FreeRouting项目中多层板通孔布线问题的技术分析-优快云博客

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FreeRouting项目中多层板通孔布线问题的技术分析

freerouting Advanced PCB auto-router 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/fr/freerouting

问题背景

在PCB设计领域，FreeRouting作为一款开源的自动布线工具，被广泛应用于电路板布线设计。近期用户反馈在使用FreeRouting处理多层板设计时，发现内层走线会穿过通孔(via)的问题，导致设计规则违规。这一现象在4层板设计中尤为明显，影响了设计的可靠性和正确性。

问题现象

当用户从EasyEDA导出设计文件(.dsn格式)并在FreeRouting中打开时，原本应该是贯穿所有层的通孔(via)在某些情况下被错误地识别为仅连接特定层的盲孔(blind via)。这导致以下具体问题表现：

内层走线会直接穿过通孔，而不是被通孔阻挡
设计规则检查(DRC)会报告违规
在PCB制造时可能导致短路风险

技术分析

经过深入调查，发现这一问题实际上源于EasyEDA的.dsn文件导出功能存在缺陷。具体技术细节如下：

文件格式问题：.dsn格式最初设计主要用于双面板，对多层板支持不完善
层信息丢失：在导出过程中，通孔的层连接信息被错误处理，完整通孔被转换为仅连接特定层的盲孔
数据转换错误：EasyEDA在生成.dsn文件时，未能正确保留通孔在所有层的连接信息

解决方案

针对这一问题，社区提出了多种解决方案：

EasyEDA修复：已向EasyEDA开发团队反馈此问题，确认是一个bug并将修复
临时解决方案：开发了一个Python脚本，可以自动修复.dsn文件中的通孔层信息
FreeRouting改进：计划在未来版本中增加更完善的via类型支持，包括：
- 仅通孔(Through Via)
- 盲孔(Blind Via)
- 埋孔(Buried Via)

技术实现细节

对于需要立即解决问题的用户，可以使用以下Python脚本临时修复.dsn文件：

import re
import glob

# 正则表达式匹配shape定义
regex = r"\(shape\([^)]*\)"
top_layer = '1'
bottom_layer = '2'
multi_layer_no = ('15', '16')  # 多层板的内层编号

# 处理.dsn文件
file_list = glob.glob('./*.dsn')
for input_file in file_list:
    with open(input_file, "r") as f:
        lines = f.readlines()
    
    # 处理每一行
    for count, line in enumerate(lines):
        matches = re.finditer(regex, line, re.MULTILINE)
        for match in matches:
            layer = line.split(' ')
            # 检查是否已经是多层
            if not any(i in layer for i in multi_layer_no):
                # 如果不是多层，添加内层定义
                try:
                    index = layer.index(bottom_layer)
                    for i in multi_layer_no:
                        new_layer = layer.copy()
                        new_layer[index] = i
                        lines.insert(count+1, ' '.join(new_layer))
                        count += 1
                except ValueError:
                    continue
    
    # 写入修复后的文件
    with open(input_file, 'w') as out:
        out.writelines(lines)