随着电子技术的高速发展，现在PCB设计的时间越来越短，电路板的尺寸越来越小，元器件的密度越来越高，PCB设计的难度不断增加。如何实现PCB高的布通率以及缩短设计时间呢？这就要充分利用Protel 99 SE强大的自动布线功能了，自动布线可以帮助我们快速而有效地完成布线工作。
自动布线是自动布局的后续操作，如果布局采用的安全手工布局（无网络表），则布线只能采用完全手工布线；如果电路生成了网络表文件，则布线可采用自动布线的操作。
1.自动布线设计规则设置
Protel 99 SE的自动布线工具本身并不知道应该做些什么，为完成布线任务，自动布线需要在正确的规则和限制条件下进行。如不同的信号线有不同的布线尺寸、布线层、安全距离等，设计规则对自动布线的完成有很大影响，因此，自动布线之前一定要认真设置自动布线的设计规则。
在PCB编辑器中执行菜单命令“Design”→“Rules”，弹出如图4-57所示的布线设计规则对话框，选择“Routing”选项卡，进行与布线有关的设计规则的设置。该选项卡内共有10个设计规则，下面就每个规则进行具体介绍。
图4-57 布线设计规则设置对话框
1）Clearance Constraint：走线间距限制。
用于规定走线、过孔焊盘等之间的最小安全距离。双击该项或选中该项后单击“Proper-ties”按钮可以更改规则，单击“Add”按钮可以添加新的规则，更改规则与添加新的规则都弹出如图4-58所示的设置走线间距限制规则对话框。而单击“Delete”可以删除选中的规则。
图4-58 设置走线间距限制规则对话框
图4-58左边为设置规则的有效范围，下拉列表内容如图4-59所示，其内容包括：Whole Board（整个电路板）、Layer（信号层）、Objec tKind（类对象）、Footprint（封装）、Component Class（元器件类）、Component（元器件）、NetClass（网络类）、Net（网络）等。一般情况下，没有特殊要求有效范围可以选择WholeBoard。
图4-58右边有三个选项：“RuleName”规则名称，系统有默认的名称，如Clearance、Clearance_1等，用户为方便记忆也可以自行更改；“MinimumClearance”为设置最小安全间距；“Connec-tive”下拉列表有三个选择，“DifferentNets”适用于不同网络，“SameNetOnly”仅适用同一网络，“AnyNet”适用于任何网络。
图4-59 规则有效范围
2）Routing Corners：设置走线转角方式规则。
用于设置自动布线时，导线转角的方式。双击该项或选中该项后单击“Properties”或“Add”按钮弹出如图4-60所示的转角方式规则对话框。
先在对话框左边设置好规则的有效范围，然后在右边设置转角方式，转角有三种方式：45°、90°和圆弧转角。另外，在“Setback”选项中可以设置转角大小的参数。
3）Routing Layers：设置布线层规则。
用于设置自动布线时所使用的信号层，以及在各层上布线的方向。双击该项或选中该项后单击“Properties”或“Add”按钮弹出如图4-61所示的设置布线层规则对话框。
先在左边设置好规则的有效范围，然后在右边设置布线信号层规则，共有32个布线层，分别为顶层、底层和30个中间层，每一层都可以进行设置，常用的设置有：NotUsed（不使用该层）、Vertical（垂直方向布线）、Horizontal（水平方向布线）、Any（任意方向布线）等。如单面板的设置：在顶层或底层布线，没有布线的板层设为“NotUsed”。
图4-60 转角方式规则对话框
双面板的设置：一般选择Horizontal（水平走线）和Vertical（垂直走线），且顶层和底层采用不同一种布线规则，以提高布通率。
图4-61 布线层规则对话框
4）Routing Priority：设置布线优先权规则。
用于设置自动布线时的先后顺序。双击该项或选中该项后单击“Properties”或“Add”按钮弹出如图4-62所示的设置布线优先权规则对话框。
在左边确定优先权的有效范围，然后在右边设置布线优先权等级，布线优先权等级分别为：0～100，其中0为最低，100为最高。
5）Routing Topology：设置布线的拓扑结构规则。
用于自动布线时，采用何种形状进行布线。双击该项或选中该项后单击“Properties”或“Add”按钮弹出如图4-63所示的设置布线的拓扑结构规则对话框。
