3.2 层次化原理图的设计方法

由层次原理图的基本结构可知，层次原理图的设计过程，实际上就是对顶层原理图和若干子原理图分别进行设计的过程。设计过程的关键，在于不同层次间如何正确地传递信号，这一点，主要是通过在顶层原理图中放置图纸符号、图纸入口，而在各个子原理图中放置相同名称的输入/输出端口来实现的。

基于上述的设计理念，层次电路原理图设计的具体实现方法有两种。一种是自上而下的层次电路设计；另一种是自下而上的层次电路设计。

3.2.1 自上而下的设计方法

顾名思义，自上而下设计，就是说先绘制最上层的原理图，也就是总的模块连接结构图，然后再向下一级分别绘制各个模块的原理图。此方法适用于展开一个全新的设计，从上往下一级一级地完成设计。

自上而下的层次电路原理图设计就是先绘制出顶层原理图，然后将顶层原理图中的各个方块图对应的子原理图分别绘制出来。釆用这种方法设计时，首先要根据电路的功能，把整个电路划分为若干个功能模块，然后把它们正确地连接起来。

下面，我们以系统提供的放大控制调节器为例，来介绍自上而下的层次原理图设计的具体步骤。

Step1 新建项目。启动Altium Designer 16.0，选择菜单栏中的File(文件)→New(新建)→ Project(项目)命令，此时弹出New Project(新项目)对话框，在Project Types(项目类型)中选择PCB Project(PCB项目)，在Project Templates(项目模板)中选择合适的图纸Default(默认)，在Name(名称)文本框中输入“放大控制调节器”，单击OK(确定)按钮完成。

Step2 选择菜单栏中的File(文件)→New(新建) →Schematic(原理图)命令，在新项目文件中新建一个原理图文件，然后将原理图文件另存为“放大控制调节器．SchDoc”，如图3.2所示。

Step3 原理图图纸的设置。选择菜单栏中的Design(设计)→ Document Options(文档选项)命令，或者在编辑窗口内单击鼠标右键，然后在快捷菜单中选择Options(选项)→Document Options(文档选项)或Sheet(图纸)命令，将会弹出如图3.3所示的Document Options(文档选项)对话框，在该对话框中，可以对图纸进行设置，在Standard styles (标准风格)中选择A4图纸，放置方向设置为Landscape(横向)，图纸标题栏设为Standard(标准)，其他采用默认设置，单击OK(确定)按钮，完成图纸属性的设置。

Step4 选择菜单栏中的Place(放置)→Sheet Symbol(原理图符号)命令，或者单击布线工具栏中的按钮，放置方块电路图。此时光标变成十字形，并带有一个方块电路。移动光标到指定位置，单击鼠标确定方块电路的一个顶点，然后拖动鼠标，在合适位置再次单击鼠标左键确定方块电路的另一个顶点，如图3.4所示。

Step5 此时，系统仍处于绘制方块电路的状态，如图3.5所示。用同样的方法绘制另一个方块电路。绘制完成后，单击鼠标右键退出绘制状态。

Step6 双击绘制完成的方块电路图，弹出方块电路属性设置对话框，如图3.6所示。在该对话框中设置方块图的属性。

① Properties选项卡的各项功能如下。

● Location(位置)：用于表示方块电路左上角顶点的位置坐标，用户可以输入设置。

● X-Size(X尺寸)、Y-Size(Y尺寸)：用于设置方块电路的长度和宽度。

● Border Color(边界颜色)：用于设置方块电路边框的颜色。单击后面的颜色块，可以在弹出的对话框中设置颜色。

● Draw Solid(绘制实心)：若选中该复选框，则方块电路内部被填充，否则，方块电路是透明的。

● Fill Color(填充颜色)：用于设置方块电路内部的填充颜色。

● Border Width(边框宽度)：用于设置方块电路边框的宽度，共有4个选项供选择——Smallest(最小)、Small(小)、Medium(中等的)和Large(大)。

● Designator(标示)：用于设置方块电路的名称。这里我们输入为“调制器”。

● File Name(文件名称)：用于设置该方块电路所代表的下层原理图的文件名，这里我们输入为“调制器．SchDoc”。

● Show Hidden Text Fields(显示隐藏的文本区域)：该复选框用于选择是否显示隐藏的文本区域。选中，则显示。

● Unique Id(唯一ID号)：由系统自动产生的唯一ID号，用户不需要去设置。

② Parameters(参数)选项卡。

单击图3.6中的Parameters(参数)标签，弹出Parameters(参数)选项卡，如图3.7所示。在该选项卡中，可以为方块电路的图纸符号添加、删除和编辑标注文字。

