CC BY
76
В.А. Литвиненко, О.В. Рябов
ПРОГРАММНАЯ СРЕДА ВИЗУАЛЬНОЙ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО
ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР*
Традиционный подход к созданию программного обеспечения (ПО) новой САПР предполагает его разработку на одном из языков программирования, с привлечением профессиональных программистов. Процесс программирования доро-, -сти. Кроме того, разработанное программное обеспечение требует его тестирования, верификации, и апробации. Но все эти средства не гарантируют надежность
.
Другим подходом к разработке ПО САПР является эволюционный подход к созданию и развитию ПО САПР, основанный на модульном структуре ПО, постепенной адаптации или замене отдельных программных модулей проектных процедур и операций в зависимости от изменения технологии изготовления и элемент. -ла САПР и трудозатраты на адаптацию ПО САПР.
Альтернативным подходом является построение ПО систем без программи-.
методами и теорией вполне возможно отказаться от программирования. В качестве примера можно привести средства разработки СУБД Microsoft Access, работающие в графическом режиме, систему визуального программирования Borland C++ Builder (Date Base Engine),
базу данных и систему управлений к ней, не вводя программного кода. При этом
разработчик не может допустить каких-либо ошибок в программном коде, напри, , .
Такая методика разработки возможна благодаря хорошей теоретической базе, на которой основаны реляционные базы данных.
В настоящее время теоретические основы САПР достаточно полно разработаны и формализованы [1], что позволяет начать разработку ПО САПР без написания про. , , в общем случае, сводятся или к автоматической генерации кода из спецификаций, , -
лей по заданной разработчиком ПО САПР спецификации.
В статье рассматривается подход к построению ПО САПР на основе визуаль-.
выполнить несложные манипуляции мышью для размещения и конфигурирования .
разработки и увеличить его предсказуемостью и формализованность, что снизит риски инвестиций в разработку САПР.
Такая система должна состоять из модулей, выполненных в виде отдельных файлов содержащий исполняемый код. Требование размещения модулей в отдельных файлах обусловлено необходимостью легкого добавления, замены или удаления отдельных модулей. Программные модули могут образовывать многоуровневую структуру (рис.1).
Модули уровня n являются более полными и соответственно более сложными чем уровня n+1. При этом модули уровня n образуются из модулей уровня n+1.
* Работа выполнена при поддержке РФФИ (фант №05-08-18115)
Допустимо формировать модули из более простых уровней, чем следующий по порядку, т.е. для формирования уровня п можно использовать модули уровня равного или большего п+1, но следует избегать использования модулей уровня равного или меньшего п. Это связанно с необходимостью избежать циклической зависимости между модулями.
Рис.1. Структура модульной САПР
Модули можно реализовать в виде отдельных исполняемых файлов, передавая в качестве аргумента имя файла данных, или в виде динамически подключае-, .
, -рационные системы, включая семейство MS Windows.
Первый вариант реализации исполняемых модулей позволяет эффективно организовать поддержку модулей лишь первого уровня. Поэтому для многоуровневого построения ПО САПР использование динамически подключаемых библиотек .
Для таких САПР необходимо использовать унифицированные формы хранения и обработки данных в рамках системы модулей, а также предусмотреть проверку соответствия прототипов функций и соответствия типов операций выполняемых этими функциями. Для систем с большим числом модулей типы операций имеет смысл сделать иерархическими.
В целом требования к такой системе и программным модулям можно определить следующим образом:
1) модули должны использовать унифицированный, в рамках конкретной системы, формат данных;
2) система должна проверять соответствие прототипов функций и типов операций ими выполняемых;
3) система должна позволять визуальное управление модулями, что подразумевает различные операции определения порядка выполнения модулей, взаимосвязи между модулями, и т.д.;
4) не должно быть циклических зависимостей между модулями;
5) система должна показывать разработчику ПО САПР информацию о ка-
, , , информация о требуемых модулях более низкого уровня, и, возможно, еще какую либо дополнительную информацию;
6) модули должны предоставлять информацию о себе, название, описание
.
Нецелесообразно создавать число уровней модулей больше трех или четырех. Это связанно с тем, что отдельный модуль такого уровня по функциональности
будет приближаться к функциональности отдельного оператора языка программирования высокого уровня (ЯПВУ). В связи с чем, потребуется организовать управление этими модулями аналогичное управлению операторами ЯПВУ.
С целью демонстрации визуального проектирования ПО САПР была разработана учебно-исследовательская (УИ) САПР, позволяющая формировать маршрут проектирования из модулей путем визуального размещения их в окне программы. , , . схема УИ САПР показана на рис.2. Было реализовано два уровня модулей.
Рис.2. Структура УИ САПР
В качестве входных и выходных форматов файлов для учебноисследовательской САПР был выбран формат, совместимый с одной из промышленных САПР KiCad [2], выбор которой был определен распространением ее под лицензией GPL [3], что позволяет свободно использовать САПР KiCad, получать доступ к исходным текстам программы, и при необходимости вносить изменения в исходные тексты с правом дальнейшего распространения.
