如何在Altium Designer中實(shí)現(xiàn)管腳交換

PCB Layout的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)互相交叉，導(dǎo)致布線不順暢或者必須添加過(guò)孔的情況。如下圖所示，左邊是原理圖同步到PCB后的實(shí)際情況，右邊是希望達(dá)到的效果。

這個(gè)時(shí)候，如果器件的管腳允許內(nèi)部交換（比如GPIO或者邏輯器件功能相同的Pin角），Layout工程師通常會(huì)手動(dòng)修改焊盤上的網(wǎng)絡(luò)，使布線盡可能簡(jiǎn)化，避免繞彎或過(guò)孔。

有些空間小、密度高的復(fù)雜設(shè)計(jì)，通常使用多管腳的FPGA或MCU。這種情況下如果不優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，布線幾乎是無(wú)法完成的。但調(diào)整的過(guò)程卻需要花費(fèi)大量的時(shí)間，且極易導(dǎo)致錯(cuò)誤，比如調(diào)整了不該調(diào)整的管腳、原理圖PCB不同步等。

Altium Designer提供了強(qiáng)大的管腳交換功能，使工程師可以輕松應(yīng)對(duì)以上情況。

看下如何實(shí)現(xiàn)管腳交換：

設(shè)置可進(jìn)行管腳交換的器件

在PCB中雙擊需要進(jìn)行管腳交換的器件，在屬性對(duì)話框中勾選“Enable Pin Swaps”選項(xiàng)

設(shè)置交換管腳的組別

在原理圖編輯界面下點(diǎn)擊Tools>Configure Pin Swapping或者PCB編輯界面下點(diǎn)擊Tools>Pin/Part Swapping>Configure進(jìn)入Configure Swapping Information對(duì)話框。

雙擊需要交換管腳的器件進(jìn)入Configure Pin Swapping對(duì)話框，在Pin Group列將允許交換的管腳設(shè)為同一個(gè)Group。

如下圖，管腳164,165,166,167,168被設(shè)為相同的GPIO_1組，允許交換。

執(zhí)行交換（方法1）

在PCB編輯器中選擇Tools>Pin/Part Swapping>Interactive Pin/NetSwapping命令。

可以交換的管腳會(huì)自動(dòng)高亮，用鼠標(biāo)選擇需要交換的管腳。

點(diǎn)擊需要交換的管腳后（圖中為167），可交換的管腳會(huì)高亮。點(diǎn)擊可交換的管腳完成網(wǎng)絡(luò)交換。

執(zhí)行交換（方法2）

方法1主要針對(duì)焊盤上的Net交換。方法2支持在布線過(guò)程中直接完成管腳上的網(wǎng)絡(luò)交換，更為便捷。

具體操作方法：

Place Track(快捷鍵PT)進(jìn)行正常布線操作。如下圖，理論上講，HA15網(wǎng)絡(luò)只能與相同的網(wǎng)絡(luò)的Pad（Pin 166）相連。但由于164～168屬于同一個(gè)可交換的Group，布線器允許HA15的網(wǎng)絡(luò)與164，165，167，168的管腳相連。圖中顯示網(wǎng)格狀的Track都可以與HA15網(wǎng)絡(luò)連接。

注意：必須要從Pad上引出一小段Track才可以直接連接，不支持直接與不同網(wǎng)絡(luò)的Pad連接。

當(dāng)導(dǎo)線靠近支持交換的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，會(huì)自動(dòng)吸引。如下圖，HA15與HA19是不同的Net，但仍可以完成連接。

完成連接后，167，166管腳上的HA15，HA19網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)進(jìn)行了交換。同時(shí)連接中生成了一個(gè)subnet對(duì)象，用來(lái)標(biāo)識(shí)發(fā)生的連接。Subnet本質(zhì)就是Track，但具有特殊的屬性，可以在PCB Filter中使用“IsSubnet”的Query語(yǔ)句查詢到PCB中所有的Subnet。

將更改推送到原理圖

點(diǎn)擊Design>Update Schematics in XXX可以通過(guò)ECO直接將變化推送到原理圖。

這里需要值得注意的是，如果要進(jìn)行管腳交換，原理圖中的連接務(wù)必使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽(Net Label)的形式，不要使用硬線連接。在同步過(guò)程，AD會(huì)自動(dòng)調(diào)整Net Label的位置，如果使用硬線連接，網(wǎng)絡(luò)的邏輯關(guān)系就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。

如果一定需要在硬線連接的情況下進(jìn)行管腳交換，也有一種不推薦的方法。在Project Options中，確認(rèn)“Changing Schematic Pins”被選中。

當(dāng)PCB中的管腳交換信息同步到原理圖時(shí)，AD會(huì)交換schematic symbol上管腳的位置，而不是交換網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽。這么做其實(shí)修改了原理圖符號(hào)本身，不推薦使用。

自動(dòng)管腳/網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化器

除了手動(dòng)調(diào)整管腳/網(wǎng)絡(luò)之外，AD還提供了自動(dòng)管腳/網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化功能。定義完成可交換的組別后，點(diǎn)擊Tools>Pin/Part Swapping>Automatic Net/Pin Optimizer...執(zhí)行自動(dòng)優(yōu)化操作。它會(huì)基于逃逸式布線層的匹配、最短的曼哈頓走線距離、每一層上最少數(shù)量的飛線交叉來(lái)分配網(wǎng)絡(luò)。

下圖為優(yōu)化前后的對(duì)比：