基于布线区域生成的总线布线方法技术

本发明专利技术提出基于布线区域生成的总线布线方法，用于PCB板总线布线设计，首先，将起始引脚组分别在同一组件的相同边界且相邻的总线聚集在一起，以提高后续布线的效率；继而构建总线的布线顺序优先级队列，以确定总线的布线顺序；然后，根据总线的起始引脚组位置及总线宽度构建均分网格，通过A星算法寻路至结束引脚组，通过路径调整以得到更优的布线区域；通过布线层的分配和拆线重布的迭代得到各个总线的布线区域；最后，经过详细布线设计和去直角化得到最后的总线布线结果；本发明专利技术能针对一般应用场景来提高PCB板总线布线的效率。般应用场景来提高PCB板总线布线的效率。般应用场景来提高PCB板总线布线的效率。

【技术实现步骤摘要】
基于布线区域生成的总线布线方法


[0001]本专利技术涉及电子设计自动化
，尤其是基于布线区域生成的总线布线方法。

技术介绍

[0002]总线是一组连接双端或多端(引脚)的信号位，用来传输数据或者控制信号。随着集成电路技术的发展，PCB板上的多芯片模块、I/O引脚和各类存储器上的总线结构越来越多，人工手动布线的效率低下，越来越难满足布线需要，于是效率高、布通率高且稳定的自动总线布线算法就成为行业亟需的。
[0003]传统的布线算法主要聚焦于逐网布线，很少有研究总线布线，和总线布线相比，使用逐网布线的方法对总线进行布线会存在以下问题：
①
总线的布线拓扑不能保持一致；
②
布线区域面积较大，紧凑性不够，浪费布线资源；
③
同一总线下的各个线网的线长差不能控制在一定范围，影响总线信号传输；
④
逐网布线由于线网的拓扑不一致，不利于拆线重布。
[0004]近年来，出现了一些典型的总线布线解决方案，主要有以下几种：
①
基于有向无环图的总线布线算法：它使用LCS(最长公共子序列)总线聚类算法来大大减少总线的数目，从而降低布线的复杂性；使用基于DAG(有向无环图)的拓扑匹配在轨总线布线算法在DAG中为总线的每一比特寻找最短路径，所得到的路径满足拓扑匹配约束；使用拆线重布的方法减少布线拥塞和间距冲突。
②
基于多级框架的总线布线算法：它能够有效的解决不规则轨道金属层上最小间距和最小线宽等实际问题。目标是完成所有总线的布线，为总线的不同比特保持相同的拓扑结构，同时优化总线的线长、段数和紧致性等指标。其算法主要包括基于总线的网格图(BGG)更新、拓扑感知路径规划(TAP)、比特的跟踪分配(TAB)、轨道占用更新和拆线重布(RR)方案等五个步骤。
③
基于布尔可满足性的总线布线算法：它使用高效的编码方式将物体间的约束编码成子句并且表达成拓扑布尔表达式，用于判定一组物体空间位置的合法性。其高效的编码方式可以显著减少子句数量。给定有若干离散位置{1,2,
…
,}的一条坐标轴，以及一个物体集合{1,
…
,}，对于物体间的相对位置约束、物体之间不重叠约束、所有物体都要有位置放的约束，可以用SAT求解器来判断是否存在符合这些约束的放置方案，并且给出一个可行解。
④
考虑线长匹配的总线布线算法：它在同时考虑轨道资源、障碍物等设计约束的情况下，对可布线性、线长和长度匹配进行了优化。算法主要包括布局平面划分、构建总体布线图、引脚
‑
access布线段的轨道分配、利用深度优先搜索(DFS)不绕道地为每条总线搜索候选布线路径、对前一阶段每条失败总线采用广度优先搜索(BFS)进行绕道布线、对引脚
‑
access布线段上存在间距冲突的总线进行重新布线、最小
‑
最大线长差优化。
[0005]这些总线布线方法是基于有布线轨道信息，在一般的应用场景中并不会存在布线轨道信息，而且这些算法会出现在某些特定场景中布线运行时间长、布线效果差的情况。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出布线区域生成的总线布线方法，能针对一般应用场景来提高PCB板总线布线的效率。
[0007]本专利技术采用以下技术方案。
[0008]基于布线区域生成的总线布线方法，用于PCB板总线布线设计，
[0009]首先，将起始引脚组分别在同一组件的相同边界且相邻的总线聚集在一起，以提高后续布线的效率；继而构建总线的布线顺序优先级队列，以确定总线的布线顺序；
[0010]然后，根据总线的起始引脚组位置及总线宽度构建均分网格，通过A星算法寻路至结束引脚组，通过路径调整以得到更优的布线区域；通过布线层的分配和拆线重布的迭代得到各个总线的布线区域；
[0011]最后，经过详细布线设计和去直角化得到最后的总线布线结果。
[0012]所述方法包括以下步骤；
[0013]步骤S1、将多个起止引脚组在同一组件、相同边界且相邻的多个总线聚集为一个总线；
[0014]步骤S2、根据总线宽度、起止引脚组距离及自定义参数构建总线布线顺序优先级队列；
[0015]步骤S3、针对每个总线，根据总线宽度及间距约束确定的宽度从起始引脚组构建均分网格，通过A星算法寻路至终止引脚组，并通过粗粒度网格的构建来提高寻路效率；
[0016]步骤S4、将A星算法寻路的初步路径通过一系列转折点维持，通过布线区域路径调整尽可能避免影响其他总线的布线；
