsentwerfer geben Anforderungen an das System 10 durch eine Benutzerschnittstelle 22 und üblicherweise durch eine oder mehrere verbundene Benutzerstationen (z.B. Personalcomputer) 30 ein. Entwürfe 32, 34 können mit einem Layoutsystem 40 integriert sein, um physikalische Schaltungsplatinen und Rückwandplatinen entsprechend den Entwürfen 32, 34 zu erzeugen. Das System 40 kann zum Beispiel einen Eingang 41 liefern, um ein Produkt 48 aus den Entwürfen 32, 34 zu erzeugen.
Die Symboldateien 12 stellen einen oder mehrere Teile des Entwurfs 32 dar. Die Symboldatei 12A kann zum Beispiel einen Verbinder 33A in dem Entwurf 32A darstellen, wobei ein Symbol 12B einen Verbinder 33B in einem Entwurf 32B darstellen kann. In den Symboldateien 12A, 12B werden Anschlußstifte auf einem Symbol durch Anschlußstiftnamen und, falls erwünscht, durch Anschlußstiftnummern beschrieben, die dieselbe einem Anschlußstift in einer Geometriedatei (unten beschrieben) zuordnen. Es ist für Fachleute ersichtlich, daß zusätzliche Symboldateien 12 in dem System 10 eingeschlossen sein können, und dies üblicherweise auch sind, um zusätzliche Teile in den Entwürfen 32 darzustellen.
Die Geometriedateien 14 repräsentieren physikalische Aspekte eines oder mehrerer Teile der Entwürfe 32 und stellen übli cherweise auch Schaltungsplatinenattribute dar, die erforderlich sind, um diese Teile unterzubringen. Eine Geometriedatei 14A kann zum Beispiel physikalische Charakteristika eines Verbinders 33A und die physikalischen Attribute für den Verbinder 33A mit dem zugrundeliegenden Schaltungsplatinenentwurf 32A darstellen, wobei eine Geometriedatei 14B physikalische Charakteristika eines Verbinders 33B und die physikalischen Attribute für den Verbinder 33B mit dem zugrundeliegenden Schaltungsplatinenentwurf 32B darstellen kann. Für Fachleute sollte es ersichtlich sein, daß zusätzliche Geometriedateien 14 in dem System 10 enthalten sein können, und dies üblicherweise auch sind, um zusätzliche Teile in den Entwürfen 32 darzustellen.
Die Abbildungsdatei 16 bindet die Darstellungen von Symbol- und Geometriedateien 12, 14 aneinander, indem sie Anschlußstiftnamen (und Anschlußstiftnummern) an physikalische Anschlußstiftgeometrien bindet, die die Entwürfe 32 darstellen. Zusätzliche Abbildungsdateiein 16 können in dem System 10 enthalten sein, und sind dies üblicherweise auch, um eine Abbildung zwischen zusätzlichen Teilen in den Entwürfen 32 zu ermöglichen.
1 stellt zwei Schaltungsplatinenentwürfe 32A, 32B und einen einzelnen Rückwandplatinen-Entwurf 34 dar. Für Fachleute auf diesem Gebiet sollte es jedoch ersichtlich sein, daß die Anzahl von Platinenentwürfen 32 und Rückwandplatinen-Entwürfen 34 darstellend und nicht einschränkend ist. Beispielhaft können Platinenentwürfe 32A, 32B mit der Rückwandplatine 34 zur letztendlichen Verwendung in einem einzelnen Produkt gekoppelt sein. Ein Ingenieur an einer Benutzerstation 30A kann eine Entwurfsverantwortung für den Schaltungsplatinenentwurf 32A haben, wobei ein Ingenieur an einer Benutzerstation 30B eine Entwurfsverantwortung für den Entwurf der Schaltungsplatine und der Rückwandplatine 32B, 34 haben kann. Das System 10 wird betrieben, um das Entwurfsverfahren zu rationalisieren, um eine korrekte Anschlußstiftzuordnung und Signalkompatibilität zwischen Entwürfen 32, 34 sicherzustellen.
