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Bartels AutoEngineer (BAE) ist ein integriertes EDA-Softwarepaket mit mächtigen CAE-, CAD- und CAM-Programmmoduln für Schaltungsentwurf, Leiterkartenlayout und IC-/ASIC-Design. Das System stellt die konsequente Weiterentwicklung des Bartels AutoEngineer dar, der weltweit von großen CAD-Häusern unter verschiedenen Namen angeboten wird und aufgrund seiner Leistungsfähigkeit schnell zu einem de-facto-Industriestandard geworden ist. 1.1.1 SoftwarekonfigurationenDie Bartels AutoEngineer Software wird in den folgenden Ausbaustufen bzw. Konfigurationen angeboten:
Alle Softwarekonfigurationen des Bartels AutoEngineer werden mit einheitlichen Benutzeroberflächen in unterschiedlichen Landessprachen (deutsch, englisch, etc.) angeboten. Die mit dem Bartels AutoEngineer erstellten Designdaten können binärkompatibel zwischen den unterstützten Hardware- bzw. Betriebssystemplattformen (Windows, Linux/Unix, DOS, usw.) ausgetauscht werden. Bartels AutoEngineer ProfessionalDas System Bartels AutoEngineer Professional inklusive Schaltplan- und Leiterkarten-Layout-Modul ist das Basissystem der BAE-Software und entspricht dem in diesem Handbuch beschriebenen Softwareprodukt. BAE Professional ist auf PC-Systemen unter Windows, Linux und DOS ablauffähig. In der BAE Professional Software sind die folgenden Komponenten enthalten:
Um speziellen Einsatzgebieten gerecht zu werden, besteht auch die Möglichkeit, das frei verfügbare Schaltplanpaket BAE Schematics des BAE Professional als alleinstehendes Softwarepaket zu betreiben. Zu Test- und Evaluierungszwecken sind Demo-Softwarekonfigurationen des Bartels AutoEngineer Professional frei erhältlich (BAE Demo; volle BAE Professional Funktionalität mit Ausnahme der Datenausgabe). Bartels AutoEngineer LightDas extrem preisgünstige Einstiegspaket Bartels AutoEngineer Light ist für Schulungszwecke bzw. für semi-professionelle Anwender gedacht. BAE Light ist auf PC-Systemen unter Windows, Linux und DOS ablauffähig. BAE Light bietet dieselbe Funktionalität wie BAE Professional, allerdings mit den folgenden Einschränkungen:
Bartels AutoEngineer EconomyDas preisgünstige Einstiegspaket Bartels AutoEngineer Economy (auch bekannt unter der alten Bezeichnung Bartels AutoEngineer Educate/Entry) ist für Schulungszwecke bzw. für professionelle Anwender mit limitierten Anforderungen gedacht. BAE Economy ist auf PC-Systemen unter Windows, Linux und DOS ablauffähig. BAE Economy bietet dieselbe Funktionalität wie BAE Professional, allerdings mit den folgenden Einschränkungen:
Bartels AutoEngineer HighEndDas System Bartels AutoEngineer HighEnd ist sowohl auf Workstations als auch auf Windows- und Linux-PC-Plattformen verfügbar. BAE HighEnd nutzt spezielle Eigenschaften dieser Betriebssysteme (Multitasking, Multiwindowing, virtuelle Speicherverwaltung, usw.) zur Bereitstellung mächtiger zusätzlicher Funktionen und Leistungsmerkmale wie etwa:
BAE HighEnd ist in beiden Richtungen datenkompatibel zu BAE Professional; erforderliche Datenumsetzungen werden beim Laden automatisch durchgeführt. Bartels AutoEngineer IC DesignBAE HighEnd kann wahlweise zu einem kompletten IC- und ASIC-Designsystem aufgerüstet werden. Bartels AutoEngineer IC Design (BAEICD) ist ein durchgängiges CAD/CAM-System für den Entwurf von integrierten Schaltkreisen (Gate Arrays, Standardzellen, Custom-ICs bzw. ASICs). BAEICD besteht aus den Komponenten IC-Maskeneditor, IC-Autoplacement, IC-Autorouter und IC-DRC (Design Rule Check). Standardschnittstellen zu GDS-II und CIF für die Übernahme von Fremddaten bzw. die Ausgabe der Fertigungsdaten (Maskendaten, Bondingdaten, etc.) mit einem Modul zur visuellen Prüfung von CIF-Daten sind ebenfalls integriert. Die Übernahme der Netzlistendaten erfolgt üblicherweise kontrolliert über den BAE Packager nach Erstellung des Stromlaufplans mit dem BAE-Schaltplanmodul, welches selbstverständlich das für den Entwurf integrierter Schaltkreise zwingend notwendige Leistungsmerkmal des hierarchischen Schaltplandesigns aufweist. Alternative Lösungen zur Übernahme von Fremdnetzlistenformaten können im Bedarfsfall auf Anfrage implementiert bzw. bereitgestellt werden. Bartels AutoEngineer FabViewAls preisgünstiger Viewer mit Ausgabemöglichkeit von Produktionsdaten wird Bartels AutoEngineer FabView angeboten. Diese Version ist für Fertigungsabteilungen vorgesehen, die diverse Datenausgaben und Druckausgaben erzeugen müssen, das Layout selbst aber nicht editieren. Bartels AutoEngineer FabView kann sowohl mit BAE Professional als auch mit BAE HighEnd betrieben werden und bietet die gleiche Funktionalität, lediglich das Speichern von Layoutdesignänderungen in BAE-Projektdateien ist deaktiviert. 1.1.2 SystemkomponentenDer Bartels AutoEngineer besteht im Wesentlichen aus einem Paket zur Schaltplanerstellung, einem grafischen Layouteditor mit Autoplacement und Autorouter, sowie einem CAM-Prozessor mit einem Zusatzmodul zur Visualisierung und Bearbeitung von CAM-Daten. Der Designfluss zwischen Stromlauf und Layout (Forward- bzw. Backward-Annotation) wird durch ein eigenständiges Packager-Modul und eine -Funktion im Schaltplaneditor realisiert. BAE unterstützt den Entwickler somit von der Generierung des Schaltplans über automatisches Platzieren und Routen bis hin zur Erstellung aller notwendigen Fertigungsunterlagen einschließlich der dazugehörigen Steuerdaten. Abbildung 1-1 zeigt das Designflussdiagramm des Bartels AutoEngineer.