图4-62 布线优先权规则
先在左边设置好规则的有效范围，然后在右边选择布线形状，布线形状共有七种：Shortest（最短路径走线）、Horizontal（水平走线）、Vertical（垂直走线）、Daisy-Simple（简单菊状走线）、Daisy-MidDriven（由里向外菊状走线）、Daisy-Balanced（平衡菊状走线）、Starburst（放射状走线），一般采用默认的Shortest（最短路径走线）。
图4-63 布线拓扑结构规则
6）Routing Via Style：设置过孔类型规则。
用于设置自动布线时采用的过孔类型。双击该项或选中该项后单击“Properties”或“Add”按钮弹出如图4-64所示的设置过孔类型规则对话框。
一般来说，不同类型的过孔，其大小不一样。先在左边设置好规则的有效范围，然后在右边设置过孔最大、最小、当前的直径（Diameter）、孔径（HoleSize）等。
图4-64 过孔类型规则
7）SMDNeck-Down Constraint：设置贴片式焊盘与导线比例规则。
用于设置导线在连接贴片式焊盘时，导线宽度是贴片式焊盘宽度大小的百分比率。双击该项或选中该项后点击“Properties”或“Add”按钮弹出如图4-65所示的设置贴片式焊盘与导线比例规则对话框。先在左边设置好规则的有效范围，然后在右边输入百分比例即可。
图4-65 贴片式焊盘与导线比例规则
8）SMD to Corner Constraint：SMD焊盘与导线转角间最小距离规则。
用于设置SMD焊盘与导线转角间的最小距离。双击该项或选中该项后单击“Properties”或“Add”按钮弹出如图4-66所示的SMD焊盘与导线转角间最小距离规则对话框。先在左边设置好规则的有效范围，然后在右边输入最小距离的数值即可。
图4-66 SMD焊盘与导线转角间最小距离规则
9）SMD to Plane Constraint：SMD焊盘与电源层的过孔或焊盘最小间距规则。
用于设置SMD焊盘与电源层的过孔或焊盘的最小间距。双击该项或选中该项后单击“Properties”或“Add”按钮弹出如图4-67所示的SMD焊盘与电源层的过孔或焊盘最小间距规则对话框。先在左边设置好规则的有效范围，然后在右边输入最小距离的数值即可。
图4-67 SMD焊盘与电源层的过孔或焊盘最小间距规则
10）Width Constraint：设置走线宽度限制规则。
用于设置自动布线的最小、最大导线的宽度。双击该项或选中该项后单击“Properties”或“Add”按钮弹出如图4-68所示的设置走线宽度限制规则对话框。
图4-68 设置走线宽度限制规则
在左边设置好规则的有效范围，然后在右边输入最小线宽、最大线宽的数值及首选线宽的数值。例如，要想对某一电路板实行自动布线，要求地线GND为20mil，电源线VCC为20mil，其他信号线为10mil。对地线操作为：在图4-57中的“Rule Classes”下选中“Width Constraint”选项后点击“Add”按钮，修改规则后如图4-69所示。
图4-69 设置GND布线宽度(www.xing528.com)
电源线规则设置、其他信号线设置与地线设置方法相同。布线宽度规则设置完成后如图4-70所示。
2.预布线
Protel 99 SE的自动布线功能虽然很强大，但也并不是完美的。因此，在实际工作中，对于某些重要的网络要先进行手工布线。然后需要对这些预先布好线的网络进行保护，避免受到自动布线的修改，这就是预布线。
图4-70 布线宽度示例
预布线必须满足以下条件：
1）预布线的支线必须终止于过孔。
2）预布线终止于元器件引脚时必须终止于引脚中心（也即焊盘内孔范围内）。
3）预布线必须被完整地布线（即从网络的一个元器件引脚到另一元器件引脚）。
4）预先布置的网络必须被完整地布线。
5）所有预布线必须满足设计规则，例如，如果有一个网络使用0.3mm的走线，则设置走线宽度约束时必须包含这个数值。
6）所有预布线必须具有“锁定”（Locked）属性。
由于单条走线一般不满足以上条件，因此这里针对一个网络进行说明。要使预布线具有“锁定”（Locked）属性。操作步骤如下：
1）执行“Edit”→“Select”→“Net”命令，也可用快捷键E、S、N完成。
2）移动光标到需要保护的网络，单击鼠标左键，选中该网络，使该网络的走线处于加亮状态，然后双击其中一条走线，调出走线属性对话框。
