1、Altium Designer16电路设计电路设计第六章第六章 绘制层次电路原理图绘制层次电路原理图教学内容教学内容层次电路原理图简介1层次电路原理图的设计方法2层次电路原理图的绘制方法3电气检查4创建网络表文件、生成元件清单、报表输出5原理图纸输出66.1 层次电路原理图简介层次电路原理图简介一、层次电路图的结构一、层次电路图的结构层次电路原理图是指，把完整复杂电路系统进行模块化分解，被分解的电路模块称为子原理图；模块与模块之间采用顶层原理图设计方式，通过简单的端口进行连接实现，称为母原理图或者父原理图。母图与子图的关系如图6-1所示，例图如图6-2所示：图6-1工程文件母原理图一级子图二级
2、子图图6-26.1 层次电路原理图简介层次电路原理图简介图表符（sheet symbol）图纸入口信号线束图6-3 对于结构复杂的、元器件较多的、规模庞大的电路系统，很难在一张电路原理图上完整的绘制出来；企业或者公司在电子产品的开发与研究上，为了缩短周期，往往是一个团队同时在工作，需要把完整复杂的电路系统分割成不同的电路模块，分派给不同的设计组完成。因此，层次电路原理图的设计方式应运而生。母原理图由图表符连接而成，而一个图表符对应一个子电路图，如图6-3所示：二、层次电路图产生的原因：二、层次电路图产生的原因：6.2层次电路原理图的设计方法层次电路原理图的设计方法层次原理图设计方法有两种：自上
3、而下、自下而上的原理图设计方法1、自上而下的原理图设计步骤如图6-4：2、自下而上的原理图设计步骤如图6-5：图6-5图6-46.3层次电路原理图的绘制方法一、自上而下的层次原理图绘制方法以绘制“层次原理图绘制范例”工程中的层次原理图为例，具体操作如下：单击【文件】【New】【Project】,在弹出的对话框里命名工程文件为层次电路图绘制范例，修改工程文件保存的位置并保存，如图6-6所示：1.建立工程文件 图6-6建工程文件6.3层次电路原理图的绘制方法 6.3层次电路原理图的绘制方法2.建立顶层电路图在左侧工作区面板的工程文件名上右键，给工程添加新的文件子菜单中选择添加原理图，保存原理图文件
4、并命名为母图，如图6-7所示。图6-7 6.3层次电路原理图的绘制方法3.绘制图纸符号新建母图后，就可以在母图上放置代表各子电路图模块的图纸符号，下面以绘制显示模块图纸符为例，讲解具体绘制方法。（1）放置图纸符号。在母原理图工作界面，单击【放置】【图纸符号】放置一个方块状的图纸符号，如图6-8所示；也可以单击配线工具中的放置图纸符号按钮，如图6-9所示：单击此标创建图纸符号图6-8图6-9 6.3层次电路原理图的绘制方法 此时，光标变为十字型，在原路工作区合适的位置单击左键，确定图纸符放置的位置，拖动鼠标带出一个图纸符号的轮廓，如图6-10所示。按下键盘上的【TAB】按键，弹出图纸符号属性对话
5、框，如图6-11所示。图6-10图6-11 6.3层次电路原理图的绘制方法（2）设置图纸符号属性 图纸符号属性对话框中主要属性的含义：【边缘颜色】图纸符号边框的颜色。【填充色】图纸符号的颜色。【标识符】图纸符号在母图中的序号，作用与元件在电路图中的序号相同。【文件名】图纸符号对应的子原理图文件名称。【锁定】固定图纸符号的位置。在【标识符】输入此图纸符号的标识符为“子图1”，在【文件名】输入此图纸符号的文件名为“显示模块”，如图6-12所示。图6-12 6.3层次电路原理图的绘制方法（3）完成图纸符号绘制。填写完图纸符号属性，单击【确认】按钮完成设置，拖动光标带出图纸符号轮廓，当图纸符号尺寸大小
6、合适时，再次单击鼠标左键，完成图纸符号的绘制。用同样的方法依次绘制出其他模块的图纸符号，绘制完的效果图如图6-13所示。图6-13 6.3层次电路原理图的绘制方法4.放置图纸入口图纸入口是把模块与模块之间的电气连接建立起来的端口，在图纸符号绘制完成后，需要在图纸符号上添加图纸入口。下面仍以显示模块为例，讲解如何添加图纸入口的方法：（1）添加图纸入口单击【放置】【添加图纸入口】，或者单击配线工具中的放置图纸入口按钮，鼠标变成十字型光标，带出一个虚影的图纸入口轮廓，如图6-14所示图6-14 6.3层次电路原理图的绘制方法再将光标移到图纸符号内部的指定位置，按下键盘上【TAB】按键，弹出图纸入口属
