基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法技术

本发明专利技术公开了一种基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法，包含以下步骤：1)、确定PCB设计中的核心芯片；2)、对核心芯片的PIN脚进行功能确认；3)、对核心芯片的PIN脚按功能进行功能区域划分；4)、根据核心芯片的功能区域的划分，在核心芯片的相应的功能区域的周边补充对应的功能电路单元；5)、根据整个PCB的电源需求和电源连接器位置，同时考虑整个PCB的热平衡，确定电源芯片的布放位置；6)、根据整个PCB的时钟使用情况，确定时钟芯片的布放位置。该PCB布局方法能够满足对所有类型PCB的高效快速布局需求，尤其适合于对含高集成度SOC核心芯片的PCB的布局。

PCB layout method based on PIN foot of core chip

The invention discloses a PCB layout method based on core chip PIN pin, which comprises the following steps: 1), determine the core chip in the design of PCB; 2), the core chip PIN pin function confirmation; 3), the core chip PIN pin are divided into functional regions according to the function; 4), according to the the division of functional area core chip, the function of peripheral circuit unit of corresponding core chip and the corresponding functional areas; 5), according to the PCB of the power demand and power connector position, considering the thermal balance of the PCB, to determine the location of the power chip; 6), according to the PCB clock sure, the clock chip placing position. The PCB layout approach can meet the efficient and fast layout requirements for all types of PCB, especially for the layout of PCB with high integrated SOC core chips.

