基于交错型引脚结构的等长差分对逃逸布线方法属于印刷电路板自动布线技术领域，其特征在于，首先，查找每对差分对的最小代价中间点，并用等长且最短的导线通过中间点去连接一对差分对的两个引脚，其次，基于布线网络整数线性规划的方法在网络流图上找到从每对差分对的最小代价中间点到外框的路径，以解决印刷电路板布线时的逃逸布线的设计问题，本发明专利技术可以在布线阶段来优化通信性能。
【技术实现步骤摘要】
基于交错型引脚结构的等长差分对逃逸布线方法
基于交错型引脚结构的等长差分对逃逸布线方法属于集成电路计算机辅助设计领域，尤其涉及印刷电路板自动布线领域。
技术介绍
随着社会的高速发展，人们对电子设备的要求也在不断提高；可携式设备越来越受到青睐。在这种便携的趋势下，各大厂商们都盼望推出体积小的各种电子设备，而要设计出体积小的电子设备，这就直接要求和使得印刷电路板的精度越来越高，面积越来越小。一方面，针对印刷电路板主板的引脚结构，传统的引脚排列都是网格型的(如图1(a))。然而引脚之间的距离却有最小的距离限制，这就使得网格型结构无法满足日益缩小的尺寸需求。为了得到更高精度和面积更小的印刷电路板，一种新型的引脚结构──交错型的引脚结构也就诞生了(如图1(b))。研究发现，这种新型结构，可以比传统的网格型引脚结构得到更高的引脚密度，在相同引脚数目下交错型的引脚结构的面积比传统的网格型引脚结构更小。另一方面，随着芯片的集成度不断增加，印刷电路板的布线规模亦不断增大，以致人工的印刷电路板布线已经不能实现，因而需要自动的布线算法。而其中，逃逸布线是印刷电路板布线中的一个关键问题。逃逸布线问题，就是要把引脚网格里一些指定的引脚布线连到网格外框。导线到达外框后再与其他器件相连，因此逃逸布线是把器件相连的关键问题。以往的逃逸布线算法主要分为两种，一种是基于普通信号线的研究，另外一种是针对高速印刷电路板设计的差分对信号的研究。与普通信号线不同，差分对信号面临着更多的约束：不仅要求两条信号线相近，而且要求两条信号线的长度尽可能相同，因此也更加困难。鉴于在密度更高的交错型引脚结构下高速传输信号必然会产生更多更大的干扰，故本专利技术基于交错型引脚结构的等长差分对逃逸布线方法，从而在更高密度、更小面积的情况下得到高抗扰度、有效抑制电磁干扰的逃逸布线结果。
技术实现思路
本专利技术提出了基于交错型引脚结构的等长差分对逃逸布线方法，流程图如图2所示，其特征在于，是在计算机中依次按以下几个步骤实现的：步骤(1)，计算机初始化，设定以下变量及参数：差分对，是指差分对信号的两个交错型引脚，以下简称引脚，两个引脚连接出来的信号线要先汇聚到一起，然后再作为一个整体向引脚阵列的外框传输，此外，差分对信号要满足等长约束，就是从两个引脚出来的信号线到汇聚点的长度要相同；布线网络单元：呈六边形结构，由彼此相邻的节点相连而成，所有的布线网络单元组成布线网络；从每个引脚开始布线，先连接到最近的一个布线节点，所述布线节点是指以每三个相邻的引脚构成的三角形的中心点，如图3(a)所示，再通过布线网络连接到芯片的边框，如图3(b)所示；引脚六边形：如图4所示，由每个引脚周围最临近的6个引脚连接组成，大小为1，由所述引脚六边形单元中心的引脚向外扩展的引脚六边形形状相似，大小为1的倍数；最小相邻或相交引脚六边形是指由两个中心引脚向外扩展成的两个引脚六边形在发生重叠或者交叉时变长最小的引脚六边形，图6(a)、图6(b)和图6(c)显示了不同类型的最小相交六边形；中间点，是差分对信号汇聚的节点，中间点的位置将影响等长约束条件以及总线长的大小，因此中间点的选择至关重要；一对差分对的最小代价中间点就是它们之间的一个中间点，而这中间点到这差分对的两引脚的曼哈顿距离是一样而且是最短的；其中，布线的路径是由线节点组成的；设：差分对p的两引脚a和b的坐标分别为和则根据所述两个引脚a和b的不同位置，分别按以下情况查找：若：则最小代价中间点位于引脚a和b中间的引脚c的上下布线节点，如图5(a)所示；若：与间的节点个数为非4的倍数，则最小代价中间点位于两引脚a和b连线中间的两个布线节点，如图5(b)所示；若：与间的