Введение

В предлагаемом вашему вниманию тест-драйве на примере выполнения проекта простой печатной платы рассматриваются основные приемы проектирования в среде Altium Designer.

В качестве электронного устройства для создания учебного проекта использована конструкция пульта дистанционного управления (ПДУ) для цифровой фотокамеры. Идея конструкции, использованной в тест-драйве, принадлежит Леониду Ивановичу Ридико и опубликована в сети Интернет (eldigi.ru, caxapa.ru).

Интерфейс Altium Designer

Altium Designer позволяет выполнять все задачи в рамках единой программной среды Design Explorer (DXP), которая запускается одновременно с запуском программы и предоставляет интерфейс работы со всеми редакторами.

Окно Altium Designer (рис. 1) содержит следующие основные элементы:

  1. системное меню и панели инструментов, наполнение и состав которых меняются в зависимости от типа активного документа;
  2. вспомогательные панели, которые имеют несколько режимов отображения;
  3. рабочая область;
  4. интегрированная поддержка Altium Designer, обеспечивающая доступ к страницам встроенной справки и ресурсам, расположенным в сети Интернет (Altium Wiki).
Рис. 1. Интерфейс Altium Designer
Рис. 1. Интерфейс Altium Designer

Интуитивно понятный и динамический пользовательский интерфейс Altium Designer может индивидуально настраиваться под требования конкретного пользователя.

Отличительной особенностью Altium Designer является возможность переключения интерфейса на русский язык. Для этого необходимо активировать настройку Use localized resources на вкладке System-General диалогового окна Preferences (рис. 2). Диалоговое окно вызывается командой DXP/Preferences.

Рис. 2. Переход интерфейса на русский язык
Рис. 2. Переход интерфейса на русский язык

В данном материале используется английский интерфейс.

Создание нового проекта

Запустите систему Altium Designer, выбрав ее в списке установленных программ меню Пуск.

  1. Прежде всего необходимо создать новый проект печатной платы (PCB Project).

    Проект Altium Designer представляет собой служебный файл, содержащий ссылки на документы, имеющие отношение к данному устройству, и обеспечивающий доступ к ним в рамках среды DXP.

    Выберите команду меню File/New/Project/PCB Project.

    В результате выполнения этой команды в панели Project, расположенной в правой части рабочего окна, появится только что созданный проект с именем по умолчанию PCB_Project1.PrjPcb (рис. 3).

    Рис. 3. Проект в Altium Designer
    Рис. 3. Проект в Altium Designer
  2. Переименуйте файл проекта с помощью команды меню File/Save Project As.

    Появится окно, в котором надо указать новое имя проекта и его местоположение на диске. В нашем примере новое имя проекта RCU.PrjPcb (рис. 4), директория хранения С:test-driveAltium DesignerRCU. Далее нажимаем кнопку Save (Сохранить).

  3. Окно Projects примет вид, показанный на рис. 4.
    Рис. 4. Переименование проекта
    Рис. 4. Переименование проекта

Теперь нам предстоит создать файл схемы пульта управления и добавить его в пустой проект.

Создание нового листа принципиальной схемы

Для создания новой схемы необходимо выполнить следующие действия:

  1. 1. Выполните команду меню File/New/Schematic или щелкните правой кнопкой мыши на имени проекта и выберите в контекстном меню команду Add New to Project/Schematic (рис. 5).
    Рис. 5. Создание листа принципиальной электрической схемы
    Рис. 5. Создание листа принципиальной электрической схемы

    На рабочем столе появится новый лист схемы с именем по умолчанию Sheet1. SchDoc, который будет добавлен в дерево проекта в категорию Source Documents на панели Projects (рис. 6).