Abbildung 1-1: Bartels AutoEngineer Designfluss-Diagramm 1.1.3 DatenbankstrukturDa in der CAD-Technik mit großen Datenmengen gearbeitet werden muss, ist die Mächtigkeit und Funktionalität der verwendeten Datenbank mit das wichtigste Kriterium zur Beurteilung eines CAx-Systems. Der AutoEngineer basiert auf einer speziell entworfenen, homogenen, objektorientierten, hierarchischen Datenbankstruktur mit einem optimierten B-Tree Suchbaum-Algorithmus. Durch die variable Schlüsselwortlänge und die Verwendung generischer Datenstrukturen weist der AutoEngineer bei größtmöglicher Redundanzfreiheit keine softwarebedingten Systemgrenzen auf. Die Systemgrenzen ergeben sich lediglich aus dem zur Verfügung gestellten Speicherplatz. Aus diesem Grunde gibt es keine Begrenzung in der Anzahl der Stromlaufblätter je Stromlaufplan, Anzahl der Schaltzeichen je Stromlauf, Anzahl der Bauelemente je Layout, Anzahl der Lötaugen je Bauteil oder Anzahl der Verbindungen usw. Die Verwaltung der CAD-Daten erfolgt über eine integrierte Datenbank mit einem für das gesamte System einheitlichen Binärdateiformat. Dabei wird ein CAD-Objekt, zum Beispiel eine Leiterkarte, dynamisch aus ihren einzelnen Elementen zusammengesetzt, wobei diese ebenso aufgebaut werden. Um nun zu vermeiden, dass Änderungen in den Bibliotheken ungewollt auf bereits bestehende Designs einwirken, werden zum Zeitpunkt des ersten Zugriffs, zum Beispiel bei der Platzierung, alle benötigten Elemente einschließlich ihrer Unterelemente aus der Bibliothek in die Datei kopiert. Dadurch ist es unter anderem möglich, ein Objekt aus mehreren Bibliotheken oder eine Bibliothek mit Hilfe einer anderen Bibliothek aufzubauen. Das Konzept impliziert ebenfalls, dass Bibliotheken mit den gleichen Funktionen wie normale CAD-Dateien bearbeitet werden können. Faktisch kann sogar eine Projektdatei als Bibliothek für eine andere Projektdatei fungieren. Auch nachträgliche globale Änderungen z.B. eines Pintyps (im SCM) oder eines Bauteiltyps (im Layout) stellen kein Problem dar. Die Projektdateien des Bartels AutoEngineer enthalten alle jeweils für ein Projekt relevanten Informationen. So können sämtliche Designdaten für ein beliebig großes Projekt (Stromlaufplan, Leiterplatten-Layout, Netzliste, Bibliothek, Steuerdaten) in einer einzigen Datei gespeichert werden, die damit das komplette Projekt beschreibt. Durch den dadurch gleichzeitig sichergestellten konsistenten Aufbau jobspezifischer Bibliotheken innerhalb der Projektdateien ergeben sich immense Vorteile z.B. hinsichtlich der Archivierung von Projekten oder des Datenaustauschs zwischen verschiedenen Firmen bzw. Abteilungen. 1.1.4 Datentypen und BedienungskonzeptDas System ist praxisnah und einfach zu bedienen. Die Menüs und Handbücher sind wahlweise in verschiedenen Sprachen (Deutsch, Englisch, etc.) erhältlich. Die Standard-Benutzeroberfläche des Bartels AutoEngineer ist auf allen Hardware- bzw. Betriebssystemplattformen identisch und gewährleistet durch weit reichende Analogien bei der Generierung oder Bearbeitung von Objekten jeglicher Art eine leichte Erlernbarkeit. Die Windows-Versionen der BAE-Software bieten die Möglichkeit, wahlweise die BAE-Windows-Benutzeroberfläche mit Pulldownmenüs zu verwenden. Darüber hinaus kann die Benutzeroberfläche des Bartels AutoEngineer mit Hilfe mächtiger Tools zur Online-Tastaturprogrammierung bzw. zur Menübelegung praktisch beliebig an anwenderspezifische Bedürfnisse angepasst werden. Durch die Verwendung von Fließpunktarithmetik (relative Genauigkeit besser als 1/10.000.000) entfallen praktisch alle Rasterbeschränkungen. Eine -Funktion gewährleistet Datensicherheit und ermöglicht die komfortable Überprüfung von Realisierungsalternativen. Extrem hohe Geschwindigkeit bei der Ausführung grafischer