[0017]步骤S5、将无法布通的总线，或者与其他总线路径交叉的各段路径进行换层；
[0018]步骤S6、将换层也无法布通的总线，在选定层拆除影响其布线的其他总线，重新生成布线区域，直至所有总线都布通；
[0019]步骤S7、在得到的总线的布线区域中进行详细布线；
[0020]步骤S8、将所有直角的布线路径调整为135
°
。
[0021]步骤S1中，总线聚集的实现方法为：将多个起始、终止引脚组都位于同一组件、相同边界且紧邻的总线聚集在一起，当做一个总线来进行后续的处理，通过将多个总线聚集为一个总线来减少待布总线数，并通过聚集扩大总线宽度，来增加均分网格宽度，提高均分网格构建效率和后续A星算法的寻路效率。
[0022]步骤S2中，根据总线线网数、总线起止引脚组距离及自定义参数构建总线布线顺序优先级队列，总线bus优先级Qbus的计算方法如下：
[0023]Q
bus
＝α*Ν
net
+β*D
pin
+ω*C
user
ꢀꢀ
公式一；
[0024]其中Nnet表示总线线网数，Dpin表示总线起止引脚组距离，自定C
user
为用户自定义参数，α、β、ω为预设的固定权重。
[0025]步骤S3的方法具体为：对每个总线构建一次均分网格，网格宽度由起始引脚组的总线宽度和间距约束确定，从起始引脚组延伸至整个PCB板，从均分网格中选出一个与终止引脚组交叠面积最大的网格作为寻路的终止网格，使用A星寻路算法得到从起始网格到终止网格的最短路径，在A星算法的启发式函数中加入路径距PCB板组件距离的惩罚函数，减小惩罚函数对启发式函数值的影响，使得路径在保持最短的前提下，远离PCB板组件，并该
路径减少对其他总线布线的影响；
[0026]若总线宽度相较于PCB尺寸相差较大且差值大于阈值时，使用粗粒度的均分网格寻路来提高A星算法搜索路径的效率；将前面的均分网格宽度由粗粒度的均分网格宽度代替，在寻路过程中仍按之前确定的网格宽度来判断粗粒度网格中是否允许细粒度网格宽度的路径通过，以提高A星算法的路径搜索效率，快速得到从起始引脚组到终止引脚组的路径。
[0027]步骤S4的方法具体为：将步骤S3所得的A星算法寻路路径通过一系列均分网格本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于布线区域生成的总线布线方法，用于PCB板总线布线设计，其特征在于：首先，将起始引脚组分别在同一组件的相同边界且相邻的总线聚集在一起，以提高后续布线的效率；继而构建总线的布线顺序优先级队列，以确定总线的布线顺序；然后，根据总线的起始引脚组位置及总线宽度构建均分网格，通过A星算法寻路至结束引脚组，通过路径调整以得到更优的布线区域；通过布线层的分配和拆线重布的迭代得到各个总线的布线区域；最后，经过详细布线设计和去直角化得到最后的总线布线结果。2.根据权利要求1所述的基于布线区域生成的总线布线方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤；步骤S1、将多个起止引脚组在同一组件、相同边界且相邻的多个总线聚集为一个总线；步骤S2、根据总线宽度、起止引脚组距离及自定义参数构建总线布线顺序优先级队列；步骤S3、针对每个总线，根据总线宽度及间距约束确定的宽度从起始引脚组构建均分网格，通过A星算法寻路至终止引脚组，并通过粗粒度网格的构建来提高寻路效率；步骤S4、将A星算法寻路的初步路径通过一系列转折点维持，通过布线区域路径调整尽可能避免影响其他总线的布线；步骤S5、将无法布通的总线，或者与其他总线路径交叉的各段路径进行换层；步骤S6、将换层也无法布通的总线，在选定层拆除影响其布线的其他总线，重新生成布线区域，直至所有总线都布通；步骤S7、在得到的总线的布线区域中进行详细布线；步骤S8、将所有直角的布线路径调整为135
°
。3.根据权利要求2所述的基于布线区域生成的总线布线方法，其特征在于：步骤S1中，总线聚集的实现方法为：将多个起始、终止引脚组都位于同一组件、相同边界且紧邻的总线聚集在一起，当做一个总线来进行后续的处理，通过将多个总线聚集为一个总线来减少待布总线数，并通过聚集扩大总线宽度，来增加均分网格宽度，提高均分网格构建效率和后续A星算法的寻路效率。4.根据权利要求2所述的基于布线区域生成的总线布线方法，其特征在于：步骤S2中，根据总线线网数、总线起止引脚组距离及自定义参数构建总线布线顺序优先级队列，总线bus优先级Qbus的计算方法如下：Q
bus
＝α*Ν
net
+β*D
pin
+ω*C
user
ꢀꢀꢀꢀꢀ
公式一；其中Nnet表示总线线网数，Dpin表示总线起止引脚组距离，自定C
user
为用户自定义参数，α、β、ω为预设的固定权重。5.根据权利要求2所述的基于布线区域生成的总线布线方法，其特征在于：步骤S3的方法具体为：对每个总线构建一次均分网格，网格宽度由起始引脚组的总线宽度和间距约束确定，从起始引脚组延伸至整个PC...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘炜，黄田箐，
申请(专利权)人：福州芯智联科技有限公司，
类型：发明
国别省市：