节点个数为4的倍数，则最小代价中间点位于两引脚a和b中间的引脚c周围的4个布线节点，如图5(c)所示；若：最小相交六边形的最小代价中间点为相交区域中的布线节点，如图6(a)里以绿点表示的布线节点；若：最小相邻六边形相邻边完全重合，最小代价中间点为重合边两侧的布线节点，如图6(b)所示；若：最小相邻六边形相邻边不完全重合，最小代价中间点为重合部分两侧的布线节点加上两侧都与最小相邻六边形相邻的两个布线节点，如图6(c)所示；步骤(2)，找出一对差分对的所有最小代价中间点，从中找出从一个引脚经过中间点到另一引脚的所有的最短路径，定义为引脚间候选路径；步骤(3)，按以下步骤划分布线区域：步骤(3.1)，针对每个引脚对，划出引脚对的布线区域，该布线区域是指以此引脚对为对角线的四边形区域；步骤(3.2)，根据每个引脚对的布线区域的交叠情况，将引脚对划分为不同的组，方式如下：步骤(3.2.1)，对于布线区域重叠或相交的两个引脚对，划分为同一组，对于与其他引脚对的布线区域无相交的引脚对，独自作为一个组，划分的组称之为引脚对组；步骤(3.2.2)，如果某一引脚对组中差分对的个数大于用户定义的数量Nmax，则把这组分割成更小的组，方式如下：对于每对引脚对组G里的差分对路径p，如果p至少有一条引脚间候选路径没有与其他布线范围相交，就把p和其相应的引脚到引脚路径从G中移除，并将p中的所有引脚间候选路径中与其他布线范围存在相交的候选路径删除，将修改后的p单独组成一组，并重复这一过程直至差分对数量少于Nmax或者再也没有差分对从G中移除；步骤(4)，按以下步骤确定每个差分对最终选择的中间点以及通过中间点的最短路径：步骤(4.1)，设定Gk为一个差分信号组，含有αk条差分信号，对于每一条差分信号i，有nki条引脚间候选路径；对任何一条差分信号i，分配有且仅有一条引脚间路径，表示为：xip表示差分信号i是否选择了第p条差分对路径作为布线方案，xip＝1表示差分信号i选择了第p条候选路径；表示差分信号i只选择nki中的一条作为布线方案；步骤(4.2)，设用PCCk表示Gk中所有出现交叉的引脚间候选路径集合，那么对于任意两条出现交叉的路径pathip和pathjp，只能存在一条，因此xip和xjp需要满足：xip+xjq≤1,(ip,jq)∈PCCk公式(2)步骤(4.3)，确定目标函数为：lp表示差分对路径p的长度，表示所有αk个差分信号所选择的差分对路径之和最小；步骤(4.4)，求解步骤(4.3)中的整数线性规划问题，得到满足优化需求的各差分对信号的中间点以及引脚到中间点的最短路径，如出现多条可以满足的解，则选择中间点距离边框最近的作为最终解；步骤(5)，按以下步骤进行中间点到边框的逃逸布线路径的选择步骤(5.1)，更新布线网络，将在步骤(4)中用过的布线节点从网络中去掉；步骤(5.2)，建立布线网络流图，图中节点表示没有被最短引脚间路径占据的布线节点，图中的边连接两相邻的布线节点，容量为1，代价为1；步骤(5.3)，新增一个源点s和汇点t，用容量为1和代价为0的从源点s流出的有向边连接源点s和所有的中间点，并用容量为1和代价为0的流入汇点t的有向边连接靠近芯片边框的布线节点和汇点t；步骤(5.4)，建立下述整数线性规划模型，找出所有中间点可能到达芯片边框时的最短路径：eij表示布线节点i到节点j的边，E为所有边eij的集合，f(eij)表示边eij上的走线数量，为整形变量，l(eij)表示边eij的长度；目标本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于交错型引脚结构的等长差分对逃逸布线方法，其特征在于，是在计算机中依次按以下几个步骤实现的：步骤（1），计算机初始化，设定以下变量及参数：差分对，是指差分对信号的两个交错型引脚，以下简称引脚，两个引脚连接出来的信号线要先汇聚到一起，然后再作为一个整体向引脚阵列的外框传输，此外，差分对信号要满足等长约束，就是从两个引脚出来的信号线到汇聚点的长度要相同；布线网络单元：呈六边形结构，由彼此相邻的节点相连而成，所有的布线网络单元组成布