CN113177385B - 一种自动生成MeshLine的PCB设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，本发明通过设置在PCB设计软件中注册MeshLine自动生成工具，MeshLine自动生成工具读取PCB文件获得PCB信息，且通过MeshLine人机互动接口获取MeshLine设计信息，形成MeshLine网络禁止布线区域与MeshLine网络可布线区域，将MeshLine设计信息、MeshLine网络禁止布线区域及MeshLine网络可布线区域的信息导入数学模型形成MeshLine数据函数表达式，从而完成MeshLine走线设计，以减小设计人员的工作量，提高设计效率，令设计所得的MeshLine走线具有一致性，并加强MeshLine的保密程度。
Description
技术领域
本发明涉及PCB设计技术领域，更具体地说，是涉及一种自动生成MeshLine的PCB设计方法。
背景技术
现有的电子设备中多存储或运行着一些敏感或机密的数据，这类数据需保持隐秘性，又由于电子设备多以PCB为承载基础，故通常会在PCB上进行特殊处理或设置特殊装置对该类数据进行保护，以保护和隐蔽相关数据。
现有的PCB设计中，为防止他人非法提取或是盗用电子设备的数据，通常会在PCB上设计一种名为MeshLine(网格线)的走线。MeshLine是一种PCI DSS(PCI，Payment CardIndustry Data Security Standard，第三方支付行业数据安全标准)的物理安全保护机制，用于保护如POS等手持电子设备或是敏感设备。一旦这些设备被打开外壳或受到外界破坏，PCB物理损坏，自动删除敏感或是机密数据，因此，MeshLine对于保护电子设备的隐秘数据有着就较为重要的地位。
然而，在现有PCB设计中，MeshLine的设置需要PCB设计人员手动设置，设计人员需根据需求自行设计或运算得出相关参数，并在PCB设计软件中进行相关操作，如此，设计所需的时间周期长，通常一层PCB设计需要耗费标准PCB工程师1-2个工作日时间，且该设计所需时间极大程度取决于PCB的尺寸，设计耗费时间与PCB的尺寸成正比。除此之外，由于MeshLine为设计人员手动设计，其MeshLine的密集程度以及所能达到的加密程度因人而异，易产生人为差异，且设计层数会受到人为限制，MeshLine无法达到极限紧密状态。
以上不足，有待改进。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种自动生成MeshLine的PCB设计方法。
本发明技术方案如下所述：
一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，包括：
步骤S1.在PCB设计软件中注册MeshLine自动生成工具，MeshLine自动生成工具获取PCB信息与MeshLine设计信息，结合获得PCB信息与MeshLine设计信息提取MeshLine布线信息；
步骤S2.MeshLine自动生成工具根据提取的MeshLine布线信息分别生成MeshLine网络禁止布线区域与MeshLine网络可布线区域；
步骤S3.MeshLine自动生成工具以MeshLine设计信息、MeshLine网络禁止布线区域及MeshLine网络可布线区域为生成条件，根据数学模型计算得出MeshLine布线路径及MeshLine数据函数表达式，并将MeshLine数据函数表达式转换为PCB数据信息生成MeshLine走线。
上述的一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，在步骤S1中，设置MeshLine人机互动接口，设计人员通过MeshLine人机互动接口传输MeshLine设计信息，MeshLine设计信息包括确定MeshLine网络名、MeshLine所在PCB层及MeshLine规格信息。
上述的一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，MeshLine布线信息包括PCB的outline层信息、MeshLine所在层信息、MeshLine所在层的其他金属copper信息及MeshLine网络规格信息。
上述的一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，在步骤S2中，MeshLine自动生成工具根据PCB的outline层信息、布线层信息及MeshLine所在层的其他金属copper信息生成MeshLine网络禁止布线区域。
