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Ein Layout für gedruckte Schattungen mit der Hand zu entwerfen, ist ein mühsames Unterfangen. Mit »Platinenkit« übernimmt Ihr Computer diese Arbeit. Bevor man einen ersten Versuch startet, eine elektronische Schaltung mit Hilfe eines Programms in ein Platinenlayout (das ist die Vorlage für die spätere Platine) zu pressen, sollte man sich ein wenig mit dem dazugehörigen Handbuch beschäftigen. ln einer kurzen Einführung gibt der Verfasser einen Abriß über die Vorgehensweise, wie der Elektronik-Entwickler von der Schaltung zur Vorlage (dem Platinenlayout) für die Platine gelangt. Auf dieser Platine werden später die in der Schaltung vorgesehenen Bauelemente verlötet. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlüssen der Bauelemente sind die Leiterbahnen, deren Lage durch das Layout vorgegeben sind. Der Autor des Handbuchs stellt hier dar, in welcher Form der Computer dem Bastler bei der Festlegung einer möglichst günstigen (sprich: möglichst kreuzungsfreien) Leiterbahnfüh-rung zur Seite stehen kann. So über das Hilfsmittel Computer aufgeklärt, kann die Arbeit mit dem Programm beginnen. Vor der ersten eigenen Layoutentwicklung sollte man sich jedoch mit den Funktionen des Programms, anhand der Beispiele im Handbuch, vertraut machen. Nach dem Start des Programms findet man auf dem Bildschirm folgendes Menü:
Betrachten wir die Programmteile der Reihe nach. Bibliothek für Bauteile Vor dem ersten Platinenlayout muß man Dateien mit den Informationen über die Bauteile anlegen. In dieser Bibliothek weiden Daten über die Größe der Bauelemente, sowie die Lage von Anschlußpunkten vermerkt. Mit »Platinenkit« kann man je Datei (beliebig viele Dateien möglich) bis zu 64 Bauteile definieren (jedes Bauteil mit maximal 123 Anschlüssen). Für »normale« Anforderungen reicht eine Datei aus. Sinnvollerweise definiert und speichert man nämlich gleichartige Bauteile (wie beispielsweise ein 14poliges IC) unter einem Typ (beispielsweise DIL14, DIL16, T03 und so weiter). Die Bauteildefinition erfolgt auf dem mit einem Raster versehenen Bildschirm. Ein Rasterfeld entspricht dabei einer tatsächlichen Abmessung von % Inch. Bauteile wie zum Beispiel ICs in DIL-Gehäu-sen (von »Dual In Line« = In zwei Reihen parallel) haben ein Rastermaß von '/io Inch, so daß zwei Anschlüsse einer Reihe auf dem Bildschirm genau zwei Rasterkästchen auseinanderliegen. Mit den Cursortasten wird die gewünschte Position eines Anschlußpunktes gesetzt oder gelöscht. Die Anschlüsse werden durchnume-riert und das so definierte Bauteil unter einem maximal achtstelligen Namen in der Datei gespeichert. Wohin mit welchem Bauteil fragt sich der Anwender, wenn er den zweiten Programmteil aufruft. Jetzt müssen die Bauteile, aus denen die gewünschte Schaltung besteht, auf der Platine plaziert und mit Namen versehen werden, damit man sie jederzeit wiederfinden kann. ICs werden zum Beispiel mit IC1, IC2, IC3, Widerstände mit RI, R2, R3 und so weiter bezeichnet. Diese Namen dürfen nicht verwechselt werden mit der Bezeichnung des Bauteil-typs in der Bibliothek. Das heißt IC1 kann sowohl ein Bauteil Typ DIL14 oder auch Typ DIL40 aus der Bibliothek sein. Die Plazierung der Bauteile wird grafisch in Form einer Lage-skizze auf der linken Bildschirmhälf-te dargestellt. Ist der Name (zum Beispiel IC3) und der Bauteiltyp eingegeben (zum Beispiel DIL14), so erscheint das gewünschte Bauelement mit seinen Umrissen auf der Lageskizze. Mit den Cursortasten kann es beliebig hin- und herge-schoben werden, bis die gewünschte Position erreicht ist. Drehungen sind natürlich ebenfalls möglich. Es dürfen bis zu 90 Elemente auf der Platine positioniert werden. Die maximal darstellbare Platinengröße entspricht 128 x 168 Rastereinheiten zu je0,l Inch. Damit können Platinen bis zu 160 mm Breite und 210 mm Länge bearbeitet werden. Das reicht für alle normalen Anwendungen aus. (Das »Europa«-Standardfor-mat entspricht 100 mm x 160 mm.) Sind die einzelnen Teile plaziert, so kann die Skizze in einer sogenannten Positionsdatei auf Diskette gespeichert werden. Überlegungen, welches Bauteil wo auf der Platine am zweckmäßigsten positioniert wird,., nimmt das Programm nicht ab. Änderungen sind aber, gegenüber einem