如何在Altium Designer中实现管脚交换

PCB Layout的时候，经常会遇到网络互相交叉，导致布线不顺畅或者必须添加过孔的情况。如下图所示，左边是原理图同步到PCB后的实际情况，右边是希望达到的效果。

这个时候，如果器件的管脚允许内部交换（比如GPIO或者逻辑器件功能相同的Pin角），Layout工程师通常会手动修改焊盘上的网络，使布线尽可能简化，避免绕弯或过孔。

有些空间小、密度高的复杂设计，通常使用多管脚的FPGA或MCU。这种情况下如果不优化网络结构，布线几乎是无法完成的。但调整的过程却需要花费大量的时间，且极易导致错误，比如调整了不该调整的管脚、原理图PCB不同步等。

Altium Designer提供了强大的管脚交换功能，使工程师可以轻松应对以上情况。

看下如何实现管脚交换：

设置可进行管脚交换的器件

在PCB中双击需要进行管脚交换的器件，在属性对话框中勾选“Enable Pin Swaps”选项

设置交换管脚的组别

在原理图编辑界面下点击Tools>Configure Pin Swapping或者PCB编辑界面下点击Tools>Pin/Part Swapping>Configure进入Configure Swapping Information对话框。

双击需要交换管脚的器件进入Configure Pin Swapping对话框，在Pin Group列将允许交换的管脚设为同一个Group。

如下图，管脚164,165,166,167,168被设为相同的GPIO_1组，允许交换。

执行交换（方法1）

在PCB编辑器中选择Tools>Pin/Part Swapping>Interactive Pin/NetSwapping命令。

可以交换的管脚会自动高亮，用鼠标选择需要交换的管脚。

点击需要交换的管脚后（图中为167），可交换的管脚会高亮。点击可交换的管脚完成网络交换。

执行交换（方法2）

方法1主要针对焊盘上的Net交换。方法2支持在布线过程中直接完成管脚上的网络交换，更为便捷。

具体操作方法：

Place Track(快捷键PT)进行正常布线操作。如下图，理论上讲，HA15网络只能与相同的网络的Pad（Pin 166）相连。但由于164～168属于同一个可交换的Group，布线器允许HA15的网络与164，165，167，168的管脚相连。图中显示网格状的Track都可以与HA15网络连接。

注意：必须要从Pad上引出一小段Track才可以直接连接，不支持直接与不同网络的Pad连接。

当导线靠近支持交换的网络时，会自动吸引。如下图，HA15与HA19是不同的Net，但仍可以完成连接。

完成连接后，167，166管脚上的HA15，HA19网络自动进行了交换。同时连接中生成了一个subnet对象，用来标识发生的连接。Subnet本质就是Track，但具有特殊的属性，可以在PCB Filter中使用“IsSubnet”的Query语句查询到PCB中所有的Subnet。

将更改推送到原理图

点击Design>Update Schematics in XXX可以通过ECO直接将变化推送到原理图。

这里需要值得注意的是，如果要进行管脚交换，原理图中的连接务必使用网络标签(Net Label)的形式，不要使用硬线连接。在同步过程，AD会自动调整Net Label的位置，如果使用硬线连接，网络的逻辑关系就会发生错误。

如果一定需要在硬线连接的情况下进行管脚交换，也有一种不推荐的方法。在Project Options中，确认“Changing Schematic Pins”被选中。

当PCB中的管脚交换信息同步到原理图时，AD会交换schematic symbol上管脚的位置，而不是交换网络标签。这么做其实修改了原理图符号本身，不推荐使用。

自动管脚/网络优化器

除了手动调整管脚/网络之外，AD还提供了自动管脚/网络优化功能。定义完成可交换的组别后，点击Tools>Pin/Part Swapping>Automatic Net/Pin Optimizer...执行自动优化操作。它会基于逃逸式布线层的匹配、最短的曼哈顿走线距离、每一层上最少数量的飞线交叉来分配网络。

下图为优化前后的对比：