【技术实现步骤摘要】
基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法
本专利技术专利属于电子工程领域，涉及PCB的布局技术。
技术介绍
PCB(PrintedCircuitBoard)，中文名称为印制电路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，PCB在制造前都要经历严格的设计，PCB的设计分为“布局”和“布线”两个阶段，所谓“布局”就是将原理设计中所使用到的所有元器件在PCB上进行布放，布放包括元器件位置的确定、元器件方向的考虑，为后续“布线”做准备。传统的“布局”方法包括自动布局和手动布局，自动布局是所有PCB设计工具都具有的一项基本功能，它根据PCB设计工具中自带的策略、规则、约束方法对元器件进行放置，以供PCB设计人员参考，下面是这些策略规则的举例：a)所有元器件均应布置在PCB的同一面，只有在顶层元件过密时，才能将一些高度有限并且发热量小的器件，如贴片电阻、贴片电容等放在底层。b)元器件应放置在栅格上且相互平行且垂直排列，以求整齐、美观、不允许元器件重叠，元器件排列要紧凑，输入和输出元器件尽量远离。c)位于板边缘的元器件，离板边缘至少保持2个板厚的距离。d)元器件在整个PCB上应分布均匀、疏密一致。手动布局则是PCB设计人员手动对元器件进行布放操作，可以是在参考自动布局的基础上进行，也可以是全手动布局，手动布局一般采用基于信号流走向的布局方法，具体有：a)按照信号的流程逐个安排各个功能电路单元的位置，以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它进行布局。b)元器件的布局应便于信号流通，使信号尽可能保持一致的方向，如从左到右或从上到下，与输入、输出端直接相连的元器件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。虽然自动布局和基于信号流走向的手动布局是目前PCB布局方法的首选，但这两种布局方法均不能满足很多场合的应用需求，例如自动布局的规则约束太泛，简单的PCB采用自动布局后通过手动调整可以实现PCB的最终布局，而复杂的PCB采用自动布局的结果往往杂乱无章，对于后续的手动布局毫无参考价值；基于信号流走向的手动布局能够实现信号流的最佳传输路径，但它在各个功能电路单元的位置安排上不太便捷，对于整个PCB的热平衡考虑也不方便，往往为获得一个良好的PCB布局会进行多次修改，花费较长的时间。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于给出了一种基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法，如图1所示，该PCB布局方法能够满足对所有类型PCB的高效快速布局需求，尤其适合于对含高集成度SOC核心芯片的PCB的布局。本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案实现：一种基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法，包含以下步骤：步骤1)、确定PCB设计中的核心芯片；步骤2)、对核心芯片的各PIN脚进行功能确认；步骤3)、对核心芯片的PIN脚按功能进行功能区域划分；步骤4)、根据核心芯片的功能区域的划分，在核心芯片的相应的功能区域的周边补充对应的功能电路单元；步骤5)、根据整个PCB的电源需求和电源连接器位置，同时考虑整个PCB的热平衡，确定电源芯片的布放位置；步骤6)、根据整个PCB的时钟使用情况，确定时钟芯片的布放位置。优选地，确定PCB设计中的核心芯片的方法为：根据原理图将PCB设计中用到的所有元器件导入到PCB设计界面并采用交互式设计方法初步确定PCB的框架，根据PCB中的飞线和BOM清单得出该PCB设计中的核心芯片。优选地，确定电源芯片的布放位置的原则为：电源电压使用位置分散，则对应电源芯片靠近输入源端放置；电源电压使用位置集中，则对应电源芯片靠近输出目标端放置。优选地，时钟芯片的布放位置采用就近原则。进一步，基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法还包含：步骤7)：综合各功能电路单元、电源芯片、时钟芯片的位置，对功能电路单元、电源芯片、时钟芯片的相对位置进行局部调整。步骤8)：根据布局后元器件同输入、输出信号相连接的情况，重新调整输入、输出连接器上的信号分配。基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法的优点是操作清晰、简单高效、面面俱到，它以核心芯片为中心，按核心芯片自身功能PIN脚的区域划分，采用就近原则呈辐射状将外围功能电路单元补充到核心芯片的四周，如图2所示，同时考虑整板的热平衡，将功耗大的器件尽量分散开来，最后对输入输出连接器上的信号进行适当调整，这便是基于核心芯片PIN脚的PCB布局的所有操作。随着微电子技术的不断发展和集成电路工艺的不断进步，芯片的体积越来越小，集成度越来越高，实现的功能越来越多，目前很多芯片本身便是一个SOC，故当实现某些既定操作或复杂任务时，都是围绕单颗SOC展开并在四周增加所需的功能电路单元，以此来完成原理图的绘制，PCB和原理图又是密不可分的整体，它是原理图在工程上的具体实现，基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法类似原理图的实现思想，它将PCB的布局思路同原理图的实现方法完美统一，提高了工程设计的效率和可靠性。附图说明图1基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法流程图图2实施例所示的PCB的结构示意图；图3为PCB中的飞线的示意图；图4为XC7Z045-2FFG900I的I/OBanks；图5XC7Z045-2FFG900I的功能块划分示意图图6中央处理模块电源生成示意图；图7中央处理模块的PCB布局图；图8中央处理模块的热成像图。具体实施方式本专利技术实施例提出了一种基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法，它弥补了传统PCB布局方法的不足，以下以图2给出的PCB结构为例给出本专利技术的一个具体实施例。假设某中央处理模块(CPM)工程设计的原理图已绘制完毕，接下来便是在该原理图的基础上进行PCB布局操作，如图1所示，以下给出操作步骤：第一步：确定设计中的核心芯片。通过原理图将该设计中用到的所有元器件导入到PCB设计界面并采用交互式设计方法初步确定PCB的框架，见图3所示，根据PCB中的飞线和BOM清单可以得出该设计中的核心芯片为XC7Z045-2FFG900I，它是XILINX公司研发生产的一款SoC芯片。第二步：对核心芯片的各PIN脚进行功能确认。XC7Z045-2FFG900I是一款大型的BGA封装芯片，共有900个PIN脚，根据XILINX公司提供的手册，从功能划分上可分为Bank9、Bank10、Bank11、Bank12、Bank13、Bank33、Bank34、Bank35、Bank109、Bank110、Bank111、Bank112、Bank500、Bank501、Bank502共15个I/OBanks，如图4所示。包括存储器接口、以太网接口、UART串行接口、Serdes接口、电源接口、时钟接口等。第三步：对核心芯片的PIN脚按功能进行位置划分。根据XC7Z045-2FFG900I各功能单元所对应的PIN脚在芯片封装中的位置对XC7Z045-2FFG900I进行区域划分，如图5所示，XC7Z045-2FFG900I被划分为9个功能块，PS(ProcessingSystem)-DDR功能块、PL(ProgrammableLogic)-DDR功能块、Flash功能块、PS-UART功能块、PL-UART功能块、Ethernet功能块、LocalBus功能块、Serdes功能块、音视频功能块。第四步：根据核心芯片的功能区域划分，在核心芯片的四周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法，包含以下步骤：步骤1)、确定PCB设计中的核心芯片；步骤2)、对核心芯片的各PIN脚进行功能确认；步骤3)、对核心芯片的PIN脚按功能进行功能区域划分；步骤4)、根据核心芯片的功能区域的划分，在核心芯片的相应的功能区域的周边补充对应的功能电路单元；步骤5)、根据整个PCB的电源需求和电源连接器位置，同时考虑整个PCB的热平衡，确定电源芯片的布放位置；步骤6)、根据整个PCB的时钟使用情况，确定时钟芯片的布放位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法，包含以下步骤：步骤1)、确定PCB设计中的核心芯片；步骤2)、对核心芯片的各PIN脚进行功能确认；步骤3)、对核心芯片的PIN脚按功能进行功能区域划分；步骤4)、根据核心芯片的功能区域的划分，在核心芯片的相应的功能区域的周边补充对应的功能电路单元；步骤5)、根据整个PCB的电源需求和电源连接器位置，同时考虑整个PCB的热平衡，确定电源芯片的布放位置；步骤6)、根据整个PCB的时钟使用情况，确定时钟芯片的布放位置。2.根据权利要求1所述的基于核心芯片PIN脚的PCB布局方法，其特征在于确定PCB设计中的核心芯片的方法为：根据原理图将PCB设计中用到的所有元器件导入到PCB设计界面并采用交互式设计方法初步确定PCB的框架，根据PCB中的飞线和BOM清单得出该...

【专利技术属性】
技术研发人员：章圣焰，郭文骏，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31