一种FPC区域识别和布线通道划分方法

本发明属于柔性电路板，具体涉及一种fpc区域识别和布线通道划分方法。

背景技术：

1、柔性电路板(flexible printed circuit，简称fpc)是印刷电路板(pcb)中的一种类型，其是由柔性基板制成，可以弯曲折叠。相对于传统pcb，fpc的结构更加灵活，散热性更优，可以为高密互联的电路提供更高的性能，广泛应用于小型移动通信设备和穿戴设备。

2、目前对超大规模集成电路(very large scale integration circuit，vlsi)布线问题的研究仍在持续进行，但对fpc布线问题的研究还停留在初级阶段，尤其是工业fpc布线严重依赖人工调整。fpc布线问题不同于ic布线问题，因为在fpc中打孔会严重影响信号完整性。ic的水平或垂直的布线模式在fpc中并不适用，因此需要寻找一种专门针对fpc的布线算法。且fpc的不规则边界对布线路径是一项强制约束。此外，对vlsi的研究也很少考虑不规则布线区域约束。

3、布线问题必须考虑电源完整性，在多层布线区域，vlsi中通常会设置电源层和地线层。电源线和地线网络通过最小steiner树引入到电源或地线层，而fpc由于其柔性材料的特性以及较为紧凑的布线资源，通常不专门设置电源或地线层。

4、综上所述，相对于常规的pcb，fpc的引脚分布更倾向于聚集在一起形成区域，其布线区域通常呈现不规则的多边形形状。不同线路的路径往往会共享一些公共区域，以确保信号传输的稳定性和可靠性。此外，fpc布线对于局部路径的拓扑结构具有一致性要求。目前，对于fpc自动布线问题的研究仍处于初步探索阶段。针对fpc自动布线的场景，还有一些方面有待进一步研究，包括以下几个方面：

5、区域识别：要实现fpc的自动布线，应当先进行区域类型的识别，以便将fpc板划分为不同的功能区域，然后为其分别设计不同的算法，以达到更好的布线效果。自动布线算法需要根据fpc上的引脚位置，将它们准确地识别分配到不同的区域中。尤其在fpc布线区域通常呈现不规则形状的情况下，区域的准确识别具有一定困难。当前对于布线区域的划分缺乏专门的处理方法。

6、通道划分：fpc在线网的公共通道区域内要构建出面向总线拓扑一致的布线路径。即相同位置或功能的信号线应该采用相似的布线策略和路径规划。因此，就需要先对fpc进行全局布线操作，得出不同区域引脚的大致走线范围，我们称每个不同的范围为布线通道。将信号划分到不同通道内再分别详细布线操作，可以简化详细布线问题的复杂程度。

7、满足电源完整性：在完成电路设计时要特别考虑电源线的布置，合理布置电源线可以缩短电源线的长度，减少电源线的电阻和电感，降低局部温度的集中度，提高散热效率与电源稳定性。而fpc由于布线层资源紧张，通常不设定电源层，为保证电源完整性需要在普通的信号层内最大化电源线的布线区域。

8、算法效率与收敛性：自动布线算法需要具备较高的效率和收敛性，能够在合理的时间内生成满足设计要求的布线结果。例如，如果直接使用a*算法完成全部布线，对内存和时间的需求将会难以接受。同时，还需要考虑算法的可扩展性和适用性，以适应不同规模和复杂度的fpc布线设计任务。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种fpc区域识别和布线通道划分方法，解决fpc布线区域识别问题。

2、本发明的技术方案为：

3、一种fpc区域识别和布线通道划分方法，该方法包括：

4、对fpc布线区域进行三角剖分；

5、构建etp区域划分模型，基于三角剖分所得的三角形将fpc布线区域划分为逃逸区e区、三角区t区以及连接区p区，包括：

6、划分逃逸区与通道区，包括：

7、建立引脚与三角形的映射关系，以识别每个三角形内是否有引脚分布，进而将三角形分为两类；

8、通过合并三角形来进行初始聚类：将同类型且相邻的三角形聚合在一起，形成不同类型的三角形集合，从而得到多个子区域，并为每个子区域分配区域类型；区域类型分为含有引脚的子区域和不含引脚的子区域；

9、更新子区域：确定含有引脚的子区域的代表点和不含引脚的子区域的代表点，判断含有引脚的子区域的代表点周围一定距离的范围内是否有不含引脚的子区域的代表点；若有，且代表点之间的连线位于布线区域内，则将后者区域类型更新为含有引脚的子区域；