7、性对话框，如图6-15所示图6-15 6.3层次电路原理图的绘制方法（2）设置图纸入口属性。图纸入口属性对话框的主要属性如下：【名称】图纸入口的名称，必须与子电路图中端口的名称一致，下拉列表中包含已自动识别出的名字；值得注意的是，图纸入口名称不能含有“.”等非法符号，否则会出错，如要表示P1.0端口，命名为P10即可，如要表示P1.0P1.7端口，则命名为P10.7即可。【线束类型】如果应该的子图中有多个线束，则需要手工添加或选择线束类型，添加或选择线束类型后，后面的【I/O类型】就不需要重新定义。【I/O类型】端口信号输入/输出类型，即端口中信号的流向，共有四个选项，其含义如下：【Unspe
8、cified】不确定 【Output】输出【Input】输入 【Bidrectional】双向【锁定】固定图纸入口符号的位置。6.3层次电路原理图的绘制方法（3）放置显示模块图纸入口，如图6-16所示。显示模块放置了3个图纸入口，说明有三个通过需要跟其他图纸符号连接，一个是+5V电源端口，一个GND地线端口，PA2.5是代表PA2、PA3、PA4、PA5的总线端口。放置图纸入口前，先规划好子电路图与子电路图之间电气连接的端口类型、名称、数量，采用何种方式连接，在AD16中，连接方式可分为三种：导线连接、总线连接、信号线束连接，三者之间的区别将在绘制子原理图详细讲解。图6-16 6.3层次电路原
9、理图的绘制方法用相同的方法，放置其他图纸入口，完成后的效果如图6-17所示。图6-17 6.3层次电路原理图的绘制方法5连接图纸入口，添加网络标签放置了图纸入口，图纸符号之间还不能实现电气连接，还需要添加图纸入口连接线，放置网络标签。连接图纸入口时，必须根据图纸入口的类型选择合适的连接方式。连接完成后添加网络标签，网络标签的名称取跟图纸入口名称一致，如图6-18所示图6-18 6.3层次电路原理图的绘制方法6绘制子原理图完成顶层原理图即母图的绘制后，由各图纸符号产生相对于的子原理图，具体操作步骤如下：（1）产生子原理图文件。单击【设计】【产生图纸】，此时光标变成一个十字型，移动光标到图纸符号上
10、，单击左键，自动生成一个与图纸符号名称一致的子原理图文件，里面有与图纸符号入口相对应的输入/输出端口。以产生显示模块子原理图文件为例，如图6-19所示：6.3层次电路原理图的绘制方法原理图端口图6-19 6.3层次电路原理图的绘制方法（2）绘制子原理图。以绘制显示模块子原理图为例，PA2.5是总线端口，+5V和GND是单导线端口，端口可根据画图方便自由移动。绘制原理图的方法前面已经讲解过，此处不重复。绘制完的效果图如图6-20所示。图6-20 6.3层次电路原理图的绘制方法用同样的方法，产生并绘制其他子原理图。绘制好的层次电路原理图如图6-20、图6-21、图6-22、图6-23所示。图6-2
11、1 6.3层次电路原理图的绘制方法图6-22 6.3层次电路原理图的绘制方法图6-23 6.3层次电路原理图的绘制方法6.3.2 层次原理图之间的切换 绘制完成的层次原理图一般包含了顶层原理图和多张子原理图，在编辑时，常常需要在这些原理图之间互相切换，实现层次性原理图之间的切换，一般有两种方式：1从母电路原理图切换到其他子原理图。单击【工具】【上/下层次】，或者单击 按钮，光标变为十字型，在母图中子原理图相对应的图纸符号空白处单击左键，即可打开对应的子原理图，如图6-25所示 6.3层次电路原理图的绘制方法图6-25 6.3层次电路原理图的绘制方法2.从子原理图切换到母图对应的图纸符号。单击【
12、工具】【上/下层次】，或者单击 按钮，光标变为十字型，在子原理图中的指定电路端口单击左键，系统自动切换到母图中相对应的图纸符号入口处，如图6-26所示。6.3层次电路原理图的绘制方法图6-26 6.3层次电路原理图的绘制方法6.3.3 配置线束 AD软件早就一种叫做 Signal Harnesses 的方法来建立元件之间的连接和降低电路图的复杂性。该方法通过汇集所有信号的逻辑组对电线和总线连接性进行了扩展，大大简化了电气配线路径和电路图设计的构架，并提高了可读性。用AD16绘制电路板的原理图时，经常使用多通道的设计方式将各图纸之间的关系组织起来。不同图纸间总是有多条信号线连接，看着很乱很复杂。
13、不过我们可以使用线束的功能将多条信号线捆成一条线。1线束的概念 线束的概念有些像总线，但是线束可以包含的信号线的范围更广，并不局限于一条总线，线束中可以同时包含多条总线和信号线。6.3层次电路原理图的绘制方法在AD16系统，实现电气连接的方式有三种：导线、总线、线束。这三种线之间的区别与联系：【导线】用来实现两个端口之间的电气连接。【总线】将多条导线捆成一条总线，其本身没有实际的电气意义，必须由组成总线的各导线的网络名称来完成电气连接，它起到简化原理图的作用。【线束】将网络标号、总线、其他线束，捆成在一起，用一条线束表示，更简化原理图。在原理图工作界面的菜单栏中，三者图标如图6-27所示：导线