Platinenlayout-Entwurf von Hand, leicht möglich. Welcher Weg führt zum Ziel? Damit das eigentliche Entflech-tungsprogiamm später die Leiterbahnen zwischen den Anschlußpunkten der Bauteile ziehen kann, muß es wissen, welche Punkte miteinander verbunden werden sollen. Diese werden dem Programm in Form einer Verbindungsliste mitgeteilt. Jede Verbindung erhält eine eigene Nummer und den Start-Endpunkt der Verbindung in Form des Bauteilenamens (zum Beispiel IC1) und des Anschlußpunkts (zum Beispiel Pin 12). Das Programm bearbeitet maximal 900 Verbindungen. Änderungen bei den Verbindungen sind einfach durch Löschen der entsprechenden Verbindungsnummer und anschließender Neueingabe möglich. Eine Tabelle der bereits eingegebenen Kontakte läßt sich auf Wunsch aufrufen. Die nochmalige Eingabe einer bereits existierenden Verbindung wird abgewiesen. Hat man letztlich alle Verbindungen eingegeben, so wird die Liste auf der Diskette gespeichert und anschließend das Entflechtungsprogramm »Platine routen« aufgeiufen. Der Programmteil »Platine routen« dient dazu, die Verbindungen zwischen den Anschlüssen der Bauteile auf der Platine so herzustellen, daß sich keine Kontakte kreuzen. Wer schon Layouts von Hand erstellt hat, weiß, daß diese Aufgabe sehr viel Konzentration, Ausdauer und vorausschauendes Denken erfordert. Eine große Portion Erfahrung hilft ebenfalls sehr, denn wer kann schon die Bauteile so plazieren, daß möglichst wenig Kreuzungen und kürzeste Leiterbahnen entstehen. Man solle daher von einem Programm auch nicht unbedingt erwarten, daß es gleich beim ersten Aufruf ein optimales Layout ausgibt. Aber wie geht das nun mit dem Routen? Nach Eingabe eines Namens für die Platine, unter dem man auch die Bauteilepositionsdatei und die Verbindungsliste gespeichert haben muß, werden die vom Programm benötigten Daten eingelesen. Auf dem Bildschirm erscheint ein Platinenaussehnitt mit Rasterhintergrund unterlegt. Gezeigt werden die Anschlußpins der Bauteile bevor das Programm die erste Verbindung vorschlägt. Dann wartet es auf eine Reaktion des Bedieners. Dieser kann durch Tastendruck die nächste Verbindung aufrufen, oder manuell den schon bestehenden Leiterbahnverlauf verändern (zum Beispiel automatisches Routen zwischen zwei Punkten auf der Platine, die nicht in der Verbindungsliste stehen). Dies ist spätestens dann notwendig, wenn das Programm keine Möglichkeit mehr sieht, die laut Liste geforderte Verbindung zu realisieren. Dann kann man nur noch im Wege liegende Verbindungen auf-trennen und Drahtbrücken auf der Platine vorsehen — oder mit einer geänderten Bauteileanordnung das Problem neu angehen. Der letzte Schliff Sind nun alle Verbindungen gefunden, so wird dieser Layoutentwurf auf Diskette gespeichert. Mit einem zweiten Aufruf von »Platine routen«, kann nun die fertiggestellte Platine abschließend bearbeitet werden. Man kann beispielsweise Masse- und Spannungsversorgungsleiterbahnen verbreitern, bestimmte Lötpunkte verstärken, Bestückungsplan erstellen und so weiter. Wie sieht der Umgang mit dem Programm nun aber in der praktischen Anwendung aus? Entwerfen wir einmal eine einseitige Platine (zweiseitige sind ebenfalls möglich, jedoch nicht mit vollautomatischem Routen) für eine 16-KByte-RAM-Er-weiterung mit zwei statischen 8-KByte mal 8-Bit-RAM-Bausteinen. Wir brauchen eine schaltbare Schreibsperre, um (E)PROM-Betriebsarten zu simulieren. Die Bibliothek fällt entsprechend der Zahl der Bauteile sehr klein aus. Auf der Diskette belegt sie jedoch — unabhängig von den Einträgen — immer 17 KByte! Eine Typdatei, welche die meist-gebrauchtesten Elemente enthält, wird leider nicht mitgeliefert. Die Typendefinition erfolgt, wie bereits erwähnt, auf einem Raster. Die Proportionen sind gewöhnungsbedürftig, da die Rasterkästchen nicht quadratisch, sondern in vertikaler Richtung auseinandergezogen sind. Vom »Handlayouten« vertraute Anschlußordnungen erscheinen verzerrt. Platinenlayout in der Praxis Von den Bauteilen werden nur die Anschlußpins abgebildet, die Gehäuseform wird nicht berücksichtigt. Dies muß man besonders bei Teilen beachten, deren Abmessungen über die Fläche zwischen den Anschlußpins herausragt (zum Beispiel Leistungstransistoren im TO-3-Gehäuse). Hier empfiehlt es sich, zusätzliche