Chapter 4 层次原理图的绘制 1 §对一个大型电路设计而言,设计者不可能将所有的电路都画在一张图纸上,更不可能由一个人单独完成.通常需要将这种比较庞大的设计项目划分为很多功能模块,由不同的设计人员分别完成.然后再将各个功能模块整合再一起构成一个完整的设计,这样可以大大提高设计速度,做到多层次模块化并行设计.层次原理图正是这种层次化设计的体现.2 §Altium Designer提供了强大的层次原理图功能,整张大图可以分成若干小图,某些子图还可以往下细分.采用层次原理图可以使很复杂的电路变成相对简单的模块,使电路结构清晰明了.3 本章主要内容:§层次原理图的相关概念(层次原理图的符号,结构)§层次原理图的设计4 4.1 基本概念基本概念§层次原理图的设计方法是把整个设计用若干个原理图来表达.为了能够用多个子图来共同表达一个设计.就必须在这些子图间建立某种连接关系.层次原理图的母图就是用于表达子图间关系的一种原理图.在层次原理图中Altium designer采用了一些特殊的符号来表示各个子原理图的关系.5 4.1.1 层次原理图的符号层次原理图的符号§层次原理图主要由母图,子图以及一些特定符号组成. 6 §从图中我们可以看出,母图除了一般使用的元器件,导线,还有方块电路,方块电路端口,正是由它们来表征对应的子图.而子图中的代表符号是端口,子图中的元器件通过导线连接在I/O端口上,并通过I/O端口实现与上级母图的连接.§下面我们来具体讲讲这几个层次原理图用到的符号：7 Sheet Symbol方块电路方块电路§方块电路代表着一张原理图(通常指子图).它相当于封装了子图中的所有电路,将一张原理图简化为一个符号.8 Sheet Entry方块电路端口方块电路端口§ 一个方块电路端口,在母图和子图之间创建了一个连接,它和子图中同名的端口（Port） 是连在一起的.9 Port 端口端口 §端口是用来连接一个原理图的网络到另一个原理图的同名端口.或是用在子图中与上层母图中方块电路端口相连.10 4.1.2 层次原理图的结构层次原理图的结构§层次化的电路设计方法是一种模块化的设计方法.用户可以将一个较为复杂的大系统,按功能划分为多个子系统,子系统再对应相应的原理图.Altium Designer支持无限分层的层次原理图.因此子系统还可以再分出下一级子系统.这样可以使项目设计结构清晰有条理 11 4.2 层次原理图的设计§层次原理图设计的关键在于正确的传递层次间的信号.在层次原理图设计中,信号的传递主要靠放置方块电路, 方块电路端口,以及子图的端口来实现.在同一个项目的所有电路图中,同名的输入/输出点(包括方块电路端口, 端口)之间,被认为是相互连接的 。
辨析：“网络标号”和“端口/方块电路端口”12 层次原理图有自顶向下的设计方法和自底向上的设计方法：§自顶向下的设计方法就是先绘制最上层的原理图,然后再分别绘制各个模块的原理图. §自底向上的设计方法就是指先绘制各个模块的原理图,最后绘制上层模块关系的原理图.13 4.2.1 自底而上设计层次原理图§在设计原理图的时候,设计者有时会遇到这样的情况,即在每个模块设计出之前,设计者并不清楚每个模块到底有哪些端口.这时候就需要用自底而上设计层次原理图了§在自底向上的设计方法中,用户首先要设计出下层模块的原理图,再由这些原理图产生方块电路,进而产生上层原理图.这种设计方法非常有效,也是一种被广泛采用的层次原理图设计方法.14 例子来源AD安装目录 Examples\Reference Designs下 “ 4 Port Serial Interface.PRJPCB”15 4 Port UART and Line DrivesISA Bus and Address Decoding16 1，绘制好各个子图，把需要和其他模块相连的端口用PORT形式绘出。
单击放置工具栏中的 PORT按钮，可以放置端口,注意方向2，在该设计数据库中再建立一个新的原理图文件，双击这个原理图文件的图标使其处于打开状态母图）17 §3，选取菜单Design->Create Symbol From Sheet,出现一个选择原理图的对话框,(母图必须是打开状态) 4，选择一个你准备据此产生方块电路的原理图,然后你鼠标上就会粘了一个方块电路,方块电路的属性和子图的文件名是一样的.方块电路端口Sheet Entry和我们选择的子图的端口Port也是对应的.18 §放置方块电路19 §调整方块电路端口Sheet Entry，已便于连线：20 §连线21 4.2.2 自顶向下设计层次原理图自顶向下设计层次原理图§用自顶向下开始设计时，设计者首先要建立一张母图在母图中，用方块电路代表它下一层的子系统，接下来用户就可以一幅幅的设计每个方块电路对应的子图了这样一层层的细化，直至完成整个电路的设计22 §很显然，建立母图是这种设计方法的第一步，下图是一张4路串行接口电路示例：23 建立层次原理图母图1，在Altium Designer中建立一个新的项目文件。
