FreeRouting 实时布线进度追踪技术解析

FreeRouting 实时布线进度追踪技术解析

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

背景介绍

FreeRouting 是一款开源的 PCB 自动布线工具，其核心功能是帮助电子工程师高效完成电路板的布线工作。在实际应用中，用户往往希望能够实时查看布线进度，特别是在复杂的 PCB 设计中，了解布线过程中的中间状态对于优化设计至关重要。

技术挑战

目前 FreeRouting 的 API 在布线过程中只能提供基本的进度状态信息，无法实时获取布线过程中的中间结果（如部分完成的走线）。这限制了用户对布线过程的直观了解，也无法实现类似 FreeRouting 桌面应用中那种实时可视化布线进度的功能。

解决方案架构

1. 进度更新机制

FreeRouting 内部已经实现了 GUI 更新机制，通过 GuiBoardManager 类以约 1fps 的速率刷新界面。我们可以借鉴这一机制，在 NamedAlgorithm 类中触发事件，当电路板状态发生变化时通知系统更新当前任务的进度。

2. 状态采样与转换

事件处理器需要对当前电路板状态进行采样，并使用 BoardManager 的 saveAsSpecctraSessionSes 方法将其转换为 SES 格式。这种格式可以完整描述电路板的当前状态，包括已完成的走线、过孔等元素。

3. API 设计优化

建议在现有 API 基础上进行以下改进：

• 在 /v1/jobs/{jobId} 端点中增加输出字段，包含当前布线状态的 SES 数据
• 可选地新增专门的流式端点，提供实时布线状态更新
• 实现合理的速率限制，防止 API 被滥用

实现细节

状态更新触发

布线算法在完成每个关键步骤后，应触发状态更新事件。这可以通过在布线循环中插入检查点来实现，例如：

while (running) {
    // 布线逻辑...
    if (shouldUpdateProgress()) {
        fireProgressUpdateEvent();
    }
}

数据序列化

将电路板状态序列化为 SES 格式时，需要考虑性能影响。可以采用增量更新的方式，只序列化自上次更新以来发生变化的部分。

客户端处理

客户端应用可以通过轮询或 WebSocket 等方式获取实时布线状态。获取的 SES 数据可以转换为适合前端展示的格式，如 JSON 或自定义的电路描述格式。

性能考量

实现实时布线状态更新需要注意以下性能因素：

1. 状态序列化的频率和开销
2. 网络传输的数据量
3. 客户端渲染性能
4. 服务器端资源占用

建议采用可配置的更新频率，并根据电路板复杂度动态调整。

应用场景

这一功能的典型应用场景包括：

• 在线 PCB 设计平台中的实时布线预览
• 布线过程的教学演示
• 复杂设计的调试和优化
• 自动化布线系统的监控

总结

通过在 FreeRouting 中实现实时布线状态更新功能，可以显著提升用户体验，使布线过程更加透明和可控。这一功能需要精心设计状态更新机制、数据序列化方案和 API 接口，同时兼顾性能和实用性。对于需要展示布线过程的在线 PCB 设计工具来说，这一功能将是非常有价值的增强。

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