3）利用整体编辑方法，将选取部分设为“锁定”（Locked）属性。
例如：假设地线已经布线完成，要对其他的布线进行自动布线时，就必须对地线GND网络进行锁定。操作如下：执行“Edit”→“Select”→“Net”命令，单击鼠标左键，选中地线网络，使地线网络走线处于加亮状态，双击其中一条GND导线，弹出导线属性对话框，点击“Global”按钮，打开如图4-71所示的导线整体编辑对话框。
在“Attributes To Match By”栏中将“Net”设置为“Same”，即修改的范围是相同的网络名，即GND网络。在左侧一栏中将“Locked”选项选中，此时在“Copy Attributes”栏中的“Locked”选项自动被选中。单击“OK”按钮，将弹出确认对话框，单击“YES”确认修改，完成GND网络的锁定操作，在自动布线时，GND网络将不会被重新布线。
如果用户在自动布线时发现预布线被删除了，那么应该检查一下该预布线是否符合前面提到的6个条件。
3.自动布线
（1）自动布线参数设置 完成自动布线的设计规则之后，就可以进行自动布线了，执行菜单命令“Auto Route”→“Setup”，系统弹出如图4-72所示的自动布线设置对话框，该对话框主要用于设置自动布线的策略、参数和测试点等，具体如下。
图4-71 导线整体编辑对话框
图4-72 自动布线设置
1）Router Passes：自动布线策略。
①Memory：存储器方式布线，该项适用于存储器元器件的布线。
②Fan Out Used SMD Pins：该项适用于SMD焊盘的布线。
③Pattern：为保证布线成功率，系统自动采用算法进行布线。
④Shape Router-Push and Shove：采用推挤布线器布线。
⑤Shape Router-RiP Up：为保证布线成功率，将发生冲突的布线撤销，并将其重新布线。
2）Manufacturing Passes：与制作PCB有关的策略。
①Clean During Routing：布线过程中自动清除不必要的连线。
②Clean After Routing：布线后清除不必要的连线。
③Evenly Space Tracks：布线时在焊盘间均匀布线。
④Add Testpoints：在自动布线时自动添加测试点。
3）Pre-routes：预布线。
Lock All Pre-route：将自动布线前的所有布线进行锁定。
4）Routing Grid：布线栅格。设置布线格点，格点越小，布线时间越长，所需内存越多，系统默认为1mil。
（2）自动布线 执行菜单命令“Auto Route”，如图4-73所示，自动布线的方式有5种，分别是：
1）All（全局布线）：系统将对除了预布线外的所有导线进行布线。
2）Net（指定网络布线）：选中后出现十字光标，单击需要布线的网络，系统将对该网络进行布线。
3）Connection（指定两点间布线）：选中后出现十字光标，单击连接焊盘的飞线或焊盘，系统将在两个焊盘间进行布线。
4）Component（指定元器件布线）：选中后出现十字光标，单击要布线的元器件，系统将对该元器件进行布线。
5）Area（指定区域布线）：选中后出现十字光标，拖动光标确定一个矩形，系统将对矩形内元器件进行布线。
执行“Auto Route”→“All”，系统弹出如图4-72所示的对话框，单击“RouteAll”对整个PCB进行布线，布线完成后将弹出完成报告对话框如图4-74所示。
图4-73 自动布线
图4-74 自动布线完成报告对话框
虽然自动布线已经完成，但是并不是说其布线就是合理的，自动布线不可避免会存在许多缺点，如布置的走线拐弯太多，舍近求远等。因此，一块成功的电路板，还要经过多次的修改、调整，才能达到令人满意的效果。
4.拆除布线
在完成自动布线后，如果觉得效果不满意，可以直接单击主工具栏上的撤销按钮，将自动布线的操作撤销。也可以利用Protel 99 SE中的自动拆除布线功能，对已经完成的布线进行逆操作，将布线撤销。
具体操作为：执行菜单命令“Tools”→“Un-Route”，如图4-75所示，其中：“All”为全局拆除布线；“Net”指定网络拆除布线；“Connection”指定两点间拆除布线；“Compo- nent”指定元器件拆除布线。
单片机开发板PCB自动布线结果如图4-76所示。
图4-75 拆除布线
图4-76 自动布线结果
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