    Рис. 6. Добавление листа принципиальной электрической схемы
    Рис. 6. Добавление листа принципиальной электрической схемы
  2. Новую схему, как и в случае с проектом, необходимо сохранить с новым именем в папке проекта с помощью команды меню File/Save as или аналогичной команды в контекстном меню. В появившемся окне следует указать папку С:test-driveAltium DesignerRCU и новое имя документа — в нашем случае RCU_Scheme.SchDoc.
    Дерево проекта будет иметь вид, показанный на рис. 7.
    Рис. 7. Структура проекта
    Рис. 7. Структура проекта

    Прежде чем приступать к созданию схемы, необходимо выполнить настройку рабочей области.

Смена шаблона

По умолчанию лист схемы открывается в дюймовой системе координат и на форматке, не соответствующей требованиям ГОСТ.

Для быстрого задания необходимых параметров схемы можно использовать заранее созданные шаблоны. Шаблоном называется лист принципиальной схемы с форматкой и установленными параметрами, сохраненный с расширением .DOT.

  1. Смена шаблона осуществляется с помощью команды Design/Project Templates/Choose a File. В появившемся диалоговом окне укажите файл шаблона A4_1_portrait_ru.SchDot, который находится в папке С: test-driveAltium Designer Templates.
  2. В окне Update Template (рис. 8) устанавливаются опции обновления шаблона. Выберите опцию обновления только для текущего документа — Just this document и обновление всех параметров предыдущего шаблона на параметры нового — Replace all parameters.
    Рис. 8. Окно Update Template
    Рис. 8. Окно Update Template

    После выполнения команд лист схемы примет вид, показанный на рис. 9.
    Рис. 9. Лист принципиальной электрической схемы
    Рис. 9. Лист принципиальной электрической схемы
  3. Теперь следует заполнить параметры документа.
    Выполните команду Design/Document Options, после чего откроется окно настроек листа схемы. Перейдите на вкладку Parameters (рис. 10).
    Рис. 10. Заполнение параметров документа
    Рис. 10. Заполнение параметров документа
  4. В колонке Value указываем истинное значение перечисленных в таблице параметров (табл. 1).
Параметр Описание параметра Пример значения параметра (Value)
ApprovedBy Утвердил Егоров
Auhtor Разработал Булгакова
CheckedBy Проверил Илюкин
CompanyName Название организации ЗАО Нанософт
DocumentNumber Децимальный номер ТЕСТ-ДРАЙВ.001
DrawnBy Нормоконтроль Иванов
Engineer Технологический контроль Петров
MainDevice Первичная применяемость ТЕСТ-ДРАЙВ
Title Наименование устройства Пульт ДУ

Угловой штамп схемы после заполнения значений параметров показан на рис. 11.

Рис. 11. Штамп схемы
Рис. 11. Штамп схемы
  1. 5. Сохраните изменения в схеме командой File/Save.
  2. Сохраните изменения в проекте. Нажмите кнопку Project в верхней части панели Projects и выполните команду Project/Save Project.

Описание проектируемой схемы

В качестве электронного устройства для создания учебного проекта использована конструкция пульта дистанционного управления (ПДУ) для цифровой фотокамеры.

С помощью пульта осуществляется дистанционное управление цифровой фотокамерой при съемке автопортретов, макросъемке, съемке со штатива или в других случаях, когда недопустимы даже незначительные сотрясения камеры.

Принцип работы устройства

Нажатием кнопки микроконтроллер (МКК), расположенный в пульте, выводится из режима энергосбережения (POWER DOWN) после чего посредством встроенной программы генерирует и передает определенную последовательность инфракрасных (ИК) импульсов, направленную на приемник фотокамеры. В результате на фотокамере срабатывает затвор. После отпускания кнопки МКК снова переходит в режим энергосбережения.

Схема устройства показана на рис. 12, а перечень ее элементов приведен в таблице 2.