进一步的，在步骤S2中，MeshLine自动生成工具根据MeshLine网络的过孔连接点与MeshLine网络禁止布线区域生成MeshLine可布线区域。
上述的一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，MeshLine自动生成工具设置读取PCB信息程序模块、用户输入程序模块、模型转换程序模块及进程通讯模块，读取PCB信息程序模块自PCB文件数据库中获得PCB信息，用户输入程序模块自MeshLine人机互动接口获得MeshLine设计信息，模型转换程序模块实现MeshLine自动生成工具运算主程序自PCB程序与数学模型建设之间的转变，进程通讯模块将运算主程序的进度告知设计人员。
上述的一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，在步骤S3中，若MeshLine布线信息表明为单层设计，数学模型则是以MeshLine所在层为平面的二维模型，坐标轴为X轴与Y轴，MeshLine数据函数表达式为f(x，y)；如果是MeshLine布线信息表明为多层设计，数学模型则为三维立体模型，坐标轴包括同一PCB层的X轴与Y轴，以及表示PCB层数的Z轴，即层面数，MeshLine数据函数表达式为f(x，y，z)。
进一步的，当MeshLine布线信息表明为单层设计时，MeshLine数据函数表达式为f(x，y)＝anx+bny+cn；当MeshLine布线信息表明为多层设计时，MeshLine数据函数表达式为f(x，y，z)＝Zi(anx+bny+cn)；其中，an、bn、cn为常数，x为MeshLine的上的点在X轴上的坐标，y为MeshLine的上的点在Y轴上的坐标，Zi表示MeshLine的上的点在Z轴上的PCB层数。
上述的一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，在步骤S3中，MeshLine自动生成工具得出MeshLine布线路径及MeshLine数据函数表达式后输出至MeshLine人机互动窗口，待设计人员确定后，MeshLine自动生成工具运算主程序切换至PCB程序生成MeshLine走线。
上述的一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，MeshLine走线为包括多个转折点的折线，MeshLine走线的转折角的角度均为直角，相邻两段MeshLine走线的间距相同，MeshLine走线之间不存在相交点。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明通过设置在PCB设计软件中注册MeshLine自动生成工具，MeshLine自动生成工具读取PCB文件获得PCB信息，且通过MeshLine人机互动接口获取MeshLine设计信息，形成MeshLine网络禁止布线区域与MeshLine网络可布线区域，将MeshLine设计信息、MeshLine网络禁止布线区域及MeshLine网络可布线区域的信息导入数学模型形成MeshLine数据函数表达式，从而完成MeshLine走线设计。
1.使用MeshLine自动生成工具生成MeshLine走线具有高度自动化与高效性的特点，设计人员仅需限定PCB文件并输入MeshLine设计信息，MeshLine自动生成工具即可根据读取的数据自行运算完成MeshLine走线的设计，取缔设计人员手动设计的做法，自动化程度高，极大程度地减少设计人员的工作量与工作时间，提高工作效率。
2、使用MeshLine自动生成工具生成的MeshLine走线的加密强度高，由于将PCB结构使用二维或三维坐标系表示，MeshLine走线通过数学模型设计、建立并进行解析，其利用高运算能力的CPU进行运算，解析得出复杂的MeshLine走线路径，相对于设计人员个体设计而言，具有高度的一致性与全面性，令MeshLine的密集程度达到最优，从而令保密程度得以加强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为MeshLine人机互动接口UI界面的结构示意图。
图2为获得的MeshLine布线信息的结构示意图。
图3为MeshLine走线设计的过程结构示意图。
图4为MeshLine走线完成的结构示意图。