KiCad - это кросс-платформенный, распространяемый по лицензии GPL программный комплекс класса EDA с открытыми исходными текстами, предназначенный для разработки электрических схем и печатных плат. Поддерживаются операционные системы Linux, Windows, FreeBSD и Solaris. Разработчик САПР KiCad -Жан-Пьер Шарра (фр. Jean-Pierre Charras), исследователь в LIS (фр. Laboratoire des Images et des Signaux — Лаборатория Изображений и Сигналов) и преподаватель электроники и обработки изображений в IUT de Saint Martin d’Hères (Франция).
Для работы с файлами САПР KiCad на языке C++ был разработан класс pcb.
, read(), -
таксический разбор файла, метод яе1(), кодирующий информацию о плате в формате KiCad с целью записи обработанной схемы в файл.
Для создания УИ САПР была разработана оболочка с возможностью визуального размещения модулей в окне и их последующего выполнения. Главная форма этой оболочки представлена на рис.3.
Г14 Оболочка учебно-исследовательской САПР
1 File utilities Run
Размет.. Размещ... методом... методом...
|рассир... ipaccHD...
методом... лабирин... Размещение генетическим алгоритмом
Трассировка лабиринтная
Рис. 3. Окно оболочки
На окне оболочки размещены графические элементы, содержащие название программных модулей. Каждый такой элемент соответствует одному модулю. В правой части формы располагаются элементы, соответствующие программным , , меню «Run». В левой части формы размешены доступные модули, список которых генерируется автоматически на основание обнаруженных программой модулей. Пользователь может свободно перетаскивать их мышью по экрану программы, устанавливая в нужную позицию.
В состав УИ САПР входит программа, предназначенная для создания файлов модулей проектных процедур, в которой используются базовая dll и допол-няюшия dll.
Базовая dll - программный модуль, в котором находится программная реализация одного из алгоритмов САПР. Функции алгоритма, допускающие инвариант, dll, dll. -, , -.
Дополняющая dll - это программный модуль, в котором находится программная реализация одной из функций, предназначенных для использования базовой dll. Например, оценка оптимальности размещения элементов на печатной плате.
, -нове промышленной САПР KiCad, позволяет визуально производить формирование маршрута проектирования из модулей, ассоциированных с алгоритмами проектной процедуры и алгоритмами проектных операций САПР.
Достоинством рассмотренного подхода к разработке ПО САПР является то, что для реализации какого-либо алгоритма не требуется разрабатывать код чтения и записи какого-либо файлового формата данных, эта функция предоставляется оболочкой. Также не требуется разрабатывать алгоритмы других проектных процедур, входящих в маршрут проектирования, для проверки функционирования нового алгоритма, поскольку их можно «набрать» из существующих модулей других
| Размещен i ие : генетичес
проектных процедур или использовать их программные модули непосредственно самой промышленной САПР (в данной УИ САПР -KiCad).
, -, , функции. Для демонстрации такого подхода разработаны несколько альтернативных программных модулей реализации алгоритмов получения псевдослучайных
, , провести анализ влияния различных алгоритмов генерации псевдослучайных чисел на проектируемую печатную плату. Состав альтернативных программных модулей может быть дополнен новыми модулями.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Норенков ИЛ. Разработка систем автоматизированного проектирования. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1994. - 207 с.
2. http://www.lis.inpg.fr/realise аи П8/кка>1АМех.Мт1
3. http://www.gnu.org/1icenses/gp1.htm1
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Kicad
Г.М. Касаткин, А.Ю. Таможникова ПРИБЛИЖЁННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О КОММИВОЯЖЁРА
Введение. Для обнаружения неисправностей электрооборудования, непрерывно находящегося в эксплуатации, проводят контрольные осмотры и периодические технические обслуживания. Поскольку контрольных точек, как правило, несколько (п >2), то суммарные затраты на их контроль и обслуживание различны. Таким образом, приходим к необходимости решения оптимизационной задачи по минимизации суммарных затрат.
В качестве затрат могут выступать либо суммарные материальные затраты на средства технического обслуживания, либо суммарное время про. , ,
.
Суть решения задачи о коммивояжёре состоит в сокращении перебора возможных последовательностей обхода ограниченного множества из N городов. Эта одна из наиболее известных задач исследования операций была сформулирована К. Менгером следующим образом [2]: найти наикратчайший маршрут, проходящий по одному разу через каждый из заданных городов; взаимные расстояния между городами известны.
Формально задача матрица ЦС.Ц, 1 Ф . (., . = 0,1,2,3,..., п), где С. - за-
траты на перемещение между городами i и г В роли затрат С.. могут выступать: пройденное расстояние, время нахождения в пути от города i до города стоимость проезда от i до \ и т.д. В общем случае может быть, что С. Ф С ...
.. ..
Требуется найти перестановку П(/1,/2,/3,..., 1п) чисел 1,2,...,п, минимизирующую суммарные затраты ¥п (., /2,..., 1п ) = С01 + С02 + ... + С1п .
При этом функционал Еп(/1,/2,..., 1п) задается не только на перестановках всех п объектов, но и на перестановках, состоящих из любого числа элементов.