线网络；从每个引脚开始布线，先连接到最近的一个布线节点，所述布线节点是指以每三个相邻的引脚构成的三角形的中心点，再通过布线网络连接到芯片的边框；引脚六边形：由每个引脚周围最临近的6个引脚连接组成，大小为1，由所述引脚六边形单元中心的引脚向外扩展的引脚六边形形状相似，大小为1的倍数；最小相邻或相交引脚六边形是指由两个中心引脚向外扩展成的两个引脚六边形在发生重叠或者交叉时变长最小的引脚六边形；中间点，是差分对信号汇聚的节点，中间点的位置将影响等长约束条件以及总线长的大小，因此中间点的选择至关重要；一对差分对的最小代价中间点就是它们之间的一个中间点，而这中间点到这差分对的两引脚的曼哈顿距离是一样而且是最短的；其中，布线的路径是由线节点组成的；设：差分对p的两引脚a和b的坐标分别为和则根据所述两个引脚a和b的不同位置，分别按以下情况查找：若：则最小代价中间点位于引脚a和b中间的引脚c的上下布线节点；若：与间的节点个数为非4的倍数，则最小代价中间点位于两引脚a和b连线中间的两个布线节点；若：与间的节点个数为4的倍数，则最小代价中间点位于两引脚a和b中间的引脚c周围的4个布线节点；若：最小相交六边形的最小代价中间点为相交区域中的布线节点；若：最小相邻六边形相邻边完全重合，最小代价中间点为重合边两侧的布线节点；若：最小相邻六边形相邻边不完全重合，最小代价中间点为重合部分两侧的布线节点加上两侧都与最小相邻六边形相邻的两个布线节点；步骤（2），找出一对差分对的所有最小代价中间点，从中找出从一个引脚经过中间点到另一引脚的所有的最短路径，定义为引脚间候选路径；步骤（3），按以下步骤划分布线区域：步骤（3.1），针对每个引脚对，划出引脚对的布线区域，该布线区域是指以此引脚对为对角线的四边形区域；步骤（3.2），根据每个引脚对的布线区域的交叠情况，将引脚对划分为不同的组，方式如下：步骤（3.2.1），对于布线区域重叠或相交的两个引脚对，划分为同一组，对于与其他引脚对的布线区域无相交的引脚对，独自作为一个组，划分的组称之为引脚对组；步骤（3.2.2），如果某一引脚对组中差分对的个数大于用户定义的数量Nmax，则把这组分割成更小的组，方式如下：对于每对引脚对组G里的差分对p，如果p至少有一条引脚间候选路径没有与其他布线范围相交，就把p和其相应的引脚到引脚路径从G中移除，并将p中的所有引脚间候选路径中与其他布线范围存在相交的候选路径删除，将修改后的p单独组成一组，并重复这一过程直至差分对数量少于Nmax或者再也没有差分对从G中移除；步骤（4），按以下步骤确定每个差分对最终选择的中间点以及通过中间点的最短路径：步骤（4.1），设定Gk为一个差分信号组，含有αk条差分信号，对于每一条差分信号i，有nki条引脚间候选路径；对任何一条差分信号i，分配有且仅有一条引脚间路径，表示为：Σp=1nkixip=1,1≤i≤ak,1≤p≤nki]]> 公式（1）xip表示差分对信号i是否选择了第p条路径作为布线方案，xip=1表示差分对i选择了第p条候选路径；表示差分信号i只选择nki中的一条作为布线方案；步骤（4.2），设用PCCk表示Gk中所有出现交叉的引脚间候选路径集合，那么对于任意两条出现交叉的路径pathip和pathjp，只能存在一条，因此xip和xjp需要满足：xip+xjq≤1，(ip，jq)∈PCCk 公式（2）步骤（4.3），确定目标函数为：MinΣi=1akΣp=1nkixip·lp]]> 公式（3）lp表示路径p的长度，表示所有αk个差分对信号所选择的路径之和最小；步骤（4.4），求解步骤（4.3）中所述的整数线性规划问题，得到满足优化需求的各差分对信号的中间点以及引脚到中间点的最短路径，如出现多条可以满足的解，则选择中间点距离边框最近的作为最终解；步骤（5），按以下步骤进行中间点到边框的逃逸布线路径的选择步骤（5.1），更新布线网络，将在步骤（4）中用过的布线节点从网络中去掉；步骤（5.2），建立布线网络流图，图中节点表示没有被最短引脚间路径占据的布线节点，图中的边连接两相邻的布线节点，容量为1，代价为1；步骤（5.3）...
