PCB基板測(cè)試數(shù)據(jù)提取與圖形重繪

劉國(guó)敬，田洪濤，霍 杰，宋婉貞

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所，北京101601)

目前電子設(shè)計(jì)CAD軟件品種繁多，如Pads，Protel，Cadence，Mentor 等 多 達(dá) 20 幾 種 ，但所有的CAD設(shè)計(jì)軟件都可以生成Gerber文件[1]，我們將 Gerber文件導(dǎo)入 CAM 350PCB測(cè)試制作軟件導(dǎo)出可解析的IPC-D-356A格式文件。IPC-D-356A格式文件是一種有特定排列格式的數(shù)據(jù)文件，這種數(shù)據(jù)格式可以使測(cè)試數(shù)據(jù)變得單一化，通過對(duì)IPC-D-356A數(shù)據(jù)文件的解析，可以重畫測(cè)試板的走線和焊盤點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)其功能。

1 IPC-D-356A數(shù)據(jù)文件解析

1.1 頭信息解析

一般包括文件頭和文件體兩部分，信息第一列是以“P”開頭，單位參數(shù)信息區(qū)最重要。參數(shù)信息區(qū)表示的含義見表1。

1.2 主體部分信息解析

數(shù)據(jù)文件的每一行都是由80個(gè)字符組成，各列的解析[2]見表2。

表1 頭文件解析

主體部分信息解析舉例說明：

解析：本焊盤是通孔，屬于名稱為$Net118的網(wǎng)絡(luò)，含有中間層，內(nèi)孔徑7000 mm(280英寸),外孔徑為12500 mm(500英寸)，焊盤坐標(biāo)位置為（45054，65050）。

2 IPC-D-356A數(shù)據(jù)文件的轉(zhuǎn)換

將Gerber文件導(dǎo)入CAM 350PCB測(cè)試程序制作軟件導(dǎo)出我們可解析的IPC-D-356A格式文件。根據(jù)IPC-D-356A文件提供的數(shù)據(jù)信息，可以從中抽取出以327開頭的焊盤信息文件*.Net，以099開頭的測(cè)試點(diǎn)信息文件*.Pad，以378開頭的走線信息文件*.Drw，以379開頭的相鄰網(wǎng)絡(luò)信息文件*.Adj和記錄網(wǎng)絡(luò)名稱信息的文件*.Id。用以上生成的5個(gè)過渡文件，根據(jù)不同的測(cè)試需求便可以生成PCB測(cè)試所需要的開路測(cè)試文件，短路測(cè)試文件，電容測(cè)試文件。

2.1 Net文件

從IPC-D-356A中抽取以327開頭的焊盤信息生成*.Net文件格式規(guī)定為：

其中：SD 面信息（01：上層 02：底層 00：通孔），x、y中心點(diǎn)坐標(biāo)，ID指所屬網(wǎng)絡(luò)號(hào)與 *.ID文件中的名稱相對(duì)應(yīng)，DX、DY、D組合含義有三種：

表2 主體部分信息解析

（1）DX、DY有數(shù)據(jù)，D為空白：方形焊盤。

（2）DX、D有數(shù)據(jù)，DY為空白：圓形通孔焊盤，其中DX為外孔直徑，D為內(nèi)孔直徑。

（3）DX有數(shù)據(jù)，DY、D為空白：圓形焊盤，DX為焊盤直徑。

2.2 Drw文件

從IPC-D-356A中抽取以378開頭的走線信息生成*.Drw文件格式規(guī)定如下：

其中：$Net0=3指屬于$Net0網(wǎng)絡(luò)的線有三條，01指上層走線，02下層走線80線寬，后面數(shù)據(jù)指線條的起始坐標(biāo)。

2.3 ID文件

記錄網(wǎng)絡(luò)名稱信息的*.Id文件格式規(guī)定如下：

這是一個(gè)過渡文件，1=$Net0含義指名稱為$Net0的網(wǎng)絡(luò)在*.Net、*Pad和 *.Adj文件中ID用標(biāo)號(hào)1來代替，$Net24用標(biāo)號(hào)4來代替。有時(shí)很多中間層網(wǎng)絡(luò)對(duì)我們生成測(cè)試文件和繪圖來說是不必要的，這時(shí)網(wǎng)絡(luò)與標(biāo)號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系就錯(cuò)開，這個(gè)文件的顯著作用就體現(xiàn)了。

2.4 Ad j文件

從IPC-D-356A中抽取以379開頭的相鄰網(wǎng)絡(luò)信息生成*.Adj文件格式如下：

其中：Num1=1 2 3 4 5的含義：指$Net0與$Net1，$Net0與$Net2，$Net0 與$Net3，$Net0 與$Net4，$Net0與$Net5是相鄰網(wǎng)絡(luò)（1 2 3 4 5對(duì)應(yīng)*.ID中的網(wǎng)絡(luò)名稱）。

2.5 Pad文件

從IPC-D-356A中抽取以099開頭的測(cè)試點(diǎn)信息生成*.Pad文件格式如下：

Pad文件是PCB測(cè)試中生成開路測(cè)試文件，短路測(cè)試文件，電容測(cè)試文件的基礎(chǔ)，所有測(cè)試文件的信息都是基于*.Pad文件生成的。

3 PCB基板的圖形重繪

PCB圖形還原是利用解析以上5種格式的文件，通過軟件編程[3]重畫測(cè)試板的走線和焊盤點(diǎn)，用于PCB測(cè)試中選擇基準(zhǔn)點(diǎn)和錯(cuò)誤查看等功能，利用焊盤和走線信息便可以實(shí)現(xiàn)PCB圖形還原，以$Net2舉例說明（見圖1）：

$Net2網(wǎng)絡(luò)的焊盤數(shù)據(jù)信息（由*.ID文件中可知 3=$Net2）：

$Net2網(wǎng)絡(luò)的走線數(shù)據(jù)信息：

圖1 $Net2網(wǎng)絡(luò)圖形還原示例圖

4 圖形重繪在PCB測(cè)試中的應(yīng)用

完整PCB板的圖形還原[4]在PCB測(cè)試系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)選擇基準(zhǔn)點(diǎn)，錯(cuò)誤查看以及壞點(diǎn)重測(cè)等功能。如圖2所示。

5 結(jié) 論

本文所介紹的IPC-D-356A文件解析與PCB圖形重繪的方法已成功應(yīng)用于PCB基板測(cè)試系統(tǒng)中，經(jīng)過一年多的實(shí)際使用，運(yùn)行結(jié)果表明此方法能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行IPC-D-356A文件解析和PCB圖形重繪，為PCB測(cè)試中選擇基準(zhǔn)點(diǎn)和錯(cuò)誤查看提供了可靠保障。

圖2 完整pcb測(cè)試板選擇基準(zhǔn)點(diǎn)功能

[1]沈精虎.電路設(shè)計(jì)與制作-Protel99SE詳解[M].北京：人民郵電出版社，2003.

[2]美國(guó)netlist格式標(biāo)準(zhǔn).IPC-D-356A詳解[Z].英文版[DB/CD]，2004.

[3]楊曉鵬.Visual C++6.0實(shí)用編程技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.

[4]孫 鑫.VC++深入詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.