Рис. 12. Схема устройства
Рис. 12. Схема устройства
Поз.
обознач.
Описание Наименование
в библиотеке
C1 Конденсатор танталовый электролитический
100 мкФ 6,3 В
Polar Capacitor
C2 Чип конденсатор 0805−50 В-100 нФ ±10% Capacitor
D1 Резисторная сборка SMD 1206 CAY16−330J4 ResArray_4
D2 Микроконтроллер AVR Atmel ATtiny12L-4SC ATtiny12L-4SC
GB1 Батарея литиевая CR2025 3 В d = 20 мм h= 2,5 ммг Battery
R1,R2 Керамический чип резистор 0805−33 Ом-0,125 Вт Resistor
SB1 Тактовая кнопка DTSM-3−2 SB
VD1 Светодиод Kingbright WP7113F3C LED

Подключение библиотек и поиск компонентов

Перед началом создания схемы нужно найти компоненты, используемые в схеме, и подключить библиотеки, которые их содержат. Работа с библиотеками осуществляется с помощью панели управления библиотеками Libraries.

  1. Вызовите панель Libraries, нажав кнопку System/Libraries в правом нижнем углу рабочей области.
  2. В верхней части панели нажмите кнопку Libraries. Появится диалоговое окно Available Libraries, где отображаются доступные библиотеки.
  3. На вкладке Installed с помощью клавиши SHIFT выделите все библиотеки в списке и нажмите кнопку Remove, чтобы удалить все установленные по умолчанию библиотеки.
  4. Чтобы добавить в список нужную библиотеку (рис. 13), нажмите кнопку Install и в открывшемся окне укажите библиотеку RCU_sourse.IntLib, которая находится в директории С:test-driveAltium DesignerRCU.
    Рис. 13. Добавление библиотеки
    Рис. 13. Добавление библиотеки

    Добавленная библиотека появится в выпадающем списке панели Libraries (рис. 14).
    Рис. 14. Подключение библиотеки RCU_sourse.IntLib
    Рис. 14. Подключение библиотеки RCU_sourse.IntLib

    Подключенная библиотека RCU_sourse.IntLib содержит все необходимые компоненты, кроме микроконтроллера ATtiny12L-4SC.
  5. Для поиска последнего компонента нажмите кнопку Search, расположенную в верхней части панели Libraries, или выполните команду Tools/Find Component. Откроется диалоговое окно Libraries Search (рис. 15).
  6. Мы хотим найти в указанной папке все компоненты, название которых содержит текст «ATtiny12L». Для этого в поле Scope раскройте выпадающий список Search in, выберите предмет поиска Components и включите опцию Libraries on Path, которая ограничивает область поиска конкретной папкой. В поле Path укажите путь расположения папки для поиска компонента: С:test-drive. Переключатель Include Subdirectories при этом должен быть включен.
  7. В поле Filters укажите критерии поиска: в строке Field впишите Name, в качестве Operator укажите Contains, в поле Value впишите Attiny 12L.
  8. Запустите процесс поиска кнопкой Search.
    Рис. 15. Окно Libraries Search
    Рис. 15. Окно Libraries Search
  9. Результаты поиска будут отображены в списке Query Results, который автоматически появится в выпадающем списке на панели Libraries.
  10. Выберите в списке найденный компонент ATtiny12L-4SC, вызовите контекстное меню с помощью правой кнопки мыши и выполните команду Install Current Library (рис. 16). В результате будет установлена библиотека Atmel Microcontroller 8-Bit AVR. IntLib.
    Рис. 16. Установка библиотеки Atmel Microcontroller 8-Bit AVR.IntLib
    Рис. 16. Установка библиотеки Atmel Microcontroller 8-Bit AVR.IntLib
  11. Сохраните изменения в схеме командой File/Save.