Pins für die Festlegung der Abmessungen zu »spendieren«. Die dazu benutzten Pins erhalten sinnvollerweise eine bei dem Bauteiltyp eigentlich nicht existierende Anschlußnummer. Wünschenswert wäre in diesem Zusammenhang ein Befehl, um die Typenliste auszudrucken. Man hätte dann die Pinbelegung der Bauteile und ihre Bezeichnungen schwarz auf weiß als Arbeitsunterlage. Nachdem die ICs, Widerstände und so weiter definiert sind, werden sie positioniert. Dies ist schnell und einfach zu machen. Jedoch ist nicht immer leicht ersichtlich, in welcher von vier möglichen Richtungen ein Bauteil nun plaziert wurde. Ein Markierungszeichen für Pin 1, würde da sehr helfen. Die Lageskizze wird immer in ihrer maximalen Abmessung, das heißt 128 x 168 Rasterpunkte, dargestellt und läßt sich nicht »zurechtstutzen«, beispielsweise auf Europa-Format. Eine Chance, diese Lageskizze direkt auszudrucken, fehlt. Die Positionierung der Bauteile erfolgt in Rasterschritten von '/i0 Inch, was manchmal etwas zu grob ist. Eine versetzte Plazierung der beiden im Beispiel benutzten 28poligen RAM-Bausteine um 'ha Inch (für eine möglichst günstige Leiterbahnführung), war so nicht möglich. Die Eingabe der 75 Verbindungen erfordert Konzentration und Systematik. Man hilft sich da am besten (wie bei der Layoutherstellung von Hand), indem man die bereits eingegangenen Verbindungen im Schaltplan markiert. Vor allem bei der Eingabe von Daten- und Adreßbus- sowie Kettenverbindungen zu mehreren ICs erscheint die »Startpunkt-Endpunkt«-Eingabemethode sehr umständlich. Hier ist sicherlich eine fortlaufende Eingabe mit Abbruchmöglichkeit sinnvoller. Die Liste der Verbindungen wird nur auf dem Bildschirm ausgegeben. Nun kommt der Moment, wo das Entflechtungsprogramm in Aktion tritt. Auf dem Bildschirm erscheint ein Ausschnitt der Platine mit den Anschlüssen der Bauelemente — und die erste Verbindung wird gezogen. Das Programm beginnt mit den kürzesten Verbindungen und »arbeitet« sich dann zu den längeren vor. So konnten durch das Programm im Beispielfall 43 Verbindungen gezogen werden, bis zum erstenmal ein manuelles Eingreifen durch den Bediener erforderlich wurde. Die Berechnung erfolgt relativ schnell. Korrekturen sind ausreichend gut machbar. Eine Änderung der Position verschiedener Teile kann jedoch nur nach Abbruch des »Routerprogramms« und anschließendes Umsetzen der Bauteile mit der Routine »Bauteile positionieren« erfolgen. Danach muß die »Verbindungsliste« neu eingegeben werden. Anschließend kann wieder »geroutet« werden. Für Bastler und Betriebe In dieser Routine kann man keinen Druckerauszug über den augenblicklichen Stand der Arbeit erhalten. Auf solch einem »Arbeitsblatt« ließen sich nämlich Fehler besser als auf einem Bildschirmausschnitt erkennen. Auch wäre es schön, wenn man den augenblicklichen Stand der Arbeit auf die Diskette speichern könnte. Unser Beispiel kostete insgesamt zirka acht Stunden Arbeitszeit. Mit den dabei gemachten Erfahrungen und weiterer Übung im Umgang mit dem Programm, sowie einer wachsenden Bauteiledatei, reduziert sich der Zeitaufwand auf zirka die Hälfte. Bei der Druckerausgabe der fertigen Platine wünscht man sich einen noch umfangreicheren Satz von Druckertreibern — oder ein Anpassungsmenü, um möglichst alle auf dem Markt erhältlichen Drucker anpassen zu können. Insgesamt gesehen macht das 99 Mark teure Programm einen gut durchdachten Eindruck. Die fehlenden Druckroutinen lassen sich ohne große Probleme nachrüsten. Der Hersteller sollte sich vielleicht darüber Gedanken machen. Entweder müßte man eine größere Zahl an Druckertreibern implementieren, oder aber man bietet das Programm von vornherein passend zum gewünschten Druckertyp an. Damit hätte man dann ein wirklich leistungsfähiges Programmpaket. Dieser kleine Makel beeinflußt aber nicht den guten Gesamteindruck, den das Programm machte. Die vorgestellte Software ist zum einen für den Profi-Bastler, der viele Platinenlayouts braucht und einen Schneider-Computer sein eigen nennt, aber auch für manchen Kleinbetrieb, in dem das Layouten von Platinen des öfteren einen großen Teil kostbarer Arbeitszeit verschlingt, interessant. H. D. Jankowski/hg , Happy Computer 1/86 Januar
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