14、总线线束图6-27 6.3层次电路原理图的绘制方法2.线束的组成线束由4部分组成：线束名称、信号线束、线束连接器及线束入口。如图6-28所示。线束连接器信号线束线束名称线束入口图6-28补充说明：此处设置线束类型为Harness1，系统默认线束类型为“Harness1”。6.3层次电路原理图的绘制方法3.线束的使用单击【放置】【线束】【线束连接器】，或者单击菜单栏 按钮，放置线束连接器；然后单击【线束入口】，或者单击菜单栏 按钮，放置连接端口；再单击【信号线束】，或者单击菜单栏 按钮，放置信号线束；最后单击【放置】【端口】，或者单击菜单栏 按钮，放置线束名称。具体操作如图6-29所示。图6-2
15、9 6.3层次电路原理图的绘制方法 以修改“层次电路图绘制范例.PrjPcb”工程为例，把子图3和子图4之间的连接端口PA0.1、PB0.2、PC0.1，改成更简洁的线束连接，操作步骤如图6-30所示。放置图纸入口并设置属性设置端口名称设置线束类型 6.3层次电路原理图的绘制方法放置信号线束子图3处理模块 6.3层次电路原理图的绘制方法子图4输入输出按键模块图6-30 6.3层次电路原理图的绘制方法6.3.4 自下而上的层次原理图绘制方法自下而上的层次原理图绘制方法自下而上的层次原理图绘制方法，根据功能先绘制子原理图，然后由HDL文件或图纸生成图表符，再把生成的图表符组合连接起来形成顶层电路图
16、，即母图，自下而上的层次原理图绘制完成。仍以绘制“层次原理图绘制范例”工程中的顶层原理图为例，具体操作如下：1.建立工程文件单击【文件】【New】【Project】,在弹出的对话框里命名工程文件为：层次电路图绘制范例，修改工程文件保存的位置并保存。2.建立顶层电路图在左侧工作区面板的工程文件名上右键，给工程添加新的文件子菜单中选择添加原理图，保存原理图文件并命名为母图，如图6-31所示。6.3层次电路原理图的绘制方法3.绘制子原理图 在工程文件中添加子原理图文件，如图6-32所示。根据电路模块绘制子原理图，并放置相应的原理图端口及网络标号，绘制方法与前面绘制子原理图相同，此处不重复。图6-31
17、图6-32 6.3层次电路原理图的绘制方法图6-33 6.3层次电路原理图的绘制方法4.绘制顶层原理图在母图工作界面，单击【设计】【HDL文件或图纸生成图表符】，弹出文件选择对话框，如图6-34所示。单击子原理图文件，生成对应的图纸符，如图6-35所示。图6-34图6-35 6.3层次电路原理图的绘制方法 图纸符的名称与子原理图名称一致，图纸符的标识由系统自动生成。按下键盘【TAB】按键进入图纸符属性对话框，根据需要修改图纸符标识，如图6-36所示。图6-36 用同样的方法生成其他子原理图文件对应的图纸符，并用电气连接线把图纸符连接起来，如图6-18所示。顶层原理图绘制完成，自下而上的层次原理
18、图绘制方法讲解完毕。6.4 电气检查电气检查 层次原理图所在的工程文件，包含了多张原理图文件，AD内置的电气检查功能，可以对任意一张原理图的电气性进行检查，如果被查原理图没电气连接错误，将不弹出对话框；如果被查原理图有电气连接错误，错误信息将在【Messages】工作面板中列出，双击错误信息，出错的对象会高显出来，其他电路处于蒙板状态，方便编辑者修改错误。值得指出的是，AD16只能检查出元器件之间的电气连接是否出错，对原理图的设计是否合理，能否正常使用，AD16内置的电气检查功能是不能够检查出来的，因此，在【Messages】工作面板上无显示错误信息，不代表该电路图设计是完全正确的，只能代表该
19、电路图没有电气连接错误。6.4 电气检查电气检查1.原理图编译 单击【工程】【Compile】可以对当前原理图文件或者对整个工程文件进行编译；也可以在左侧工程列表，选择要编译的文件右键，编译该文件，如图6-37所示。图6-37 6.4 电气检查电气检查 文件编译后，检查结果在【Messages】工作面板列出。如果原理图有电气连接错误，文件编译后会自动弹出【Messages】面板；如果原理图没有电气连接错误，文件编译后不弹出【Messages】面板。可以手动打开【Messages】面板。单击【察看】【Workspace Panels】【System】【Messages】；或者在工作窗口右下方标签
