协作Multi-Board系统设计

设计电子系统在过去十年中已经变得明显更复杂。但实际上今天的许多产品开发复杂的互连系统。使用汽车市场为例,系统的第一级是一个元素;一个单独的组件或装配工作,被设计成一个更大的合作的一部分功能。下一个级别是子系统可单板,当与其他板,提供更高层次的价值。然后一个系统层面electronic-centric组装打包为多个板相互连接电缆和/或连接器,可以作为一个独立的单位。最后,系统层面的系统是一个独立的系统集成,创建一个新的,更复杂的系统(图1)。

图1:不同等级的一个复杂的互联系统

设计电子系统,包括多个相互作用的板,连接器和电缆需要多学科团队协作有效管理为优化产品性能和可靠性设计复杂性。当硬件功能是分布在一个multi-board系统,系统集成商必须确定每个板之间的连接,需要和外部接口。随着设计复杂性的增加,可能会有成百上千的连接和接口,需要妥善管理和沟通所有产品开发的学科。不幸的是,许多当前的方法来管理信息已达到限制方面的能力和过程。现有的系统设计方法需要太长,从手工数据输入引入太多的错误,需要重新进入相同的数据在多个点在设计过程中。在设计一个系统时,未能维持甚至一个互连的完整性可能会导致项目延迟,包括显著的成本来解决,甚至需要一个产品召回。今天的产品开发团队需要利用一个优化multi-board系统设计过程,促进跨学科协作才能成功。

Multi-board系统设计的挑战
Multi-board系统设计提供了一个广泛的产品开发团队的挑战。这些挑战包括:

• 管理复杂性——系统的规模超过了当前设计方法通常利用本土流程多学科联系在一起的。这些好不过程限制取舍和假设分析,需要跨多个域。
• 连接管理-产品/系统架构师必须决定每个板之间的连接,需要和/或外部接口。当然随着设计复杂性的增加,产品从multi-board PCB multi-board系统之间的连接板的数量可以迅速从几十到数百到数千人。
• 数据管理——Multi-board PCB或系统设计是一个业务流程,涉及到众多的学科。需要一个健壮的数据管理解决方案为了理解元素在一个学科是如何依赖于元素的另一个学科,并提供任何依赖元素改变时通知。
• 模拟和分析——信号和电源完整性建模应该在多个董事会确保满足PCB或系统性能目标。所有级别的需要模拟和分析,从最高的(行为)的抽象级别(香料)级别最低的电路实现。
• 适应型/ MCAD合作设计——许多multi-board多氯联苯或系统必须在严格的形状约束的同时,仍满足优化电子质量,可靠性和性能需求。通过在产品的上下文中工作,设计团队可以确保适应型和MCAD工程师考虑成套设计要求。
• 无缝的跨域协作为了正确地优化系统,不同学科之间的合作不再是可选的,这是一个要求。今天,团队倾向于工作在一个筒仓黑盒方法限制优化整个系统的各个组件。这减少了学科之间的冗余的努力协作的结果。所使用的工具和流程定义的逻辑,物理,和机械方面的PCB或系统必须是一个自动化的一部分,完全集成的、协作的工作流程。团队需要避免断开连接的桌面办公工具,如文本文件、电子表格、绘图应用程序,因为它们会导致昂贵的intra-system连接错误,大量耗时的手动验证步骤,限制性的改变规则,禁止PCB或系统优化设计(图2)。

图2:一个低复杂度multi-board设计的例子

优化的过程
为了真正优化multi-board系统设计过程中,产品开发团队需要使用工具,团队效率最大化。工具应该消除冗余的同时努力提高产品性能和可靠性。数据管理基础设施必须确保数据完整性和利用可重用IP所有董事会,连接器和电缆系统中。关键部件的优化工具/解决方案应该包括:

• 系统级设计定义、分区和连接管理
• 电缆和连接器定义任务
• 并发合作在整个流
• 系统建模的信号和电源完整性、机电一体化、热和工艺性
• 合作设计与布线MCAD工具和外壳
• 图书馆和在制品设计数据管理
• 知识产权与企业业务系统的集成和制造业

在系统逻辑定义,分区组块代表董事会需要很容易用拖拽定义简单。块需要也容易re-partitioned,智能自动插入连接器和董事会之间变换intra-board网inter-board电线。解决方案必须允许无限制的自由来优化系统在多个董事会在定义阶段。控制的过程应该以同样的方式作为传统向前back-annotation单一PCB原理图和布局。同步实用程序可以pre-validate任何悬而未决的变化,突出他们的设计团队。变化应该清楚地列举,甚至不同颜色来表示状态。自动改变像参考指示器名称或密码修改也应该清楚地指出。自动化在同步将消除重大和耗时的手工更新…可能每个迭代的星期。

multi-board系统设计中尽可能多的错误发生在连接器,重要的是要有correct-by-design连接器管理维护连接器及其销映射通过任何编辑。假设一个高水平的自动化工具,连接器修改需要最少的努力。自动化将允许用户创建和修改连接将使用通用连接器没有关于自己的实际物理细节部分。连接内部和董事会之间可以组合加速定义。最后,帮助验证整个系统连接,信号跟踪必须提供图形化遵循每个互连的路径。

数据管理基础设施提供了这个多学科合作的基础。数据管理支持一致的flow-wide同步的过程,是跨规程的并行设计的核心。访问设计数据和统计数据,而无需打开创作工具促进设计评审和决策支持。库和设计数据可以安全地访问和管理在大型多用户、多站点的企业。这个过程也使董事会的重用,连接器和电缆。

应用correct-by-construction方法
PCB设计领域已经取得了巨大的进步在过去十年里。multi-board系统级所需要的是一个自动化的解决方案的巨大连接管理问题,促进系统和逻辑设计,并无缝地集成了PCB设计流程在管理团队,设计和库数据在每个级别的设计层次结构。

图3:导师的Xpedition multi-board系统设计流程

的Xpedition multi-board系统设计流程(图3)提高设计团队的生产力,并降低开发成本代替低效的手动断开连接的流程自动化,完全集成的、协作的工作流程。它使所有层次的抽象和自动化连接器之间自动同步管理,帮助设计团队实现上市目标。现在,从multi-board系统硬件设计规范完成多氯联苯和电缆,可以处理一个集成的协作流程。