Beispielhaft erzeugt das System 10 Symbole für die Verbinder 33A, 33B in den Platinenentwürfen 32A, 32B. Vorzugsweise werden die gleichen Symbolanschlußstiftnamen über die Entwürfe 32A, 32B verwendet. Dies stellt sicher, daß gemeinsame Signale durch die Platinenentwürfe 32A, 32B geeignet abgebildet werden. Wenn zum Beispiel ein Symbol „A" auf den Anschlußstift „A1" auf dem Platinenentwurf 32A abgebildet wird, wird vorzugsweise die gleiche Nomenklatur bei dem Design 32B verwendet, so daß das Signal A in dem gesamten resultierenden Platinen-Layout abgebildet ist. Das System 10 berücksichtigt auch einen Benutzerfehler, zum Beispiel, wenn ein Ingenieur an der Station 30A eine Abbildungsdatei 16 einführt, um das Signal A auf den Anschlußstift „A2" in dem Platinenentwurf 32A abzubilden, wobei er dasselbe auf den Anschlußstift A1 abbilden hätte sollen, wobei dann das Signal A trotzdem ähnlich in dem Entwurf 32B abgebildet wird (Abbilden des Signals A auf den Anschlußstift A2), wobei das resultierende Signal korrekt zwischen den Platinenentwürfen 32A, 32B gekoppelt wird.
2 zeigt einen Entwurfsfluß 50, der geeignet zum Entwerfen größerer Systeme oder Produkte ist, die Schaltungsplatinen und Verbinder beinhalten. Der Entwurfsfluß 50 stellt zum Beispiel dar, wie ein Produkt 48, 1, unter Verwendung eines Systems 10 der Erfindung entworfen werden kann. Ein Schritt 52 ist der Dateneintragsschritt. In Schritt 52 geben Entwurfsingenieure Charakteristika über den Produktentwurf in das System 10 zum Beispiel durch die Benutzerschnittstelle 22 ein. In Schritt 52 werden zum Beispiel die Signale, die zur Verbindung zwischen Platinen erforderlich sind (zum Beispiel dargestellt durch Entwürfe 32, 1), in eine Liste eingegeben. Danach bestimmt bei einem Schritt 54 eine Modellerzeugung die Größe und den Typ der erforderten Verbinder. Beispielhaft führt der Verarbeitungsabschnitt 20 den Modellerzeugungsschritt 54 beim Bestimmen der Größe und des Typs der Verbinder 33A, 33B basierend auf Eingängen (zum Beispiel Schritt 52), die Dateien 12, 14 bilden, durch. Der Modellerzeugungsschritt 54 kann auch Leistungsanforderungen und Ersatzanschlußstiftprozentsätze, falls dies erwünscht ist, bestimmen. Wenn Platinenabmessungen und Verbindungsorte als Eingabe bei Schritt 52 eingegeben werden, kann der Modellerzeugungsschritt 54 auch die mechanischen Daten für eine Paßanalyse erzeugen. Ferner kann, wenn bei Schritt 52 bestimmte Daten hinsichtlich der Teile eingegeben werden, die Signale und Busse auf jeder Seite des Verbinders verbinden, der Modellerzeugungsschritt 54 eine Pinbelegung dessen bestimmen, wie diese Signale Anschlußstiften des Verbinders zugeordnet sind.
Nach einem Dateneintrag erzeugt deshalb der Modellerzeugungsschritt 54 Symbole, Abbildungsdateien, Geometrien von bekannten Teilen und mechanische Daten. In einem Schritt 56 werden diese in den elektrischen und/oder mechanischen Entwurf einzelner Schaltungsplatinen integriert. Als Vergleich verwendet der Verarbeitungsabschnitt 20 die Dateien 12, 14, 16, um Entwürfe 32 basierend auf einem Eingang an die Benutzerschnittstelle 22 zu erzeugen. In 2 stellt Schritt 56 den Schritt des Integrierens mehrerer Entwürfe 32 in einen einzelnen System- oder Produktentwurf dar.
Der Modellerzeugungsschritt 54 und der Integrierungsschritt 56 sorgen so für eine schematische Erzeugung, die dem Entwurf des elektronischen Teils, zum Beispiel dem Layout einer gedruckten Schaltungsplatine, einschließlich Komponentenorte und Signalleitung, zugeordnet ist. Veränderungen an dem Entwurf können bei einem Schritt 58 mechanische Merkmale und/oder eine elektrische Verbindung zwischen Schaltungsplatinen beeinflussen. Wenn eine Veränderung in Schritt 58 durchgeführt wird, stellen Eingänge an das System (zum Beispiel Eingänge an die Schnittstelle 22, 1) sicher, daß der Prozessorabschnitt 20 die Entwurfsveränderungen an alle betroffenen Platinen verteilt, wobei diese Schritte unter Umständen keine persönliche Interaktion durch die elektrischen Entwerfer erfordern. Entwurfsveränderungen pflanzen sich durch die Entwicklung des Produktes 48 fort, wobei ein Modellneuerzeugungsschritt 60 eine Kohärenz des Systemebenenentwurfs nach Entwurfsveränderungen in Schritt 58 beibehält. Ein Schritt 62 stellt eine nachfolgende Integration des elektrischen und/oder mechanischen Entwurfs dar, was aus Veränderungen bei Schritt 58 resultiert. Der Prozeß kann wie durch einen Pfeil 63 dargestellt wiederholt werden, bis der Entwurfsprozeß mit einem fertigen Produkt, Schritt 64, abgeschlossen ist.