【技术特征摘要】
1.一种基于交错型引脚结构的等长差分对逃逸布线方法，其特征在于，是在计算机中依次按以下几个步骤实现的：步骤(1)，计算机初始化，设定以下变量及参数：差分对，是指差分对信号的两个交错型引脚，以下简称引脚，两个引脚连接出来的信号线要先汇聚到一起，然后再作为一个整体向引脚阵列的外框传输，此外，差分对信号要满足等长约束，就是从两个引脚出来的信号线到汇聚点的长度要相同；布线网络单元：呈六边形结构，由彼此相邻的节点相连而成，所有的布线网络单元组成布线网络；从每个引脚开始布线，先连接到最近的一个布线节点，所述布线节点是指以每三个相邻的引脚构成的三角形的中心点，再通过布线网络连接到芯片的边框；引脚六边形：由每个引脚周围最临近的6个引脚连接组成，大小为1，由所述引脚六边形单元中心的引脚向外扩展的引脚六边形形状相似，大小为1的倍数；最小相邻或相交引脚六边形是指由两个中心引脚向外扩展成的两个引脚六边形在发生重叠或者交叉时变长最小的引脚六边形；中间点，是差分对信号汇聚的节点，中间点的位置将影响等长约束条件以及总线长的大小，因此中间点的选择至关重要；一对差分对的最小代价中间点就是它们之间的一个中间点，而这中间点到这差分对的两引脚的曼哈顿距离是一样而且是最短的；其中，布线的路径是由线节点组成的；设：差分对p的两引脚a和b的坐标分别为和则根据所述两个引脚a和b的不同位置，分别按以下情况查找：若：则最小代价中间点位于引脚a和b中间的引脚c的上下布线节点；若：与间的节点个数为非4的倍数，则最小代价中间点位于两引脚a和b连线中间的两个布线节点；若：与间的节点个数为4的倍数，则最小代价中间点位于两引脚a和b中间的引脚c周围的4个布线节点；若：最小相交六边形的最小代价中间点为相交区域中的布线节点；若：最小相邻六边形相邻边完全重合，最小代价中间点为重合边两侧的布线节点；若：最小相邻六边形相邻边不完全重合，最小代价中间点为重合部分两侧的布线节点加上两侧都与最小相邻六边形相邻的两个布线节点；步骤(2)，找出一对差分对的所有最小代价中间点，从中找出从一个引脚经过中间点到另一引脚的所有的最短路径，定义为引脚间候选路径；步骤(3)，按以下步骤划分布线区域：步骤(3.1)，针对每个引脚对，划出引脚对的布线区域，该布线区域是指以此引脚对为对角线的四边形区域；步骤(3.2)，根据每个引脚对的布线区域的交叠情况，将引脚对划分为不同的组，方式如下：步骤(3.2.1)，对于布线区域重叠或相交的两个引脚对，划分为同一组，对于与其他引脚对的布线区域无相交的引脚对，独自作为一个组，划分的组称之为引脚对组；步骤(3.2.2)，如果某一引脚对组中差分对的个数大于用户定义的数量Nmax，则把这组分割成更小的组，方式如下：对于每对引脚对组G里的差分对路径p，如果p至少有一条引脚间候选路径没有与其他布线范围相交，就把p和其相应的引脚到引脚路径从G中移除，并将p中的所有引...
【专利技术属性】
技术研发人员：董社勤，王华溪，王侃，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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