Top-Down设计的六个步骤
Top-Down设计概念介绍
建筑设计
总结词
建筑设计也采用Top-down设计理念，从整体建筑的功能和外观出发，逐步细化到各个空间和细节。
保证设计的一致性
统一设计规范
Top-down设计要求遵循统一的设计规范，确保各个模块 在设计风格、色彩、字体等方面保持一致。
01
模块化设计
Top-down设计将整体设计分解为若干 个模块，每个模块遵循统一的设计规范， 保证了设计的一致性。
02
03
减少设计偏差
由于Top-down设计从整体到局部，能 够更好地控制各个模块的设计方向， 减少了设计偏差的出现。
Top-down设计概念 介绍
contents
目录
• 什么是Top-down设计 • Top-down设计的优势 • Top-down设计的实施步骤 • Top-down设计的应用案例 • 总结
01
什么是Top-down设计
定义
• 定义：Top-down设计是一种从整体到局 部的设计方法，即先确定整体架构和主要 功能模块，再逐步细化每个模块的具体实 现。
相结合的设计理念，以实现整体与局部的平衡。
动态设计和调整
02 随着技术的不断进步，未来设计可能更加注重动态调
整和适应性，以满足不断变化的需求和市场环境。
人性化和智能化设计
03
未来设计将更加注重人性化、智能化和情感化，以满
足人们日益增长的个性化需求。
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自顶向下的设计理念
第9章自顶向下的设计理念（Top-Down Design）本章学习要点：●了解自顶向下的设计理念（Top-Down Design）●用自顶向下的设计理念进行规划设计。
●介绍用这Per/E进行设计的一般流程以及一些常用技巧●了解父子关系并能正确处理父子关系。
9.1 Top-Down Design简介在用Per/E进行设计时，往往不只是设计单一的零件，而是设计多个有某种组合关系的零件。
为使设具有价值，用户需要创造出符合市场需求的好产品，设计中需要具有灵活性。
在维持设计意图不变的情况下，灵活性是一个友好、健壮的产品设计所要考虑的关键因素，为此需要在设计产品特别是比较复杂的产品前，用户应该对所要设计的产品有宏观的了解，比如了解产品的整体功能、形式和适合的搭配等，也就是要在设计前进行整体规划。
目前，有两种常用的方法可以帮助用户进行规划，即自顶向下的设计和自下向上的设计。
自顶向下设计：从已完成的产品对产品进行分析，然后向下设计。
因此，可从主组件开始，将其分解为组件和子组件。
然后标识主组伯元伯及其关键特征。
最后，了解组件内部及组件之间的关系，并评诂产品的装配方式。
掌握了这些信息，就能进行规划设计并能在模型中体现总体设计意图。
自顶向下设计是业界范例，用于频繁修改的产品，或者被设计各种产品的各公司所广泛采用。
由下到上设计，用户元件级开始分析产品，然后向上设计到主组件。
注意，成功的由下到上设计要求对主组件有基本的了解。
基于自下而上方式的设计不能完全体现设计意图。
尽管可能与自顶向下设计的结果相同，但加大了设计冲突和错误的风险，从而导致设计不灵活。
目前，由下到上设计仍是设计界最广泛采用范例。
设计相似产品或设计不需要在其生命周期中进行频繁修改的产品采用由下到上的设计方法。
9.1.1 Top-Down Design的优点Top-Down Design是一种概念化设计（Conceptual Design），属高层次的总体设计问题，是整个设计过程最重要、创造性最强、最集中、影响也最大的一个阶段。
第七讲 Top-Down设计方法
//1KHz时钟分频器 counter1K U1( .clk1k(clk1k), .mclk(mclk)); //闸门电路 GateGen U2(.load(load),.clr(clr),.clk1k(clk1k)); //测量单元 Counter U3(.result(result),.load(load),.clr(clr), .signal(signal)); //LED显示 Disled U4(.seg7(ledseg7),.segsel(ledsel),.bcdin(result),.clk1k (clk1K)); endmodule
1）声明存储器容量的大小。 2）明确对存储器访问操作的权限。
例如：指出可以对存储器做以下哪几种操 作： 只读 读写 同步读写 多次读，同时进行一次写 多次同步读写，同时提供一些方法保证 一致性
例1：ROM建模