Размещение компонентов на схеме

  1. Включите панель управления библиотеками (если она скрыта) кнопкой System/Libraries или выбором соответствующей вкладки сбоку рабочего окна.
  2. В выпадающем списке на этой панели выберите библиотеку RCU_sourse.IntLib.
  3. С помощью мыши выберите Battery в списке компонентов библиотеки и нажмите кнопку Place в верхней части панели или вытащите компонент на поле схемы, удерживая левой кнопкой мыши.
  4. Чтобы повернуть компонент, нажмите клавишу Spacebar перед тем как указать место его размещения.
  5. Аналогично разместите остальные компоненты схемы (см. Перечень элементов схемы).
  6. Для размещения микроконтроллера в выпадающем списке на панели Libraries нужно указать библиотеку Atmel Microcontroller 8-Bit AVR. IntLib или результаты поиска Query Results.
  7. Сохраните схему с помощью команды меню File/Save.
Рис. 17. Электрическая схема
Рис. 17. Электрическая схема

В результате мы получили схему без связей, изображенную на рис. 17.

Обратите внимание, что все компоненты нарисованы в соответствии с ГОСТ, кроме компонента микроконтроллера. Далее отредактируем этот компонент на схеме.

Создание библиотеки из схемы

Чтобы отредактировать этот компонент, не изменяя исходную библиотеку, мы извлечем информацию о компонентах из проекта и внесем необходимые изменения.

  1. Находясь в схеме, выполните команду меню Design/Make Schematic Library.
    Система выдаст сообщение о том, что создана библиотека RCU.SchLib с 8 компонентами. Автоматически откроется окно редактора схемных библиотек с изображением первого символа в списке компонентов библиотеки: ATtiny12L-4SC.
    Для работы с компонентами служит панель управления редактором схемных библиотек SCH Library.
  2. Если панель SCH Library не открылась автоматически, активируйте ее кнопкой SCH/ SCH Library в правом нижнем углу рабочего окна. На панели в списке компонентов выберите ATtiny12L-4SC (рис. 18).
    Рис. 18. УГО ATtiny12L-4SC
    Рис. 18. УГО ATtiny12L-4SC
  3. Перейдите на панель Projects, кликнув на соответствующую вкладку в левом нижнем углу рабочей области. Обратите внимание, что в дереве проекта появилась новая категория документов Libraries/Schematic Library Documents, в которой расположена библиотека RCU.SCHLIB.
  4. Сохраните библиотеку командой File/Save в папке проекта C:test-driveAltium DesignerRCU (рис. 19).

Редактирование компонента

Вернемся к редактированию компонента микроконтроллера. Снова перейдите на панель SCH Library, нажав на соответствующую вкладку в левом нижнем углу рабочей области.

Изменение длины выводов

  1. Выполните команду Tools/Document Options.
  2. В диалоговом окне Library Editor Workspace на вкладке Units выберите метрическую систему измерения. Закройте окно кнопкой OK.
  3. Установите шаг текущей сетки 2,5 нажатием клавиши G.
  4. Щелкните правой кнопкой мыши (ПКМ) на любом выводе компонента.
  5. Выполните команду Find Similar Objects из контекстного меню (рис. 20).
  6. В открывшемся окне перечислены свойства вывода. Убедитесь, что для свойства Object Kind (Тип объекта) Pin (Вывод) установлен оператор Same (Тот же), а в нижней части окна включены все опции, кроме Create Expression, и нажмите OK.
  7. Откроется окно Inspector (рис. 21), один из инструментов группового редактирования свойств объектов. Измените значение параметра Length на 5 мм.
  8. Нажмите клавишу ENTER, чтобы принять изменения, и закройте окно.
    Рис. 21. Окно панели Inspector
    Рис. 21. Окно панели Inspector
  9. Сохраните изменения в библиотеке командой File/Save.

