Совместная работа при проектировании электрических систем изделий.

Электрооборудование — основа современной продукции

Сегодня большинство изделий просто напичкано электроникой. Электронные системы воспринимают окружающую среду и управляют работой оборудования. Процессоры, печатные платы и встроенное программное обеспечение позволяют машинам интеллектуально реагировать на обстановку и воздействовать на нее при помощи двигателей и приводов. Электронные компоненты обеспечивают обмен данными с устройствами Интернета вещей (IoT). Кроме того, электроника интегрирована с электрооборудованием, ставшим своего рода «нервной системой» современных изделий.

Поэтому сегодня проектирование электрических систем — важнейший этап разработки продукции. При нехватке электрической мощности электроника начнет работать со сбоями, а при ее избытке — сгорит либо предохранитель, либо сами электронные компоненты. Слишком малая пропускная способность сети приводит к потере пакетов, что выводит из строя системы управления или не позволяет применять результаты аналитической обработки данных, поступающих с устройств Интернета вещей. Без надежных электрических систем современные изделия становятся просто неработоспособными.

Еще с 1990-х годов меня поражало, что проектирование всей мировой цифровой микроэлектроники контролируется двумя конторами в Калифорнии, которые находятся в 10 минутах езды друг от друга — Synopsys и Cadence. В те времена четверть мирового проектирования делалось в Японии (континентальный Китай тогда находился в примитивном состоянии), и все эти Sony, Hitachi, Fujitsu и другие гиганты ездили на поклон в Америку и платили несчетные миллионы долларов за программы, которые потом использовали японские проектировщики. Сейчас это продолжается с Samsung, Huawei и даже с российскими конторами, которые проектируют микросхемы для космоса.

Русская земля умудрилась вырастить Yandex супротив Гугла, так почему бы и не попробовать создать какие-нибудь программы для проектирования микросхем? Начать можно с малого: популяризовать конкурсы и хакатоны по разработке алгоритмов автоматизации проектирования (Electronic Design Automation — EDA). Эти алгоритмы удобны тем, что у них много уровней сложности: простейшую программу Place & Route может написать студент за выходные, но вот на продвинутую потребуются десятилетия работы сотен людей и миллиарды долларов на R&D.

Сейчас в Иннополисе возле Казани делают мероприятие для студентов в формате «две недели подготовки + хакатон». Одной из тем стала традиционная задача EDA — размещение и трассировка графа электронной схемы на ряды стандартных ячеек. Будет интересно увидеть, что за это короткое время сможет осуществить небольшая команда студентов-программистов с базовым пониманием C++/Java/Python, методов парсирования текста, алгоритмов работы с графами и навыками визуализации структур данных с помощью GUI.

Итак — постановка задачи:

При обсуждении предыдущей статьи про модельно-ориентированное проектирование возник резонный вопрос: если мы используем данные эксперимента, а можно ли поступить еще проще, засунуть данные в System Identification и получить модель объекта, не заморачиваясь с физикой вообще? Не изучая всякие многоэтажные формулы Навье-Стокса, Бернулли и прочих Штангель циркулей с Рабиновичами? Испытали объект – получили результат.



Мы же представляли модель ракеты ФАУ2 в виде одной передаточной функции, можно посмотреть здесь… И, вроде, все работало. Зачем же нам нужно сначала изучать математический анализ и дифференциальные исчисления, когда есть волшебная кнопка, получающая модель из испытаний?

В первой части я немного рассказал о приложении RF & Microwave Toolbox. Во второй части расскажу о не менее интересном приложении, которое позволяет проектировать СВЧ устройства (преимущественно, планарные) на смартфоне/планшете под управлением ОС Android. Если вам интересно, то добро пожаловать под кат…

В публикации представлена программная реализация встроенных средств сбора и накопления метрической информации по времени исполнения приложений, написанных на C/C++/C#.

Существо описываемого подхода базируется на включении в программный код приложения “контрольных точек” извлечения данных по времени исполнения структурных составляющих: методов, функций и {} блоков. Извлекаемые метрическая информация накапливаются во внутренней базе данных, содержание которой по завершении приложения конвертируется в форму текстового отчета, сохраняемого в файле. Целесообразность использования средств встроенного контроля времени исполнения обусловлена необходимостью выявления проблемных участков кода, анализа причин возникающей временной деградации приложения: полной или частичной, либо проявляющейся на определенных наборах исходных данных.