`timescale 1ns/10ps module myrom(read_data,addr,read_en_); input read_en_; input [3:0] addr; output [3:0] read_data; reg [3:0] read_data; reg [3:0] mem [0:15]; initial $readmemb(“my_rom_data”,mem); always @ (addr or read_en_) if(!read_en_) read_data=mem[addr]; endmodule
else if(count[15:0]==16'h9999) begin count[15:0]<=0; count[23:16]<=count[23:16]+1; end else if(count[11:0]==12'h999) begin count[11:0]<=0; count[23:12]<=count[23:12]+1; end else if(count[7:0]==8'h99) begin count[7:0]<=0; count[23:8]<=count[23:8]+1; end
Top-Down设计
Top-down设计方法探讨刘丰林（中兴通信股份）2006-03-17 10:00:00 CAD世界网1 背景介绍中兴通信在2001年以前主要使用AutoCAD来完成产品的结构设计，同时也用Pro/ENGINEER软件完成一定范围的结构设计，经过多年的使用，存在以下几个主要问题，影响产品的设计品质、设计周期、数据管理。
(1) 设计意图难以捕捉，部门之间由于性质不同存在沟通的困难。
(2) 工程师的主要工作集中在CAD绘图上，而不是设计的思考与优化，工程师之间的协作共享难以实现，设计意图也难以沟通。
(3) 设计错误不能及时发现，修改困难。
(4) 难以建立中央数据库系统。
(5) 工艺设计直观性差，工艺设计比结构设计滞后，难以实现并行工程。
(6) 造型设计与结构设计脱节，不能实现造型与结构的一体化设计流程。
2 项目分析经过我们的调研和实际使用Pro/ENGINEER的经验体会，公司在2001年全面启动Pro/ENGINEER的培训推广工作，主要是基于Pro/ENGINEER以下优点：首先，拥有单一数据库支持下的产品数据全相关的开发流程；其次是覆盖产品开发全流程应用的全面解决方案；最后，具有完善的参数化设计技术。
其中的全面解决方案包括：并行开发环境——Pro/INTRALINK；Top-down设计与装配管理功能，推进设计的自动化；设计知识、规则管理工具——Check；6σ质量控制方法——CE/TOL；产品可视化工具——ProductView；数据浏览——动态旋转、剖切、漫游；动态测量、批注和圈阅；三维拆装分析与动画制作。
3 项目实施情况介绍传输产品项目组成员为2人，从2001年10月10日开始，到2001年11月28日完成所有相关零部件三维建模、二维图绘制。
主要包括机柜、插箱、相关附件和相关标准件和非标准件。
完全达到当初项目设定的目标。
目前后续传输新产品已在原建模基础上进行改进设计。
4 项目实施目标(1) 项目在中兴传输产品ZX234JA上实施。
top_down_设计流程简介
© 2006 PTC
建立初始的产品结构
装配建立环境
– Pro/E 菜单和模型树菜单 – Pro/INTRALINK
零部件建立的方法
– 空的零部件
– 从 start models中拷贝
– 缺省基准的自动装配 – 基于存在装配的零部件 – 不定位零部件
部分地或过约束零部件
© 2006 PTC
建立初始的产品结构：Pro/Intralink并行设计管理
设计意图的相关性传递
将设计基准和设计意图下发到所有相关的子系统
设计变更会更快,更容易传递和更新
Pro/ENGINEER工具
Copy/Publish几何图形
© 2006 PTC
设计意图的相关性传递
拷贝几何特征
允许拷贝所有几何特征
曲面,边,曲线,基准,曲面片,copy/publish 几何图形
保留拷贝几何图形的名字和层的设置 父子关系可以保持或断开
– 分发和保存设计基准和设计意图 – 容易检查,识别,避免问题
促进了任务的分发
– 设计变得更加方便和得心应手
提升了设计环境的组织水平
– 真正在装配中控制产品的开发
更快, 更有效地传递设计变更
– 在正确的时间传递正确的信息
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Top-Down 设计的六个阶段之传递设计信息
© 2006 PTC
系统架构
Windchill
GATEWAYBiblioteka File Vault(s)
MetaData Server
公共空间 加工专家
工作空间
工程师 1 工程师 2
工作空间
工作空间
© 2006 PTC
建立初始的产品结构：Pro/Intralink并行设计管理