1.outline层信息；2.其他金属copper信息；3.MeshLine网络可布线区域；4.MeshLine走线。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，其过程为：
步骤S1.在PCB设计软件中注册MeshLine自动生成工具，获取PCB信息与MeshLine设计信息，结合获得PCB信息与MeshLine设计信息提取MeshLine布线信息。
MeshLine自动生成工具设置读取PCB信息程序模块、用户输入程序模块、模型转换程序模块及进程通讯模块，读取PCB信息程序模块自PCB文件数据库中获得PCB信息，用户输入程序模块自MeshLine人机互动接口获得MeshLine设计信息，模型转换程序模块实现MeshLine自动生成工具运算主程序自PCB程序与数学模型建设之间的转变，进程通讯模块将运算主程序的进度告知设计人员。
当MeshLine自动生成工具程序运行时，读取PCB信息程序模块先读取PCB信息程序，MeshLine自动生成工具设置MeshLine人机互动接口，用户输入程序模块通过MeshLine人机互动接口获得MeshLine设计信息，如图1所示。MeshLine人机互动接口的UI界面包括MeshLine网络名、MeshLine所在PCB层及MeshLine规格信息。
MeshLine布线信息包括PCB的outline层信息1(即PCB布线范围)、布线层信息、MeshLine所在层信息、MeshLine所在层的其他金属copper信息2(MeshLine所在层的其他金属铜信息，即MeshLine所在层已有布线信息)及MeshLine网络规格信息(即MeshLine的设置类型与设置条件)。
步骤S2.MeshLine自动生成工具根据提取的MeshLine布线信息分别生成MeshLine网络禁止布线区域与MeshLine网络可布线区域3。
如图2所示，根据PCB的outline层信息1、布线层信息及MeshLine所在层的其他金属copper信息2生成MeshLine网络禁止布线区域，即，识别PCB的框架范围与其他铜箔所在区域，从而获得已有设计的范围。再根据MeshLine网络的过孔连接点与MeshLine网络禁止布线区域生成MeshLine可布线区域，其中，过孔连接点数量为二，分别为MeshLine的起点与终点。以PCB框架为限制范围，除去MeshLine网络禁止布线区域，结合MeshLine规格要求，形成MeshLine网络可布线区域3。该步骤目的令MeshLine自动生成工具形成MeshLine的布线范围，以向数学模型提供计算限定条件。
步骤S3.MeshLine自动生成工具以MeshLine设计信息、MeshLine网络禁止布线区域及MeshLine网络可布线区域3为生成条件，根据数学模型计算得出MeshLine布线路径及MeshLine数据函数表达式，并以MeshLine数据函数表达式转换为PCB数据信息生成MeshLine走线4。
MeshLine自动生成工具根据获得信息已明确MeshLine的布线区域，按照MeshLine的规格信息，将MeshLine网络可布线区域3填满，使得MeshLine可布线区域内尽可能多地包含MeshLine走线4。在该过程中，MeshLine自动生成工具将主运算程序转换为数学模型的建立，根据获得信息建立数学模型，从而得出MeshLine布线路径及MeshLine数据函数表达式，然后主运算程序转换为PCB设计程序，在PCB文件中形成MeshLine走线4。
MeshLine走线4有两种规格类型，一种为PCB级，另一种为芯片级，前者多用于保护PIN与芯片，主要以切断与主控制端的通信用，从而防止PCB对主控制端的通信与改写，而后者多用于保护包含芯片的本机的使用，防止他人非法获取本机的信息，有效防止物料探测，阻挡顶部信号层的信息损坏，并具有冻结、复位、自毁、信息擦除等效果，上述效果可通过切断或是线路短路，或者连接压力设备，令其瞬间实现高压输出等实现。
MeshLine走线4暂没有相对应的国际标准，通常会根据客户情况与实际情况作为需求，转折点、边间距及线段的长度等根据需求自行调整，根据所需内容输入至MeshLine人机互动接口，令MeshLine自动生成工具获取MeshLine设计信息，但由于MeshLine走线4是基于物理操作作为触发机制，故而MeshLine走线4的密度要求较高。在本申请中，MeshLine走线4为一条确定起点与终点的包含多个转折的折线，MeshLine走线4不存在重合点，所有的转折角度均为直角。
