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OrCAD Capture

Creacin, archivos y estructura de un proyecto para simulacin

Eduardo Jimnez Palma Sergio Espn Escudero

M Jos Navarro Carrasco Rafael Toledo Moreo Ramn Ruiz Merino

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1.1. La zona de sesin de Capture

Una vez iniciemos Capture, veremos la zona de sesin de la aplicacin. Todas las entradas al diseo (diseo esquemtico y desarrollo de modelos VHDL) las realizaremos desde esta ventana.

Figura 1. Ventana inicial de OrCAD Capture.

La ventana de sesin minimizada en la parte inferior izquierda de la zona de sesin de Capture es el informe de la sesin. Este informe muestra un listado con todos los eventos que se hayan producido durante la sesin actual de Capture, incluyendo mensajes de las herramientas. Para acceder a una ayuda sensible al contexto para un mensaje de error, situar el cursor sobre la lnea del mensaje de error en el informe de la sesin y pulsar F1. Se puede limpiar el informe de la sesin en cualquier momento pulsando la combinacin de teclas CTRL+DELETE cuando la ventana del informe de la sesin est activa.

En Capture, cada documento que se abra ocupar una ventana separada. Cada pgina de esquema o componente estar disponible en su propia ventana, una de las cuales ser la ventana de administrador de proyecto.

Dependiendo de qu tipo de ventana est activa, ciertos botones en la barra de

herramientas y ciertos elementos en los mens pueden no estar disponibles, ya que Capture nicamente permite realizar tareas y utilizar herramientas basadas en el tipo de ventana que est activa. 1.2. Comenzando un proyecto

En Capture, un proyecto es un conjunto de recursos asociados a un determinado diseo. Los ficheros de los proyectos incluyen recursos para cada fase del flujo de diseo: pginas de esquemas, modelos VHDL, bibliotecas de componentes, ficheros de estmulos, modelos de bancos de pruebas, ficheros de retardo, y cualquier otro recurso del diseo.

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Los pasos que debemos seguir para crear un nuevo proyecto para simulacin

analgica o mixta son: 1. En el men File seleccionar New. Capture mostrar una caja de dilogo desde la que

se seleccionar el objeto a crear. 2. Desplazarse a travs de esta caja de listas y seleccionar Project. Con ello se iniciar

el dilogo de creacin de proyectos de Capture.

Figura 2. Comenzando un nuevo proyecto.

Figura 3. Dilogo de creacin de proyectos.

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3. Especificar un nombre y una ruta para el proyecto en las cajas Name y Location, respectivamente. Por defecto el nombre del fichero raz del proyecto en Capture recibe la extensin .OPJ.

4. Seleccionar la opcin del gestor que mejor se adapte a nuestras necesidades, (la primera en nuestro caso, al tratarse de simular circuitos analgicos y/o digitales) y seleccionar el botn OK. Capture mostrar una caja de dilogo que lista las bibliotecas de componentes disponibles para el proyecto, y permite aadir y eliminar elementos de dicha lista al proyecto creado. Estas bibliotecas de componentes incluyen toda la informacin necesaria para un componente, incluyendo su smbolo grfico, terminales, atributos, modelo de simulacin, etc.

Figura 4. Dilogo de libreras disponibles. 1.3. El administrador de proyectos

Como ejemplo principal tomaremos un proyecto realizado con la modalidad de esquemtico preparado para simulacin. El estado actual de nuestro proyecto es el mostrado en la figura 5. El administrador de proyectos (parte izquierda de la figura) aparece en la zona de sesin de Capture cuando se abre o se crea un proyecto. Utilizaremos el administrador de proyectos para recoger y organizar todos los recursos del proyecto a lo largo del flujo de diseo.

Un proyecto no tiene por qu contener todos los recursos del diseo; simplemente apunta a los diferentes ficheros que utiliza el diseo. Por esta razn, debemos de asegurar no mover o borrar cualquier fichero referenciado por el proyecto ya que Capture podra no ser capaz de localizarlo.