2，在该项目文件下，新建原理图文件3，双击原理图文件图标，打开原理图，同时启动了原理图编辑器4，单击放置工具栏的“方块电路”按钮，开始绘制方块电路24 5，将鼠标光标移至原理图上，这时光标变成十字形状，十字的右下角有一个缺省大小的方块电路，移动鼠标光标的位置，方块电路会随着鼠标光标的移动而移动25 6，移动到所需的位置后单击鼠标左键，确定方块电路的左上顶点7，移动鼠标光标会发现，方块电路的大小随鼠标光标的移动而改变，调整到满意的大小后，再次单击鼠标左键，一个方块电路就放置好了26 §8，设置方块电路的参数用鼠标双击刚放好的方块电路，弹出属性对话框Ø方块电路除了图形显示属性,(颜色,大小,位置等), 还有两个特别的属性. Designator和 ØDesignator是个文本,是指方块电路的序列号,你可以随便取.而就不一样了,它指的是特定的文件名,也就是这个方块电路的子图对应的文件名.27 28 9，： ISA Bus and Address Decoding.sch Designator：ISA Bus and Address Decoding 设置结束后单击 OK按钮确认。
29 10，重复上面的操作完成另一个方块电路的绘制30 11，单击放置工具栏中的放置方块电路端口按钮，执行放置方块电路端口的命令，这时鼠标光标变成十字形状31 §12，将鼠标光标移入“ISA Bus and Address Decoding”方块电路中单击鼠标左键，这时十字光标上将叠放一个方块电路端口的形状，它会随鼠标光标一起移动，32 13，在此状态下按Tab键，弹出属性对话框Name：方块电路端口名称I/O Type： 箭头方向 Output: Input: Bidirectional:14，设置好后，单击OK确认33 16，移动鼠标，将方块电路移至合适的位置，单击鼠标左键将其定位，第一个方块电路端口就放置好了17，这时，仍处于放置方块电路端口状态，按同样的方法放置其他方块电路端口单击右键退出放置方块电路端口状态34 18，重复上面的操作，将所有的方块电路放置好并绘制导线35 通过以上操作，成功地绘制了一张层次原理图的母图，下面的工作就是将母图中每一个方块电路所对应的层次原理图子图绘制出来层次原理图子图如何与上层的母图发生联系呢？这就要靠I/O端口实现，子图的I/O端口要与代表它的方块电路端口相对应，这样才能实现正确的关联。
下面以建立ISA Bus and Address Decoding所对应的子图为例，介绍子图的设计过程36 层次原理图子图的设计1， 选 取 菜 单 命 令 Design->Create Sheet From Symbol，此时光标变成十字光标，将其移至方块电路ISA Bus and Address Decoding上37 2，AD会自动生成一个名为ISA Bus and Address Decoding.Sch的原理图文件（与设置该方块电路属性时所起的文件名一样） 这个新文件已经布好了与方块电路相对应的I/O端口，这些端口与相应的方块电路端口名称相同38 39 3，I/O端口属性大多从对应的方块电路端口继承而来，无需修改只有默认的大小可能不大合适，如“CARD_ENABLE”端口的长度过小，使得文字超出端口范围，此时需要设置I/O端口的属性双击“CARD_ENABLE”端口，弹出【Port Properties】（端口属性）对话框 修改Width为1000mil40 41 从上面的步骤可以看出，通过这种方法代替手工产生子图，可以大大提高绘图效率，下面就是继续添加元器件和连线等。
最后完成这个子图 另一个子图用同样的方法完成和细化42 4.3 小结 本章通过实例介绍了层次原理图的基本概念以及设计方法§ 层次原理图的概念： 层次原理图中涉及方块电路，方块电路端口和I/O端口等方块电路是层次原理图中特有的符号，每个方块电路代表了某一张子图43 §层次原理图的设计： 自顶而下和自底而上 具体方法有所不同，但基本思想都是把一个复杂的原理图分成若干相对简单的部分单独设计采取这个方法可以大大提高工作效率。