Claims

Verfahren zur Erstellung eines Entwurfs und Sicherstellung der Verbindung mehrerer gedruckter Schaltungsplatinen (32) eines Produktes, mit folgenden Schritten: Übernahme einer Abbildungsdatei (16), die definiert, wie ein Signal einem Anschlussstift einer Verbindung zugeordnet ist; Entwerfen einer ersten Schaltungsplatine (32A) des Produktes durch eine computergestützte Entwurfssoftware; Entwerfen einer zweiten Schaltungsplatine (32B) des Produktes durch eine computergestützte Entwurfssoftware; Festlegen einer oder mehrerer Pinbelegungen einer ersten Verbindung (33A) der ersten Schaltungsplatine (32A) auf der Basis der Abbildungsdatei (16); und Festlegen von Pinbelegungen einer zweiten Verbindung (33B) der zweiten Schaltungsplatine (32B), die für eine Verbindung mit der ersten Verbindung ausgelegt ist, basierend auf der Abbildungsdatei.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner die Schritte des Aktualisierens von Entwurfscharakteristika, die Pinbelegungen eines ersten Verbinders (33A) der ersten gedruckten Schaltungsplatine (32A) umfassen, durch die computergestützte Entwurfssoftware, und des Aktualisierens der Abbildungsdatei, um Pinbelegungen eines zweiten Verbinders (33B) der zweiten gedruckten Schaltungsplatine (32B) neu zuzuordnen, aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner die Schritte des Aktualisierens von Entwurfscharakteristika, die Pinbelegungen eines zweiten Verbinders (33B) der zweiten gedruckten Schaltungsplatine (32B) umfassen, durch die computergestützte Entwurfssoftware und des Aktualisierens der Abbildungsdatei, um Pinbelegungen eines ersten Verbinders (33A) der ersten gedruckten Schaltungsplatine (32A) neu zuzuordnen, aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner den Schritt des Eingebens der Abbildungsdatei (16) durch eine Benutzerschnittstelle (22), die über ein Netz mit einer oder mehreren Benutzerstationen (30) gekoppelt ist, aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner einen Schritt des Bildens der Abbildungsdatei (16) durch die computergestützte Entwurfssoftware aufweist.
Vorrichtung zur Erstellung eines Entwurfs mehrerer gedruckter Schaltungsplatinen, wobei Pinbelegungen mindestens einer Verbindung zwischen gedruckten Schaltungsplatinen (32) sichergestellt werden, mit folgenden Merkmalen: Softwarekonfigurationsdateien (12, 14), die zumindest eine Verbindung zwischen einer Mehrzahl gedruckter Schaltungsplatinenentwürfe (32) definieren; zumindest einer Abbildungsdatei (16), die definiert, wie ein Signal einem Anschlussstift einer Verbindung zugeordnet ist; und einem Verarbeitungsabschnitt (20) zum Verarbeiten der Konfigurationsdateien (12, 14) und der Abbildungsdatei (16), um Platinenschaltbilder für die Mehrzahl gedruckter Schaltungsplatinenentwürfe (32) zu erzeugen, wobei Pinbelegungen einer ersten Verbindung (33A) ei nes ersten Entwurfs (32A) einer gedruckten Schaltungsplatine und Pinbelegungen einer zweiten Verbindung (33B) eines zweiten Entwurfs (32B) einer gedruckten Schaltungsplatine, die für eine Verbindung mit der ersten Verbindung ausgelegt ist, auf der Basis der Abbildungsdatei (16) festgelegt werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 6, das ferner eine Benutzerschnittstelle (22) zum Koppeln mit einer oder mehreren Benutzerstationen, die verwendet werden, um Entwurfsinformationen in die Konfigurationsdateien einzugeben, aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, das ferner ein Netz aufweist, das die Benutzerstationen mit der Benutzerschnittstelle (22) koppelt.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Softwarekonfigurationsdateien (12, 14) Symboldateien aufweisen, die Teile in der Mehrzahl gedruckter Schaltungsplatinen darstellen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei dem die Softwarekonfigurationsdateien (12, 14) Geometriedateien aufweisen, die physikalische Attribute der Teile repräsentieren.