在数学模型的创建过程中，若MeshLine布线信息表明为单层设计，数学模型则是以MeshLine所在层为平面的二维模型，坐标轴为X轴与Y轴，MeshLine数据函数表达式为f(x，y)＝anx+bny+cn，an、bn、cn为常数，x为MeshLine的上的点在X轴上的坐标，y为MeshLine的上的点在Y轴上的坐标；如果是MeshLine布线信息表明为多层设计，数学模型则为三维立体模型，坐标轴除了PCB各层中的X轴与Y轴外，还加入Z轴来表示PCB的层数，MeshLine数据函数表达式为f(x，y，z)＝Zi(anx+bny+cn)，Zi表示MeshLine的上的点在Z轴上的坐标，即MeshLine的上的点所在的PCB层数。在模型转换程序模块中，数据建模程序获得PCB信息后，将PCB上的各点以二维或三维坐标系表示后，MeshLine布线则可表示为某一数据函数表达式，通过数学的方法对MeshLine数据函数表达式进行分析、计算、优化、修正调整等操作，从而实现PCB数据信息转化成数学模型运算后再生成PCB信息返回PCB设计软件，PCB设计软件根据MeshLine数据函数表达式生成MeshLine走线4，如图3、图4所示。
在步骤S3中，MeshLine自动生成工具得出MeshLine布线路径及MeshLine数据函数表达式后输出至MeshLine人机互动窗口，待设计人员确定后，MeshLine自动生成工具运算主程序切换至PCB程序生成MeshLine走线4。在对多层MeshLine走线4的设计过程中，设计人员需要对各层MeshLine走线4进行验证比对，并根据比对结果对MeshLine设计信息进行微调。若在验证比对前先生成MeshLine走线4，在验证过程中可能会出现多次MeshLine数据函数表达式与PCB信息的转化。为避免不必要的时间浪费，提高效率，MeshLine自动生成工具先输出MeshLine布线路径及MeshLine数据函数表达式，在完成人机交互后，MeshLine自动生成工具运算主程序切换至PCB程序，令PCB程序根据MeshLine数据函数表达式生成MeshLine走线4。
在具体实施例中，MeshLine走线4分为三种。第一种类型为结构件与硬件之间的触点连接，相当于在硬件触点上设置一个圆形的或是其他形状的MeshLine走线4线团，此处MeshLine走线4可呈回字形或者是波段式的直角转折线，此时的MeshLine网络可布线区域3为触点形状。该类型的MeshLine走线4多用于防止拆机、非法安装侧录卡号及非法改造输入输出设备。第二种类型为核心区域外的范围防护，通常用于备份电源、CPU、存储、国密芯片等涉及到敏感数据的地方，如图2所示，例如芯片级MeshLine走线4，由于此类型所保护的区域为重要部件，甚至是单机的控制端，PCB的outline层信息1、布线层信息较多，布线较密，设置MeshLine走线4的PCB层则尽量避开与这些布线同一PCB层，通过通孔等方式设置MeshLine走线4的连接。该类型的MeshLine走线4由于保护内容重要性高，安全级别较高，多是用于防止通过探针等之类的手段对敏感数据信号线进行记录，较为少见。第三种为对安全处理器自身进行保护的MeshLine走线4，该类型与第一种类型类似，均为结构件与硬件之间的连接，但该类型多针对CPU等处理器，是对于控制或防护结构自身的保护，当MeshLine走线4检测达到CPU等处理器开盖或使用环境变化时，安全机制即时启动。
在本申请中，MeshLine走线4是一条多转折的折线，单条走线有利于数学模型的创建，不需要额外计算与另一条走线相交的可能性。MeshLine走线4的两端点根据MeshLine设计信息与PCB信息计算得出，通过MeshLine走线4连接的安全模块决定，综合上述信息，对于数学模型的建立而言，意味着端点已定的、在限定范围内的填充建模。
在模型转换程序模块的数学建模过程中，以MeshLine走线4的起点开始，根据MeshLine设计信息生成下一端点坐标，建立起点与下一端点之间的MeshLine数据函数表达式，根据MeshLine数据函数表达式获得同一直线上的所有端点，直至距离最近的某一端点满足MeshLine布线信息中的转折点信息时，MeshLine走线4发生转折，更新MeshLine数据函数表达式，重新建立新的MeshLine数据函数表达式，直至下一个端点的坐标满足转折点信息。转折点信息考量包括与MeshLine网络禁止布线区域的距离、与已有MeshLine走线4之间的距离、当前MeshLine走线4的走线方向等，具体根据客户需求与PCB自身条件形成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，其特征在于，包括：
