如何在Altium Designer中實現(xiàn)管腳交換

PCB Layout的時候，經(jīng)常會遇到網(wǎng)絡(luò)互相交叉，導致布線不順暢或者必須添加過孔的情況。如下圖所示，左邊是原理圖同步到PCB后的實際情況，右邊是希望達到的效果。

這個時候，如果器件的管腳允許內(nèi)部交換（比如GPIO或者邏輯器件功能相同的Pin角），Layout工程師通常會手動修改焊盤上的網(wǎng)絡(luò)，使布線盡可能簡化，避免繞彎或過孔。

有些空間小、密度高的復雜設(shè)計，通常使用多管腳的FPGA或MCU。這種情況下如果不優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，布線幾乎是無法完成的。但調(diào)整的過程卻需要花費大量的時間，且極易導致錯誤，比如調(diào)整了不該調(diào)整的管腳、原理圖PCB不同步等。

Altium Designer提供了強大的管腳交換功能，使工程師可以輕松應(yīng)對以上情況。

看下如何實現(xiàn)管腳交換：

設(shè)置可進行管腳交換的器件

在PCB中雙擊需要進行管腳交換的器件，在屬性對話框中勾選“Enable Pin Swaps”選項

設(shè)置交換管腳的組別

在原理圖編輯界面下點擊Tools>Configure Pin Swapping或者PCB編輯界面下點擊Tools>Pin/Part Swapping>Configure進入Configure Swapping Information對話框。

雙擊需要交換管腳的器件進入Configure Pin Swapping對話框，在Pin Group列將允許交換的管腳設(shè)為同一個Group。

如下圖，管腳164,165,166,167,168被設(shè)為相同的GPIO_1組，允許交換。

執(zhí)行交換（方法1）

在PCB編輯器中選擇Tools>Pin/Part Swapping>Interactive Pin/NetSwapping命令。

可以交換的管腳會自動高亮，用鼠標選擇需要交換的管腳。

點擊需要交換的管腳后（圖中為167），可交換的管腳會高亮。點擊可交換的管腳完成網(wǎng)絡(luò)交換。

執(zhí)行交換（方法2）

方法1主要針對焊盤上的Net交換。方法2支持在布線過程中直接完成管腳上的網(wǎng)絡(luò)交換，更為便捷。

具體操作方法：

Place Track(快捷鍵PT)進行正常布線操作。如下圖，理論上講，HA15網(wǎng)絡(luò)只能與相同的網(wǎng)絡(luò)的Pad（Pin 166）相連。但由于164～168屬于同一個可交換的Group，布線器允許HA15的網(wǎng)絡(luò)與164，165，167，168的管腳相連。圖中顯示網(wǎng)格狀的Track都可以與HA15網(wǎng)絡(luò)連接。

注意：必須要從Pad上引出一小段Track才可以直接連接，不支持直接與不同網(wǎng)絡(luò)的Pad連接。

當導線靠近支持交換的網(wǎng)絡(luò)時，會自動吸引。如下圖，HA15與HA19是不同的Net，但仍可以完成連接。

完成連接后，167，166管腳上的HA15，HA19網(wǎng)絡(luò)自動進行了交換。同時連接中生成了一個subnet對象，用來標識發(fā)生的連接。Subnet本質(zhì)就是Track，但具有特殊的屬性，可以在PCB Filter中使用“IsSubnet”的Query語句查詢到PCB中所有的Subnet。

將更改推送到原理圖

點擊Design>Update Schematics in XXX可以通過ECO直接將變化推送到原理圖。

這里需要值得注意的是，如果要進行管腳交換，原理圖中的連接務(wù)必使用網(wǎng)絡(luò)標簽(Net Label)的形式，不要使用硬線連接。在同步過程，AD會自動調(diào)整Net Label的位置，如果使用硬線連接，網(wǎng)絡(luò)的邏輯關(guān)系就會發(fā)生錯誤。

如果一定需要在硬線連接的情況下進行管腳交換，也有一種不推薦的方法。在Project Options中，確認“Changing Schematic Pins”被選中。

當PCB中的管腳交換信息同步到原理圖時，AD會交換schematic symbol上管腳的位置，而不是交換網(wǎng)絡(luò)標簽。這么做其實修改了原理圖符號本身，不推薦使用。

自動管腳/網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化器

除了手動調(diào)整管腳/網(wǎng)絡(luò)之外，AD還提供了自動管腳/網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化功能。定義完成可交換的組別后，點擊Tools>Pin/Part Swapping>Automatic Net/Pin Optimizer...執(zhí)行自動優(yōu)化操作。它會基于逃逸式布線層的匹配、最短的曼哈頓走線距離、每一層上最少數(shù)量的飛線交叉來分配網(wǎng)絡(luò)。

下圖為優(yōu)化前后的對比：