20、栏，单击【System】【Messages】，具体操作如图6-38所示：图6-38 6.4 电气检查电气检查2.修正原理图的错误 打开【Messages】工作面板，如果【Messages】面板没有信息，说明该电路没有电气连接错误，如图6-39所示；如图面板有信息，说明有电气连接错误，如图6-40所示，用户可以双击错误信息，找到错误对象进行修改，指导【Messages】面板无错误信息为止。具体修正方法，在前面章节已讲解，此处不重复。图6-39图6-40 6.5 创建网络表文件、生成元件清单、报表输出创建网络表文件、生成元件清单、报表输出6.5.1 创建网络表文件 单击【设计】【工程的网络表】【P
21、CAD】，在【Project】面板上会自动添加一个与顶层原理图名称一致的网络表文件，其后缀为“*.NET”，如图6-41所示。图6-41 值得一提的是，在AD16中，不需要先创建网络表文件，再把元件的封装及其网络导入PCB，可直接在PCB工作界面，单击【设计】里直接导入或者更新原理图文件即可画PCB图。6.5 创建网络表文件、生成元件清单、报表输出创建网络表文件、生成元件清单、报表输出6.5.2 生成元件清单 单击【报告】【Bill of Materials】，进入元件清单属性对话框，在属性对话框里可以看到所有元器件，如图6-42所示；根据需要选择是否添加到工程中，是否打开导出的元件清单图6-
22、42 6.5 创建网络表文件、生成元件清单、报表输出创建网络表文件、生成元件清单、报表输出1.设置元件清单列表属性 在【聚合的纵队】对元件进行分组，把属性相同的分在一起；在【全部纵列】窗口任意一列后面的“展示”打“”，元件清单列表将显示所有元件的该项目信息；单击清单列表表头任意对象，可对该对象进行排序；设置清单列表文件格式，常用的有*.pdf和*.xls两种格式；选择导出元件清单列表的模板；2.导出元件清单列表根据实际需要，设置完元件清单列表属性后，单击【输出】，导出元件清单列表，如图6-43所示。小提示：在破解版的AD16中，设置完元件清单列表属性后直接单击左下角【输出】，清单列表可能出现空
23、表，可以尝试单击左下角的【菜单】【报告】【输出】，导出元件清单列表，如图6-44所示。6.5 创建网络表文件、生成元件清单、报表输出创建网络表文件、生成元件清单、报表输出图6-44图6-43 6.5 创建网络表文件、生成元件清单、报表输出创建网络表文件、生成元件清单、报表输出图6-456.5.2 报表输出报表输出报表输出有两种方式：1.在原理图工作界面上，单击【报告】【Simple BOM】，系统自动添加该原理图的BOM表，如图6-45所示。6.5 创建网络表文件、生成元件清单、报表输出创建网络表文件、生成元件清单、报表输出2.单击【文件】【新建】【输出工作文件】，创建一个*.OUTJob文件
24、，在工作文件的工作界面，单击【Report Outputs】【Add New Report】【Simple BOM】，下拉的列表有本工程所有原理图文件名称，选择需要输出BOM表的原理图文件或工程文件，最后选择对应的输出容器，单击生成内容，对应原理图文件的BOM表输出完毕，具体操作如图6-46所示。图6-46 6.6 原理图纸输出原理图纸输出 单击【文件】【新建】【输出工作文件】，创建一个*.OUTJob文件，在工作文件的工作界面，单击【Documentation Outputs】【Add New Documentation Outputs】【Schematic Prints】，选择需要输出的原
25、理图，选择PDF输出容器，原理图以PDF格式输出。具体操作如图6-47所示。图6-47 6.6 原理图纸输出原理图纸输出输出的PDF格式的原理图，如图6-48所示。图6-48 6.6 原理图纸输出原理图纸输出输出的PDF格式的母图，如图6-49所示。图6-49 本章小结 本章主要以绘制“层次原理图绘制范例”工程的顶层原理图为例，介绍了自上而下层次原理图的绘制方法及自下而上层次原理图的绘制方法，掌握了绘制层次原理的技巧，包括：1.自上而下层次原理图绘制顺序及方法；2.层次原理图之间的切换；3.线束的配置；4.自下而上层次原理图绘制顺序及方法；5.原理图的电气检查（编译）；6.创建网络表文件、生成元件清单列表；7.报表输出；8.原理图纸输出。Altium Designer16电路设计电路设计