步骤S1.在PCB设计软件中注册MeshLine自动生成工具，MeshLine自动生成工具获取PCB信息与MeshLine设计信息，结合获得PCB信息与MeshLine设计信息提取MeshLine布线信息；MeshLine布线信息包括PCB的outline层信息、MeshLine所在层信息、MeshLine所在层的其他金属copper信息及MeshLine网络规格信息；
步骤S2.MeshLine自动生成工具根据提取的MeshLine布线信息分别生成MeshLine网络禁止布线区域与MeshLine网络可布线区域；在步骤S2中，MeshLine自动生成工具根据PCB的outline层信息、布线层信息及MeshLine所在层的其他金属copper信息生成MeshLine网络禁止布线区域；在步骤S2中，MeshLine自动生成工具根据MeshLine网络的过孔连接点与MeshLine网络禁止布线区域生成MeshLine可布线区域；
步骤S3.MeshLine自动生成工具以MeshLine设计信息、MeshLine网络禁止布线区域及MeshLine网络可布线区域为生成条件，根据数学模型计算得出MeshLine布线路径及MeshLine数据函数表达式，并以MeshLine数据函数表达式转换为PCB数据信息生成MeshLine走线；在步骤S3中，若MeshLine布线信息表明为单层设计，数学模型则是以MeshLine所在层为平面的二维模型；如果是MeshLine布线信息表明为多层设计，数学模型则为三维立体模型；当MeshLine布线信息表明为单层设计时，MeshLine数据函数表达式为f(x，y)＝anx+bny+cn；当MeshLine布线信息表明为多层设计时，MeshLine数据函数表达式为f(x，y，z)＝Zi(anx+bny+cn)；其中，an、bn、cn为常数，x为MeshLine的上的点在X轴上的坐标，y为MeshLine的上的点在Y轴上的坐标，Zi表示MeshLine的上的点在Z轴上的PCB层数。
2.根据权利要求1中所述的一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，其特征在于，在步骤S1中，设置MeshLine人机互动接口，设计人员通过MeshLine人机互动接口传输MeshLine设计信息，MeshLine设计信息包括确定MeshLine网络名、MeshLine所在PCB层及MeshLine规格信息。
3.根据权利要求1中所述的一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，其特征在于，MeshLine自动生成工具设置读取PCB信息程序模块、用户输入程序模块、模型转换程序模块及进程通讯模块，读取PCB信息程序模块自PCB文件数据库中获得PCB信息，用户输入程序模块自MeshLine人机互动接口获得MeshLine设计信息，模型转换程序模块实现MeshLine自动生成工具运算主程序自PCB程序与数学模型建设之间的转变，进程通讯模块将运算主程序的进度告知设计人员。
4.根据权利要求1中所述的一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，其特征在于，MeshLine走线为包括多个转折点的折线，MeshLine走线的转折角的角度均为直角，相邻两段MeshLine走线的间距相同，MeshLine走线之间不存在相交点。
5.根据权利要求1中所述的一种自动生成MeshLine的PCB设计方法，其特征在于，在步骤S3中，MeshLine自动生成工具得出MeshLine布线路径及MeshLine数据函数表达式后输出至MeshLine人机互动窗口，待设计人员确定后，MeshLine自动生成工具运算主程序切换至PCB程序生成MeshLine走线。
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- 2021-04-20 CN CN202110426744.XA patent/CN113177385B/zh active Active
Patent Citations (5)
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|---|---|
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