Interaktionen (Bildaufbau bei Zoom/Pan, Bewegen von Grafikelementen, usw.) ist ebenso selbstverständlich wie die Bereitstellung grafischer Hilfsmittel (definierbare Farbtabellen, Anzeige, Abfrage, Highlight von Elementen, Verbindungen, Fehlern, usw.). Im Speicher werden die Daten über einen Pool verwaltet, der auch Funktionen wie und die Bildschirmausgabe steuert. Da die Daten in Echtzeit aus der hierarchischen Darstellung in die Vektor- und Polygondarstellung zum Bildaufbau konvertiert werden, lassen sich auch komplexe Operationen wie die Verschiebung von Bauteilen schnell durchführen. Um eine hohe Bildaufbaugeschwindigkeit zu gewährleisten, wird z.B. vor der Ausgabe komplexer Bauteile grundsätzlich überprüft, ob das Bauteil überhaupt im Bildschirmbereich liegt. Diese Abfragen erfolgen aber über ein wohldefiniertes Interface, um die Anpassbarkeit an die unterschiedlichsten Grafikkontroller zu gewährleisten. Umfangreiche Objekte wie Leiterbahnzüge und Flächen werden natürlich in komprimierter Form abgespeichert. So werden bei einem Leiterzug nur der erste, die Eckpunkte und der letzte Punkt abgespeichert, und nicht jedes Segment mit Anfangs- und Endpunkt einzeln, um eine speicherverschlingende Redundanz zu vermeiden. Der gesamte auf einer Lage befindliche Leiterzug ist ein Poolelement. Auch ein komplettes PGA-Bauteil mit 84 Pins belegt bei Folgeplatzierungen nur ein Poolelement. Lediglich die Verdrahtungsinformation wird noch getrennt gespeichert, die Geometrie wird von der ersten Platzierung übernommen. Die maximale Anzahl Poolelemente liegt bei 32-Bit Systemen bei 2^31=2.147.483.648. Somit dürfte der Pool bei nichtvirtuellen Systemen eher durch den zur Verfügung stehenden Speicher oder durch den Zeigeradressraum begrenzt sein. Aufgrund der geringen Redundanz sind jedoch selbst bei PC-Systemen mit eingeschränktem Hauptspeicher kaum Probleme zu erwarten. Koordinaten und Winkel werden grundsätzlich intern im Fließpunktformat abgelegt. Dadurch kann jedes Element auf beliebigen Koordinaten exakt platziert und zusätzlich um einen beliebigen Winkel gedreht werden. Immerhin überschreitet die Genauigkeit von 32-Bit IEEE Fließpunktzahlen die von 16-Bit Integerzahlen, die in "Standard"-Systemen im Allgemeinen verwendet werden. Durch die geschickte Einbindung in das hierarchische System entstehen selbst bei der Verwendung von langsamen Standard-Numerikprozessoren kaum Rechenzeitnachteile. Operationen, die eine erhöhte Genauigkeit erfordern, werden grundsätzlich mit doppelter (64-Bit) Präzision ausgeführt. Referenzen auf andere Elemente (wie z.B. Pinnamen) werden grundsätzlich als Zeichenketten abgespeichert, wobei identische Zeichenketten pro Dateieintrag zu einer zusammengefasst sind. Somit ist die richtige Bezeichnung von Stecker- und PGA-Pins mit Namen wie
1.1.5 Schnittstellen zu anderen SystemenBestehende Applikationen sind leicht an- bzw. einbindbar. So existieren z.B. Werkzeuge zur Übernahme unterschiedlicher ASCII-Netzlistenformate. Definierte Schnittstellen zur Fertigung (Bestückdaten, Bohrdaten, Gerber-Fotoplot, HP-GL-Penplot, Postscript, usw.) werden über den CAM-Prozessor angeboten und können innerhalb der Benutzeroberfläche komfortabel in auf Knopfdruck startbare Batchabläufe für die Komplettausgabe aller Fertigungsdaten integriert werden. Zur Dokumentation von Schaltplan und Layout stehen frei konfigurierbare PDF-Ausgaben zur Verfügung. Eine speziell entwickelte Programmiersprache (User Language) bietet dem Anwender wahlfreien Zugriff auf alle Designdaten; damit lassen sich kundenspezifische Programme zur Ausgabe von Stücklisten, Netzlisten, Geometriedaten, Bohrdaten, Bestückdaten, Fräsdaten, usw. in frei definierbaren Formaten implementieren.
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