Приведенные примеры C++/C# исходных кодов демонстрируют возможные реализации описанного подхода.

С того самого момента, когда я приобрел свой первый смартфон, работающий под ОС Android, я искал приложения под эту ОС, которые бы помогли мне делать несложные рабочие расчеты «на ладошке». Об одном из таких приложений и пойдет речь.

Я хочу рассказать о второй версии моей электро-механической Marble Machine и о процессе ее проектирования. Про первую спиральную машину я уже писал здесь на хабре. Времени с тех пор прошло не мало, и вот, в принципе, задуманное осуществлено: два подъемника и два спуска работают совместно, как одна система, передают друг другу шары перемешивая их в случайном порядке. Честно говоря мне не все здесь нравится, кое-что требует переделки или более тонкой настройки, но я рад, что в целом у меня получилось. Результат на видео!

При рисовании принципиальной электрической схемы нам приходится совершать кучу рутинных действий. Несколько примеров: рисование библиотеки электрических символов, задание имен цепей в проекте, приведение схемы к виду, пригодному к сдаче в архив и т.д. По этой причине любая помощь от САПР, в которой работает инженер, воспринимается очень позитивно. Любому человеку хочется, чтобы его труд был максимально облегчен.

Мне стало интересно, какие автоматизирующие возможности предоставляет схемный редактор OrCAD, в котором я часто работаю.

В большинстве систем проектирования (САПР) основным представлением моделируемого объекта является граничное представление геометрии или B-rep (Boundary representation). Но все чаще пользователям САПР приходится иметь дело с полигональными моделями, например, полученными в результате 3D-сканирования или заимствованными из онлайн-каталогов.
Чтобы сделать их пригодными для дальнейшей работы, нужно конвертировать полигональную сетку в B-rep модель. А это совсем непросто.
Мы разработали программный компонент C3D B-Shaper, который встраивается в систему проектирования и преобразует полигональные модели в граничное представление. В этом посте покажем алгоритм конвертации и примеры реализации на С++.

Когда я трассирую печатную плату, часто хочется выполнить такие нестандартные вещи, как, например, изменить вид подключения полигона к конкретному контакту, скрыть DRC ошибки при замыкании цепей друг на друга, добавить пользовательские комментарии к конкретному объекту топологии, и т.д.

Так как я работаю в OrCAD, то про работу в этой программе и буду писать. Надеюсь, кому-то это будет полезно.

Встроенные средства контроля ресурсов используемой оперативной памяти в приложении

Описывается достаточно простое в реализации программное средство контроля используемых ресурсов оперативной памяти в процессе выполнения приложения. Основу реализации составляет перехват и регистрация запросов на выделение, освобождение и повторное использование ресурсов памяти, направляемых приложением операционной системе через вызовы malloc(), calloc(), realloc(), free(). Все запросы памяти регистрируются в специальном журнале и по завершении приложения накопленная информация выводится в форме отчета на консоль или записывается в текстовый файл. Анализ отчета позволяет выявлять случаи неэффективного использования оперативной памяти в приложении. К таковым относятся “утечки” (memory leaks), когда запрошенные ресурсы памяти не освобождаются и не востребуются приложением, фрагментация, когда размеры освобожденных и доступных для повторного использования непрерывных участков памяти оказываются недостаточными для удовлетворения новых запросов, что приводит к выделению дополнительных ресурсов.

Встраиваемое средство контроля оперативной памяти может находиться во включенном или выключенном состояниях (на регистрацию запросов памяти), а возможности программного переключения состояний позволяют управлять и оптимизировать объем получаемых для данных по выделенным ресурсам памяти.

Возможно, вам уже ранее попадались мои заметки по первым шагам в программировании САПР на примере NanoCAD.

Надо отметить, что для человека не умеющего программировать и знающего САПР на уровне «электронного кульмана» это было удивительное приключение. Однако, NanoCAD это все же в первую очередь коммерческий продукт. Его бесплатная версия не обновлялась, уже около шести лет и порядком устарела в плане возможностей для разработки.

А ведь так хотелось, чтобы как в одной замечательной повести: «Счастье для всех, даром, и пусть никто не уйдёт обиженный!» . Поэтому было принято решение, внять совету боевого товарища DrZugrik и установить себе FreeCAD.