10、合并子区域，构建逃逸区与通道区：将同类型且相邻的子区域合并，含有引脚的子区域即为逃逸区，剩余不含引脚的子区域即为通道区；

11、将通道区划分为三角区与连接区，其中三角区为三条边都有线网进出的三角形，连接区为两条边有线网进出的三角形；

12、进行通道区全局布线。

13、进一步的，对fpc布线区域进行三角剖分，包括：

14、使用距离阈值t对fpc布线区域的边界点集进行加密处理；

15、基于加密后的点集，创建德劳内三角网络；

16、确定每个三角形的重心，筛选重心位于fpc布线区域内的三角形；

17、构建三角划分图gcdt(v，e)，其中v代表三角形，e代表三角形的邻接关系。

18、进一步的，确定含有引脚的子区域的代表点和不含引脚的子区域的代表点，包括：

19、对于含有引脚的子区域，将其所有引脚设为代表点候选点，判断含有引脚的子区域的代表点周围一定距离的范围内是否有不含引脚的子区域的代表点时，将与不含引脚的子区域最近的代表点候选点作为代表点；

20、对于不含引脚的子区域，将其重心作为代表点。

21、进一步的，将通道区划分为三角区与连接区，包括：

22、根据通道区边链在原始边界上的不连续性，将其识别为多个不相连的边链；

23、找到三个顶点在三条不同边链上的三角形，即为三角区，通道区剩余三角形即为连接区。

24、进一步的，进行通道区全局布线，包括：

25、获取在逃逸线上的初始过点；其中，逃逸线为逃逸区与通道区的分割线，初始过点为线网在逃逸线上经过的点，线网连接着两个逃逸区内的引脚；

26、以三角形为基本单位，构建初始布线图groute，将线网的初始结点添加进布线图groute中；

27、基于广度优先算法bfs并根据动态增删结点的方法在布线图中搜索线网路径，更新布线图groute并记录结点所经过的路径的总容量；

28、检查总线扇出结果是否满足通道区容量要求；若满足，则完成布线。

29、进一步的，布线图用groute(v，e)表示，v是由有线网经过的边的点组成的，v中存储着每个点的位置坐标和所在边的信息，e表示结点属于同一个德劳内三角；

30、确定通道区内各个子区域的线网以及其在区域边界上的经过点顺序；由于每一组线网都只有唯一的路径，所经过的三角形是确定的，由此得出每个三角区域内经过的线网。

31、进一步的，通过动态增删结点的方法来确保线网拓扑不会交叉，动态增删结点的方法如下：

32、对于三角区t区，初始布线图为三角形三条边上的结点的连线所分成的四块区域；当新增路径时，删除与新增路径相同走向的连线的两个结点，并在所删结点两侧线段的中点位置各添加一个新结点，结点连线与已布路径不冲突，则增加到总体布线图中，若结点连线与已布路径冲突，则不增加到总体布线图；结点连线所分成的区域即为线网路径；

33、对于连接区p区，初始布线图为三角形两条边上的结点的连线所分成的两块区域，三角形中位于边链的边为边界约束边，不设置任何结点；当新增路径时，删除一条连线的两个结点，并在所删结点两侧线段的中点位置各添加一个新结点，结点连线与已布路径不冲突，则增加到总体布线图中，若结点连线与已布路径冲突，则不增加到总体布线图；结点连线所分成的区域即为线网路径。

34、进一步的，该方法还包括：

35、考虑电源完整性，完善布线结果，包括：

36、电源线分为可变线宽电源线和恒定线宽的线网；

37、首先确定与可变线宽电源线相关的边链；

38、将恒定线宽的线网沿另一边链按照最小线宽和线间距进行布线，将其余的布线资源保留给可变线宽电源线使用。

39、进一步的，铺设可变线宽电源线要满足以下两个条件：

40、(1)占地面积广，线网路径上各处的实际线宽大于预设最低线宽；

41、(2)设置在fpc的边界的位置，减少对其他线网的干扰。

42、一种pcb/fpc，该pcb/fpc采用上述中任意一项所述的fpc区域识别和布线通道划分方法完成fpc布线区域划分。

43、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

44、本发明提出了一种fpc板区域识别和通道区的全局布线技术，解决了传统fpc布线中存在的区域划分不足和通道区全局布线不合理的问题，通过精准的区域划分和优化的布线策略，实现了布线过程的自动化处理和布线质量的显著提升。本发明能够有效地优化fpc板的布线结构，减少布线路径的交叉和重叠，提高fpc电路板的性能和可靠性。