Редактирование графики символа

  1. Снимите предыдущее выделение кнопкой Clear, которая находится в правом нижнем углу рабочего окна.
  2. Откройте окно свойств прямоугольника, дважды щелкнув по нему правой кнопкой мыши. Измените параметры в соответствии с рисунком и нажмите ОК (рис. 22).
    Рис. 22. Изменение параметров УГО
    Рис. 22. Изменение параметров УГО
  3. Щелкните левой кнопкой мыши по первому выводу и, удерживая кнопку, переместите его в точку с координатой 0,0 (рис. 23). Начало координат расположено в центре окна в виде большого перекрестья.
    Рис. 23. Перемещение вывода компонента
    Рис. 23. Перемещение вывода компонента
  4. Аналогичным образом поочередно измените положение остальных выводов. Расположите их с противоположных сторон символа с шагом 2,5 мм.
    Во время размещения выводов 4, 5, 6, 7 используйте клавишу Spacebar, чтобы добиться нужной ориентации. Крестик, означающий электрическую привязку Hotspot, должен быть расположен наружу от контура символа.
  5. Отключите опцию Pin Direction на вкладке Schematic-General диалогового окна Preferences, которое вызывается командой DXP/Preferences. Нажмите OK, чтобы принять изменения.
  6. В результате проделанных операций получено условное графическое обозначение микроконтроллера, не противоречащее требованиям ГОСТ (рис. 24).
    Рис. 24. УГО, соответствующее требованиям ГОСТ
    Рис. 24. УГО, соответствующее требованиям ГОСТ
  7. В окне подключения моделей выберите с помощью клавиши SHIFT ссылки на модели и удалите их кнопкой Remove (рис. 25).
    Рис. 25. Удаление моделей
    Рис. 25. Удаление моделей
  8. Подтвердите удаление, нажав Yes в появившемся окне предупреждения.
  9. Сохраните изменения в библиотеке командой File/Save.

Добавление STEP-модели к посадочному месту

  1. Перейдите на панель Projects, щелкнув на соответствующей вкладке в левом нижнем углу окна.
  2. Щелкните правой кнопкой мыши на имени проекта RCU.PrjPcb и выполните команду Add Existing to Project в контекстном меню (рис. 26). В открывшемся диалоге укажите библиотеку посадочных мест Atmel 8-Bit AVR. PcbLib, которая находится в папке C:test-driveAltium DesignerRCU.
    Рис. 26. Добавление библиотеки к проекту
    Рис. 26. Добавление библиотеки к проекту
  3. Указанная библиотека добавится к проекту в категорию Libraries/PCB Library Documents. Активируйте редактор библиотеки посадочных мест двойным щелчком на имени библиотеки Atmel 8-Bit AVR. PcbLib в панели Projects (рис. 27).
    Рис. 27. Выделение библиотеки
    Рис. 27. Выделение библиотеки
  4. Управление компонентами библиотеки осуществляется с помощью панели PCB Library. Перейдите на эту панель, щелкнув на соответствующей вкладке в левом нижнем углу рабочего окна.
    Если панель PCB Library не открылась автоматически с редактором библиотек, активируйте ее кнопкой PCB/PCB Library в правом нижнем углу.
  5. Выберите в списке компонент 8S2.
  6. Нажмите клавишу «3», чтобы перейти в режим 3D-просмотра. Командой View/Fit Document приблизьте объекты компонента.
    Используйте сочетания CTRL+колесико мыши, SHIFT+колесико мыши, чтобы выбрать оптимальный режим отображения.
    Удерживая SHIFT+ПКМ, двигайте мышку, чтобы вращать 3D-изображение относительно пространственных координат.
  7. Выполните команду Place/3D Body.
  8. В диалоговом окне 3D Body (рис. 28) установите следующие опции:
    в верхней части окна в области 3D Model Type выберите Generic STEP Model. В поле Properties в качестве стороны и слоя расположения модели укажите Top Side и Mechanical 1. В области Snap Points нажмите кнопку Add, тем самым добавив нулевую точку привязки на модели.
    Рис. 28. Добавление STEP-модели
    Рис. 28. Добавление STEP-модели
  9. Нажмите кнопку Embed STEP Model в поле Generic STEP Model и выберите файл модели ATTINY12L.step, который расположен в папке C:test-driveAltium DesignerRCU. Закройте окно кнопкой OK.
  10. Разместите модель на поле рабочей области и кнопкой Cancel выйдите из режима размещения моделей (рис. 29).
    Рис. 29. Расположение STEP-модели
    Рис. 29. Расположение STEP-модели
  11. Двойным щелчком по модели снова вызовите окно ее свойств 3D Body, укажите угол поворота 90 вокруг оси Х (рис. 30), нажмите OK.
    Рис. 30. Изменение положения STEP-модели
    Рис. 30. Изменение положения STEP-модели
  12. Выполните команду Tools/3D Body Placement/Position 3D Body.
  13. Мышкой укажите модель, после этого курсор станет трехмерным (рис. 31). Подведите его к точке привязки, которая расположена в центре верхней плоскости модели, и щелкните левой кнопкой мыши — курсор «прилипнет» к точке привязки.
    Рис. 31. Появление трехмерного курсора
    Рис. 31. Появление трехмерного курсора
  14. Затем последовательно нажмите клавиши J, R; курсор переместится в начало координат (рис. 32). Нажмите на клавиатуре ENTER, чтобы зафиксировать расположение модели.
    Рис. 32. Перемещение STEP-модели в начало координат
    Рис. 32. Перемещение STEP-модели в начало координат
  15. Снова вызовите окно свойств модели, дважды щелкнув по ней, и введите значение высоты положения модели Standoff Height 2,32 мм (рис. 33). В поле Snap Points укажите мышкой точку привязки и удалите ее из списка кнопкой Delete.
    Рис. 33. Перемещение компонента по высоте
    Рис. 33. Перемещение компонента по высоте
  16. Теперь 3D-модель правильно позиционирована относительно посадочного места (рис. 34).
  17. Командой File/Save сохраните изменения в библиотеке.