Итак, по горячим следам пишу для вас материал, всего за один день я узнал, как подружить эту САПР с Anaconda, написал на Python простенький скрипт, который рисует квадратик с текстом и протестировал его на работоспособность в Windows и Linux. О чем я собственно готов вам по шагам рассказать и показать, чтобы вы тоже могли это сделать.

Хотите поближе познакомиться с очаровательной парочкой Python и FreeCAD? Тогда милости прошу под кат.

Введение

В связи с политикой Партии и Правительства, происходит активное изменение законодательства в целях внедрения технологии BIM — Информационное моделирование Зданий. В продолжении линии Партии рассмотрим открытый формат представления BIM — IFC (Industry Foundation Classes).

Часто у инженеров возникает необходимость транслировать проекты из одной САПР в другую. На предприятиях не редко бывает такая ситуация, когда разные отделы проектируют в разных САПРах. Также трансляция проектов может потребоваться, когда ваша система проектирования уже не справляется с поставленными задачами и необходимо продолжить разработку в более мощном решении.
В данной статье я вам покажу, что трансляция проекта из Altuim это достаточно простой процесс.
Все самое интересное под катом.

Ниже на скрине представлена часть символов библиотеки. В общей сложности библиотека содержит около трехсот УГО выполненных по стандартам ГОСТ (ЕСКД).



Библиотека разрабатывается и поддерживается мной. Все предложения, пожелания по добавлению символов (УГО) или компонентов, а также разработке посадочных мест, прошу оставлять тут в комментариях.

В публикации приводится описание метода сопряжения электрических соединений при трассировке дифференциальных пар на печатных платах. Основу метода составляет техника генерации и применения шаблонов подключения печатных проводников дифференциальной пары к трассируемым контактам электронных компонентов с минимизацией длины несопряженных участков.

Продолжаем цикл статей по работе с API САПР КОМПАС-3D. Управляющие символы уже несколько раз встречались нам на предыдущих уроках цикла. Тогда каждый раз говорилось, что выводимые строки не должны их содержать, так как КОМПАС обрабатывает их особым образом. Теперь пришло время познакомиться с ними поближе.

Освоив работу с ними, вы поймете, что создание сложных составных строк – тривиальная задача, в большинстве случаев не требующая написания большого объёма кода.

В уроке мы рассмотрим, как с помощью управляющих символов выводить спецсимволы и символы шрифта, поговорим о том, как с их помощью создавать дроби и отклонения, а также рассмотрим их использование совместно с параграфами.

В продолжение темы ООП в графических языках программирования разберемся более подробно с model-based design. Что такое модельно-ориентированное проектирование (МОП), как его правильно готовить и с чем его едят.

Некоторые авторы в своих публикациях при описании модельно-ориентированного проектирования систем управления транслируют представление, что под словом «модель» подразумевается «модель системы управления». Что не есть правильно.

Почему это не верно, как делать правильно и причем здесь Чернобыль, читайте далее.

В уроке 12 мы познакомились с составными строками и рассмотрели недокументированный способ их создания. В уроке 13 были представлены параграфы. Сегодня мы рассмотрим, как их использовать для создания составных строк. Для начала возьмем строки, включающие в свой состав отклонения и дроби, и познакомимся с такими компонентами составных строк, как надстрока, подстрока и спецсимволы.

Статья написана в дополнение к предыдущей по просьбе сообщества.

В этой статье разберемся с магией чисел в децимальных номерах. И рассмотрим нумерацию не только принятую в ЕСКД (Единая система конструкторской документации), а также в ЕСПД (Единая система программной документации) и КСАС (Комплекс стандартов на автоматизированные системы), так как Харб в большей степени состоит из ИТ специалистов.

В соответствии с требованиями стандартов ЕСКД, ЕСПД и КСАС каждому изделию (программе, системе) должно быть присвоено обозначение — децимальный номер.

Обозначение присваивается в соответствии с установленными в стандартах правилами. Это придумано людьми в древние времена для унификации и упрощения идентификации изделий и документации, ведения учёта и архива.

Разберемся в простой процедуре присвоения децимального номера, чтобы она не казалось древним ритуалом, а присваиваемые номера — магическими числами.

Для каждого комплекта стандартов рассматривать порядок действий будем по отдельности.