El administrador de proyectos proporciona dos tipos de presentaciones de un proyecto. Si seleccionamos la pestaa File, veremos una lista completa de todos los recursos y ficheros de proyecto, organizados en carpetas. Si seleccionamos la pestaa Hierarchy, veremos la relacin jerrquica entre los diversos mdulos del diseo. Un mdulo de diseo es un bloque estructural representado como una entidad jerrquica distinta, que define la funcionalidad de una determinada parte del diseo.

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Figura 5. Situacin inicial del proyecto.

La presentacin asociada a la pestaa File agrupa los ficheros en carpetas, cada una de ellas conteniendo diversos tipos de ficheros del proyecto. Cuando hagamos doble clic en una carpeta de esquema, Capture mostrar las pginas de esquemas dentro de esa carpeta. Si la carpeta es un fichero VHDL, Capture mostrar cada modelo definido en ese fichero. De forma general un proyecto suele poseer la siguiente clasificacin en carpetas: 9 Design Resources. Esta carpeta muestra los diferentes modelos del diseo

(carpetas y pginas de esquemas y modelos VHDL). Cualquier esquema o pgina que se cree en Capture ser aadida automticamente a esta carpeta, pero tambin puede aadir otros ficheros o informacin utilizando el comando Project en el men Edit.

9 Library. Esta carpeta existe dentro de la carpeta Design Resources y muestra los ficheros de las bibliotecas utilizadas en el proyecto. Capture aade los ficheros apropiados a esta carpeta al inicio de un proyecto.

9 PSpice Resources. Esta carpeta muestra todos los recursos de simulacin que se utilizarn a lo largo del proceso de diseo. Estos recursos son: bibliotecas de modelos, ficheros Include, perfiles de simulacin y ficheros de estmulos.

9 Outputs. Esta carpeta muestra la salida de las herramientas de procesamiento de Capture. Generalmente, estos ficheros incluyen informes de listas de materiales, mapas de fusibles y listas de conexiones especficas de cada tecnologa con informacin de tiempos asociada. Capture aade los ficheros apropiados a esta carpeta conforme se crean.

Cada proyecto puede tener nicamente un diseo. El diseo puede consistir en

cualquier nmero de esquemas (o descripciones VHDL), pero deber tener un mdulo

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principal nico. El mdulo principal est definido como el nivel superior del diseo, y el resto de los mdulos de dicho diseo harn referencia al mdulo principal.

Todo proyecto que se abra poseer su propia ventana del administrador de proyectos. Cuando se encuentren abiertos varios proyectos, se pueden mover o copiar carpetas entre proyectos arrastrndolas de una ventana a otra (como con el explorador de Windows). Si se cierra la ventana del administrador de un proyecto, se cerrar el proyecto. 1.3.1. Tipos de ficheros

Capture reconoce un nmero de tipos de ficheros diferentes basndose en su extensin. Algunas de las extensiones que estn reconocidas por la ventana del administrador de proyectos se describen a continuacin. Extensin Descripcin del fichero .OPJ Fichero de proyecto de OrCAD. Este fichero contiene referencias

a todos los ficheros utilizados en el proyecto. .DSN Diseo basado en esquemas. .CIR Lista de sentencias de entrada al simulador PSpice. .NET Conexiones de los componentes a los nodos (netlist). .ALS Fichero de alias de los nodos. .OLB Biblioteca de componentes (smbolos). .LIB Biblioteca de modelos (implcitos o subcircuitos). .VHD o .VHO Descripcin VHDL. .DRC Informe de chequeo de reglas elctricas y de conexin. .STL Estmulos generados mediante editor grfico. .STM Fichero de estmulos en formato texto..SIM Configuracin y

control de la simulacin en PSpice. .DAT Datos de la simulacin para el postprocesador grfico Probe. .OUT Fichero de salida de una simulacin. .PRB Configuracin del postprocesador grfico para la simulacin. 1.4. Avanzando en nuestro proyecto

Recin creado, nuestro proyecto slo incluye dos archivos (excluyendo los de bibliotecas de smbolos a los que hace referencia el administrador): Ejemplo.OPJ y Ejemplo.DSN. En esta situacin, nuestra hoja de esquema esta vaca y hay que rellenarla ubicando y conectando componentes de las bibliotecas de smbolos (figura 6).

Figura 6. Detalle del esquema realizado.

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Una vez realizado el esquema, nuestro proyecto ha incluido nuevos ficheros. La carpeta Design Cache ha guardado en memoria cada uno de los diferentes componentes que hemos utilizado en nuestro circuito (figura 7). En el esquema realizado hemos creado una biblioteca personalizada de smbolos (Library1.olb), que queda incluida en la carpeta Library, junto a su correspondiente fichero de modelos para simulacin (Library1.lib).

En este punto del proyecto podemos pasar a simular el comportamiento del mismo. Antes, sin embargo, y a pesar que se trata de un paso que se realiza de forma automtica antes de procederse con la simulacin, habremos de generar el netlist del esquema (fichero .NET), que refleja cada una de las conexiones del esquema. En paralelo a la generacin de este fichero, se realiza un chequeo elctrico de conectividad cuyo resultado queda resumido en el archivo de extensin .DRC. Finalmente, el archivo .ALS, generado tambin de forma automtica en este proceso, expresa la correspondencia entre el nombre de nodos y componentes del esquema con los alias utilizados en la simulacin. Esta informacin queda reflejada en la carpeta Outputs del administrador del proyecto (figura 8).

En este punto es conveniente hacer algn comentario acerca del nombre de los ficheros generados hasta ahora. Los ficheros inicialmente creados, de proyecto y diseo, se limitan a aadir la extensin al nombre elegido para el proyecto. Los nuevos ficheros generados con el esquema y sus conexiones presentan en su nombre un aadido (-schematic1) indicativo del nombre del esquema del nivel ms alto de la jerarqua del diseo, tal como puede apreciarse en la figura 8. La simulacin, como veremos a continuacin, permitir una multiplicidad de perfiles cuyos nombres entrarn a formar parte de los ficheros generados como consecuencia de dicha simulacin.

Figura 7. Proyecto despus derealizar el esquema

Figura 8. Resultado de la generacin del netlist.

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Ahora ya estamos en condiciones de realizar una simulacin, y para ello habremos de seleccionar en el men PSpice la opcin Edit_Simulation_Settings, con la que seleccionaremos, en primer lugar, un nombre para el perfil de simulacin (figura 9), y a continuacin configuraremos dicha simulacin segn el objetivo de anlisis. Hecho esto, en el mismo men seleccionaremos la opcin Run, y la simulacin tendr lugar.

Figura 9. Ventana de configuracin de la simulacin

El anlisis de los resultados de la simulacin puede realizarse de forma grfica,

mediante la herramienta de postprocesamiento grfico Probe, o bien a travs del fichero de salida de la simulacin (.OUT) que resulta particularmente interesante cuando se producen errores en el simulador. La configuracin de los distintos tipos de simulacin y el anlisis de los resultados depende del tipo de dispositivos y de los objetivos perseguidos en dicha simulacin. Estos aspectos conceptuales se desarrollarn a lo largo de las prcticas de la asignatura. 1.5. Estructura de un diseo

Muchos diseos de esquemas son demasiado grandes para que quepan en una sola pgina, y en cualquier caso existen razones de diversa ndole para aconsejar dividir los diseos en unidades manejables (divide y vencers). Capture ofrece dos maneras de manejar diseos de pginas mltiples: en una estructura plana, o en una estructura jerrquica. 1.5.1. Diseos planos

Un diseo plano es una estructura en la que ciertos nodos de una pgina del esquema se conectan lateralmente con los de otra pgina, a travs de objetos denominados conectores off-page. La idea se representa esquemticamente en la figura 10(a), y la relacin entre estos conectores se realiza por nombre. Todas las pginas de

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esquema de un diseo plano estn contenidas en una carpeta nica del administrador de proyectos, tal como se muestra en la parte (b) de la figura. 1.5.2. Diseos jerrquicos

Se pueden crear smbolos dentro de las pginas de los esquemas que representan otras carpetas de esquemas. Estos smbolos se denominan bloques jerrquicos (hierarchical blocks). La organizacin en capas generada de esta manera se denomina jerarqua. El esquema en el nivel ms alto de una jerarqua se denomina mdulo raz,

y a l quedan referidos todos los dems esquemas del diseo. El administrador de proyectos representa su carpeta asociada mediante una barra invertida (\).

Los diseos jerrquicos pueden ser simples o complejos. La jerarqua ser simple si existe una correspondencia uno a uno entre los bloques jerrquicos y los esquemas que llevan asociados. Es el caso representado esquemticamente en la figura 11. Una jerarqua ser compleja si existe una correspondencia de varios a uno entre los bloques jerrquicos y los esquemas que representan. Es el caso representado en la figura 12, en donde en el esquema A existen tres referencias (instancias) del esquema de menor nivel de jerarqua que hemos denominado B. Su representacin en el administrador de proyectos se muestra en esa misma figura.

(a) (b) Figura 10. Estructura plana de diseo plano de pginas mltiples.

Figura 11. Jerarqua simple

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La conexin vertical entre los distintos niveles de una jerarqua se realiza a travs de los pines jerrquicos y los puertos jerrquicos. Los primeros se definen en los smbolos grficos que representan los bloques jerrquicos en el nivel superior, mientras que los puertos jerrquicos son el punto de conexin en la definicin del contenido

(esquema) del bloque jerrquico. Un bloque con los pines definidos y los puertos jerrquicos que pueden utilizarse en un esquema se ilustran en la figura 13.

La creacin de un bloque jerrquico en un diseo, cuando se realiza siguiendo el flujo de diseo top-down (es decir, comenzando por los niveles ms altos), exige el especificar el nombre del esquema hijo que se crear y al que ir asociado, adems del tipo de implementacin. Entre otros el tipo de implementacin puede ser un esquema (schematic view), que automticamente har que Capture defina una carpeta con el nombre y site en el esquema hijo los puertos asociados a los pines, o una entidad VHDL, en cuyo caso de nuevo se generarn automticamente las declaraciones correspondientes (ports) de la entidad. La figura 14 resume grficamente los pasos iniciales necesarios para crear un bloque jerrquico siguiendo este flujo top-down. Una vez situado el bloque en el nivel ms alto de la jerarqua, ser necesario a continuacin definir su estructura interna en trminos de conexiones de componentes ms simples.

Figura 12. Jerarqua compleja.

Figura 13. Pines y puertos jerrquicos.

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Finalmente, existe una forma alternativa de trabajar con bloques jerrquicos, y es a partir de un esquema ya existente, que podemos asociar a un bloque jerrquico. Se trata de interpretar el flujo de diseo en sentido contrario, es decir, de abajo arriba, empezando por los niveles ms bajos de la jerarqua y yendo hacia los niveles superiores (bottom-up). En este caso comenzaremos por crear un nuevo esquema dentro del proyecto, definiendo una nueva carpeta de esquema con nuestro administrador de proyecto (figura 15). Todo consiste entonces en crear en el nivel superior un bloque cuyo nombre de implementacin haga referencia a dicho esquema, y Capture automticamente le situar los pines jerrquicos correspondientes a los puertos jerrquicos que contenga dicho esquema.

Figura 14. Pasos necesarios en la creacin de un bloque jerrquico.

Figura 15. Creacin de un esquema para su uso por un bloque jerrquico.