单击Add(增加)按钮，系统弹出如图3.8所示的参数设置对话框。

在该对话框中，可以设置标注文字的名称(Name)、内容(Value)、位置坐标(Location)、颜色(Color)、字体(Font)、方向(Orientation)以及类型(Type)等。

在Name(名称)文本框中输入“Description”，在Value(值)中输入“调制器”。用同样的方法设置“放大器”方块电路，设置好属性的方块电路如图3.9所示。

Step7 选择菜单栏中的Place(放置)→Add Sheet Entry(添加符号连接端口)，或者单击布线工具栏中的按钮，放置方块图的图纸入口。此时，光标变成十字形，在方块图的内部单击鼠标左键后，光标上出现一个图纸入口符号。移动光标到指定位置，单击鼠标左键放置一个入口，此时系统仍处于放置图纸入口状态，单击鼠标左键继续放置需要的入口。全部放置完成后，单击鼠标右键退出放置状态，如图3.10所示。

双击放置的入口，系统弹出图纸入口属性设置对话框，如图3.11所示。在该对话框中，可以设置图纸入口的属性。

● Fill Color(填充颜色)：用于设置图纸入口内部的填充颜色。单击后面的颜色块，可以在弹出的对话框中设置颜色。

● Text Color(文字的颜色)：用于设置图纸入口名称文字的颜色。同样，单击后面的颜色块，可以在弹出的对话框中设置颜色。

● Side(放置位置)：用于设置图纸入口在方块图中的放置位置。单击后面的下三角按钮，有4个选项供选择：Left(左)、Right(右)、Top(上)和Bottom(下)。

● Style(风格)：用于设置图纸入口的箭头方向。单击后面的下三角按钮，有8个选项供选择，如图3.12所示。

● Border Color(边框的颜色)：用于设置图纸入口边框的颜色。

● Name(名称)：用于设置图纸入口的名称。

● Position(定位)：用于设置图纸入口距离方块图上边框的距离。

● I/O Type(输入输出类型)：用于设图纸入口的输入输出类型。单击后面的下三角按钮，有4个选项供选择：Unspecified(未指定)、Input(输入)、Output(输出)和Bidirectional (双向)。

Step8 完成属性设置的原理图如图3.13所示。

Step9 使用导线将各个方块图的图纸入口连接起来，并绘制图中其他部分的原理图。绘制完成的顶层原理图如图3.14所示。

绘制子原理图。完成了顶层原理图的绘制后，我们要把顶层原理图中的每个方块对应的子原理图绘制出来，其中每一个子原理图中还可以包括方块电路。

选择菜单栏中的Design(设计)→Create Sheet From Sheet Symbol(从原理图符号创建子原理图)，光标变成十字形。移动光标到方块电路内部空白处，单击鼠标左键，系统会自动生成一个与该方块图同名的子原理图文件，并在原理图中生成了三个与方块图对应的输入输出端口，如图3.15所示。

Step10 绘制子原理图，绘制方法与前面讲过的绘制一般原理图的方法相同。绘制完成的子原理图如图3.16、图3.17所示。

3.2.2 自下而上的设计方法

所谓自下而上的层次电路设计方式，其设计顺序刚好与自上而下的设计方式相反，即先绘制出层次原理图中的子原理图，然后再绘制顶层原理图。下面我们仍用上一小节中的例子来介绍自下而上的层次原理图的设计步骤。

Step1 绘制子原理图。新建项目文件和电路原理图文件。根据功能电路模块绘制出子原理图。在子原理图中放置输入输出端口。子原理图如图3.16、图3.17所示。

Step2 绘制顶层原理图。在项目中新建一个原理图文件，另存为“放大控制调节器．SchDoc”后，选择菜单栏中的Design(设计)→Create Sheet Symbol From Sheet Or HDL(从图纸符号或HDL创建图纸符号)，系统弹出选择文件放置对话框，如图3.18所示。