Посадочное место готово, его можно подключать к символу микроконтроллера.

Подключение посадочного места к компоненту

  1. Активируйте библиотеку символов RCU. SCHLIB, щелкнув на соответствующей вкладке открытых документов в верхней части окна.
  2. Перейдите на панель SCH Library, выбрав соответствующую вкладку в левом нижнем углу окна или нажав кнопку SCH/SCH Library в правом нижнем углу рабочей области.
  3. На панели в списке компонентов выберите ATtiny12L-4SC.
  4. В окне подключения моделей нажмите кнопку Add Footprint (рис. 35).
  5. Выберите корпус 8S2 в списке моделей посадочных мест, находящихся в библиотеке Atmel 8-Bit AVR.PcbLib.
  6. Нажмите поочередно OK в открытых окнах.
    Рис. 35. Добавление посадочного места к УГО
    Рис. 35. Добавление посадочного места к УГО
  7. В списке подключенных моделей появится наименование указанного посадочного места, а в окне предварительного просмотра — изображение модели (рис. 36).
    Рис. 36. Представление компонента
    Рис. 36. Представление компонента
  8. Сохраните библиотеку командой File/Save.

Сохраните изменения в проекте командой Save Project, которая становится доступной по нажатию кнопки Project.

Обновление компонента на схеме

  1. Откройте документ схемы RCU_Scheme.SCH, дважды щелкнув на нем в панели Projects.
  2. Вернитесь на панель SCH Library и щелкните правой кнопкой мыши на компоненте ATtiny12L-4SC.
  3. В открывшемся контекстном меню выберите команду Update Schematic Sheets (рис. 37).
    Рис. 37. Обновление компонентов на схеме
    Рис. 37. Обновление компонентов на схеме
  4. Нажмите OK в информационном окне, где система сообщает об обновлении одного компонента на одной схеме.
  5. Перейдите на схему, выбрав сверху вкладку открытого документа с именем RCU_Scheme.SCH, и выполните команду File/Save.

Схема будет иметь вид, представленный на рис. 38.

Рис. 38. Обновленная принципиальная электрическая схема
Рис. 38. Обновленная принципиальная электрическая схема

(Продолжение следует)

Елена Булгакова
ЗАО «Нанософт»
Тел.: (495) 645−8626
E-mail: