Altium Designer

PCB と FPGA 機能を一体化した Altium 統合ツール

基板設計に加え、FPGA 開発とその組み込みソフト開発機能により電子回路開発を包括的にサポート

Altium Designer(拡張セット)はボードレベルの開発に必要な回路図エディタやPCB レイアウトツールだけでなく、FPGA とその組み込みソフトウェア開発ツールなど、電子回路開発に必要な広範囲なツールを備えています。Altium Designer に含まれるこれらのツールは緊密に連携して動作し、開発プロセス全体にわたりデータの整合性の高い、インタラクティブなツール環境を実現します。

この Altium Designer には極めて多くの機能が含まれているため、たいへん難解なものに思えるかも知れません。しかしそのコンセプトは、単一の開発環境で、ハードウェアとソフトウェアの双方を含むシステム全体の開発が可能にするという極めてシンプルなものです。

Altium Designer では PCB や FPGA などのハードウェア設計だけでなく、 C やアセンブラ言語を用いて、FPGA に搭載された CPU のソフトウェア開発を、他のツールの助けを借りることなく行うことができるため、大変能率よくシステムの開発を進めることができます。

例えば通常、CPU コアを含むシステムの開発には、FPGA、PCB、ソフトウェアの開発のためにそれぞれ異なったツールが必要になり、各ツール間のデータの受け渡しがたいへん煩雑になります。またユーザインタフェイスがそれぞれ異なるため、使用方法の習得にも時間がかかります。しかし回路設計全域をカバーするこの Altium Designer の統合環境では、このような無駄な労力は必要ありません。

Altium Designer の FPGA 開発機能 
triple_mon_DE

Altium Designer は FPGA のハードウェアと組込みソフトの開発が可能です。
また Altium Designer では、ハードウェアの開発プロセスと、ソフトウェアの
開発プロセスは緊密に連携して動作し、両者の協調デバッグが可能です。
FPGA デバイスとのインターフェイスを行う NanoBoard 及び FPGA 開発のタスクは
デバイスビュー画面で一元管理されます。

また Altium Designer の FPGA ツールは、特定のデバイス及びデバイスベンダーに依存しないユニバーサルなツールです。このため、XILINX、Altera、Lattice など主要な FPGAベンダーのさまざまな FPGA デバイスの開発に利用できます。  さらにアルティウムでは、Altium Designer 用の FPGA 開発ボードを用意しています。これには NanoBoard という名称が付けられており、ドータボードを取り替えることによってターゲットデバイスを変更できる、Desktop NanoBoard と、ターゲットデバイスが固定されている安価な NanoBoard 3000 の 2 種類があります。

Altium Designer の全体像
Altiumdesigner_ac2

Altium Designer は、非常に充実した PCB 設計機能に加え、FPGA 回路開発の為の
デザインエントリと実装/デバッグに必要な一連の機能を備えています。
PCB 設計と FPGA 開発ツールは緊密に連動して動作し、PCB 上での FPGA 端子割付の変更を
自動的にFPGA 設計に反映させることができます。

Altium Designer による FPGA 開発プロセスでは、ソフトウェアとFPGA デバイス間で緊密な連携が行われます。例えば、Altium Designer は NanoBoard により FPGA デバイスと接続され、この接続を経由して Altium Designer からデバイスにデザインデータがダウンロードされます。 FPGA デバイスへのダウンロードが完了すると実際の FPGA の動作状態を、仮想計測器とバウンダリスキャンでモニターすることができます。さらにソフトウェアデバッガによるモニターも可能です。発見されたエラーは修正し再度ダウンロードして、テスト及び解析を繰り返します。

このように、Altium Designer では、たった一つのツールで ハードウェアとソフトウェアのデバッグを含む一連の FPGA 開発を、インタラクティブな手法を用いて行う事ができます。

Altium Designer の主要機能
Altiumdesigner_ac3

Altium Designer のPCB 設計機能

Altium Designer では先進的な FPGA 開発機能に目を奪われがちですが、充実したPCB 設計機能を見逃すわけにはいきません。 Altium Designe 拡張セットには、ペア配線や等長配線機能や、伝送線路シミュレータなど、高速回路向けの優れた機能を備えています。 また Altium Designe 拡張セットでは、面付け機能や CAM エディタなど製造データ作成の為の機能も充実しています。 Altium Designer ではこれらの機能を使って、一連の PCB 設計作業を能率よく行うことができます。また、OrCAD、PADS、Allegro、P-CAD、Protel などの PCB ファイルの読込み機能により、既存資産の再利用が可能です。

Altiumdesigner_ac4

FPGA 開発のための先進の機能

Altium Designer は FPGA 開発のための先進の機能を備えています。そのひとつが仮想計測器によるデバッグ機能です。仮想計測器は IP として提供されている計測器を FPGA 内に埋め込み、デバイスの実際の動作を測定します。 そしてその結果を Altium Designer の画面上に表示します。 また Altium Designe 拡張セットでは CPU やペリフェラル の IP が埋め込まれた部品を回路図上に配置して、ブロック図を作成するだけで論理設計ができる、Open Bus によるデザインエントリーをサポートしています。さらに C 言語によるソフトウェアの記述をハードウェアに置き換えるための C-to-Hardware コンパイラなど、極めて先進的なデザインエントリー機能を備えています。

Altiumdesigner_ac5

Altium Designer の 3D 機能

Altium Designer では多くの新しい PCB 機能が実現されています。そのひとつとして、3D 表示機能があげられます。この新し3D 機能では、IGES または STEP フォーマットで作成された、3D 部品データをフットプリントに割付け、部品が配置された状態を 3D 表示させ、任意の方向から確認することができます。また 3D によるデザインルールチェックも可能です。 また Altium Designe 拡張セットでは、多くの層によって構成されているプリント基板の内部構造を 3D 表示させることもできます。さらに 3D 画像を常時パネルに表示させ、これを確認しながら設計を進めることができます。

Altiumdesigner_ac6

統合開発環境 Altium Designer の主な特徴

デザインエントリー

・基板設計と FPGA 設計でツールの使い分けが不要な高い汎用性
混在回路シミュレータ、VHDL シミュレータ、回路図ベースの伝送線路シミュレータ等の検証機能
・無制限の階層設計、マルチチャンネル設計をサポートする高度な回路図編集機能
・回路図シンボルと、PCBフットプリント、シミュレーションモデルを一体化した統合ライブラリ
・100,000 個以上の回路図シンボルを含む充実したライブラリ ODBC による外部データベースとのリンク
・OrCAD Capture V7, V9, v10 & V16.x の回路図とライブラリデータの読込み
・OrCAD Capture V7 フォーマットでの回路図の書出し
・P-CAD, PADS, DxDesigner の回路図とライブラリデータの読込み
・AutoCAD DXF/DWG データの読込みと書出し
 * 関連情報:他社製品及び Altium 旧製品との互換性

FPGA 開発

・ハードウェアとソフトウェア開発を統合する、システム・オンFPGAソリューション
・ロイヤリティ・フリーの8051、Z80、PIC165 命令セット互換の CPU コアと、コンパイラ /デバッガが付属
・回路図によるデザインエントリーにより HDL の使用せずに FPGA の開発が可能
・Open Bus のサポートにより抽象度の高い回路入力が可能
・ソフトをハードに置き換え、高速化を実現するための C-to-Hardware コンパイラを標準装備
・FPGA の内部動作を計測する仮想計測器によりインタラクティブな手法でデバッグが可能
・コンカレントなデバック機能によるハードウェア/ソフトウェアの並行開発により開発期間の短縮が可能
・広範囲なターゲットデバイスのサポートにより、自由にデバイスを選択することが可能
・別売りの NanoBoard により各種の FPGA デバイスへの書き込みとデバッグをサポート
・FPGA ピンアサイメントの最適化やバックアノテーションなど、PCB エディタとの緊密な連携が可能
・FPGA 開発のために必要な、論理合成、ベンダーツールによる配置配線、データのダウンロード
・組込みソフトの開発、及び FPGA ハードウェアとの協調デバッグ

PCB 設計

OrCAD、PADS、Allegro、P-CAD、Protel などの PCB ファイルの読込み
・回路図データとPCBデータとの違いを自動的に検出し、その差分でデータを更新することにより相互の整合性を保持
・豊富なデザインルールにより設計過程の違反をリアルタイムに監視
・PFGA 端子の割付け変更を FPGA 設計に自動的に反映
・等長配線やインピーダンスコントロール配線機能などにより、高速回路の配線に対応
・バス配線機能や、ペア配線機能などの半自動配線機能
BGA パッドからの配線の引出を自動化
・複数の種類の PCB による組基板を作成可能な面付け機能
TrueType による日本語文字の入力
・フットプリントウィザードなど、定型作業を効率化するための多くのウィザード
・高度な 3D 表示機能 Smart PDF 機能などの多くの有用なドキュメント作成機能
・高性能な自動配線機能伝送線路シミュレータCAM/ガーバーエディタ
・フレキシブル基板のサポート
極座標グリッドのサポート
・高度なリバースエンジニアリング機能
・基板内部への部品埋め込みをサポート