Step3 在对话框中选择一个子原理图文件后，单击OK(确定)按钮，光标上出现一个方块电路虚影，如图3.19所示。

Step4 在指定位置单击鼠标左键，将方块图放置在顶层原理图中，然后设置方块图属性。采用同样的方法放置另一个方块电路并设置其属性。放置完成的方块电路如图3.20所示。

Step5 用导线将方块电路连接起来，并绘制剩余部分的电路图。绘制完成的顶层电路图如图3.21所示。

3.2.3 层次化原理图的切换

设计完成的层次原理图中，一般均包含有顶层原理图和多张子原理图，用户在编辑时，常常需要在这些图中来回切换查看，以便了解完整的电路结构。如果层次较少，结构较简单，则直接在Projects(项目)面板上单击相应原理图文件的图标即可方便地切换查看，但若层次较多，结构会变得十分复杂，单纯通过Projects(项目)面板来切换就很容易出错，造成混乱。

在Altium Designer 16.0系统中，提供了层次原理图切换的专用命令，以帮助用户在复杂的层次之间方便地进行切换，实现了多张原理图的同步查看和编辑。

下面以放大控制调节器电路系统为例，使用层次原理图切换的命令，来完成层次之间切换的具体操作。

1．由顶层原理图切换到子原理图

Step1 选择菜单栏中的File(文件)→Open(打开)命令，打开前面所创建的项目“放大控制调节器．PrjPCB”，如图3.22所示。

Step2 在项目文件“放大控制调节器．PrjPCB”上单击鼠标右健，从快捷菜单中选择“CompilePCBProject放大控制调节器．PrjPCB”(编译PCB项目放大控制调节器．PrjPCB)命令，对该项目进行编译，如图3.23所示。此时，在Projects(项目)面板上，将会明确显示出该项目的层次结构。

Step3 打开顶层原理图“放大控制调节器．SchDoc”，选择菜单栏中的Tools(工具) →Up/Down Hierarchy(上下层次)命令，如图3.24所示，或者单击标准工具栏中的按钮，光标变为“十”字形状。

Step4 移动光标到某一图纸符号(如“U_调节器”)处，放在某一个图纸入口上，如图3.25所示。

Step5 单击鼠标左键，对应的子原理图“调节器．SchDoc”放大显示在编辑窗口中，而且具有相同名称的输入端口Vcrrier处于高亮显示的状态，如图3.26所示。

Step6 单击鼠标右键退出切换状态，用户可以对打开的子原理图进行查看或编辑。

2．由子原理图切换到顶层原理图

Step1 打开某一子原理图，如“调节器．SchDoc”。

Step2 选择菜单栏中的Tools(工具)→Up/Down Hierarchy(上下层次)命令，或者单击标准工具栏中的按钮，光标变为“十”字形状。

Step3 移动光标到某一个输入或输出端口(如输入端口Vcrrier)处，如图3.27所示。

Step4 单击鼠标左键，顶层原理图“放大控制调节器．SchDoc”放大显示在编辑窗口中，并且，子原理图“调节器．SchDoc”的图纸符号中，具有相同名称的图纸入口Vcrrier处于高亮显示的状态，如图3.28所示。

Step5 单击鼠标右键退出切換状态，完成了由子原理图到顶层原理图的切换。

3.2.4 层次设计表

随着电子产品功能的不断增强，在系统设计中，电路所包含的层次不断增多，相应的电路结构也更为繁杂。为了清晰地显示层次原理图设计中的多层结构关系，Altium Designer 6.0系统为用户提供了层次设计表这一辅助工具，帮助用户进一步明确系统的整体结构，更好地去把握设计流程。操作步骤如下。

Step1 在项目文件“放大控制调节器．PrjPCB”上单击鼠标右健，选择“CompilePCBProject放大控制调节器．PrjPCB”(编译PCB项目放大控制调节器．PrjPCB)菜单命令，如图3.29所示，编译项目“放大控制调节器．PrjPCB”。

Step2 选择菜单栏中的Report(报告)→Report Project Hierarchy(项目展次报告)命令，如图3.30所示，则有关该项目的层次设计表被生成。

Step3 打开Projects(项目)面板，可以看到该层次设计表被添加在该项目下的Generated(生成)→Text Documents(文本文档)文件夹中，是一个与项目文件同名且后缀为．REP的文本文件，如图3.31所示。

Step4 双击该文件，则系统将会转换到文本编辑器，可以从中对该层次设计表进行查看，如图3.32所示。