关于Creo parametric 2 Top Down的初步建模
关于Creo parametric 2.0 Top Down建模的总结Top Down建模是一种对于大规模装配建模的思路，类似的还有Down Top，Half Half等。
实际工程中，常常是各种方法灵活叠加使用。
在大规模装配时，物件的位置和装配关系是第一重要的，这时采用Top Down建模可以使设计师专注于装配关系，并在此基础上设计各个分部件。
Top Down，就是自上而下设计，本质上将，就是从总装配关系入手设计，创建骨架模型，所有的零件先确定装配位置，再设计具体的细节。
初学者常常使用与之相反的Down Top 建模思路，就是直接建各个分部件，再在装配体中装配，发现干涉再回去修改。
Down Top 的缺点就是后期调整非常麻烦，对于较为简单的产品还可以使用，但是对于内燃机的全零件装配，后期调整几乎是不可能的。
下面说说使用Top Down建模思路建简单鼠标壳体的过程：第一步：零件拆分鼠标整体：A.prt----------------------------------------总骨架—上部：A1.prt----------------------------------------- 分骨架A——上壳：A1_1.prt——鼠标：A1_2.prt---------------------------------- 分骨架B———左鼠标：A1_2_L.prt———右鼠标：A1_2_R.prt—下部：A2.prt这一步是非常重要的，在使用Top Down建模之前，必须使用树状图对整体进行拆分，搞清总骨架是什么，分骨架是什么，零件是怎么装配的，也就是搞清装配之间的逻辑顺序。
后期我们要根据这个树状图建立装配体。
第二部：直接生成装配体在树状图中要显示特征的树图，在模型树项中选中“特征”，树状图中会出现ASM平面。
但是我们不需要这些平面，所以选择隐藏。
第三步：创建主骨架元件（A）点集创建-选择“零件-实体”选择定位默认基准-对齐坐标轴于坐标系在ASM原坐标系上点击一下，确定坐标系位置，会发现下部产生了第一个零件。
数字 IC top-down 设计流程
Mentor 的 Leonardo Spectrum。 4. 形式验证 是从功能上对综合后的网表进行验证。常用的就是等价性检查方法，以 HDL 为 参考，对比综合生 成的网表功能，验证他们是否在功能上存在等价性。这样做是为了保证在逻辑 综合过程中没有改变 原先 HDL 描述的电路功能。形式验证工具有 Synopsys 的 Formality，Mentor 的 FormalPro。 这些都没有问题了就可以进入后端设计了。
度。 11.整体物理版图验证 主要包括 LVS，DRC，ERC（Electrical Rule Checking 电气规则检查，检查短 路,开路等电气规 则违例）。工具前面已经介绍，这一步的完成基本上就是是整个芯片设计阶段 完成，下面的就是芯 片制造了。物理版图以 GDSII 的格式交给掩膜版厂做掩膜，然后到芯片代工厂 （Foundry）流片（tape out），在晶圆硅片上做出实际的电路。流片出来后要对样片进行各种测试，满 足要求后就可以批量 生产了。 附： DFT（Design For Test 可测性设计）。IC 设计时内部往往都设计为自带测试电 路的结构，DFT 的目 的就是在设计的时候就考虑将来的测试。DFT 的常见方法就是，在设计中插入 扫描链，将非扫描单元 （如寄存器）变为扫描单元，DFT 工具 Synopsys 的 DFT Compiler，Mentor 的 FastScan 等，需前后端设 计员合作，并参与 tapeout 后测试。还有随着制造工艺不断进步产生的 DFM （可制造性设计）问题等 等。 总结： Specification ->Architecture->RTL->SIM->DC->SIM->PT->DC->ASTRO->PT>DRC,LVS，ERC->TAPE OUT 数字 IC 设计中常见文件格式： .alf：Advanced Library Format describing IC technology, cells and blocks .cif：Caltech Intermediate Format，纯文本的中间文件，主要用于版图的导 入输出，不用于生产 .ctlf：Compiled Timing Library Format .db：data base .def:design exchange format .dspf：寄生参数交互格式 .edif：Electronic Data Interchange Format .gcf：General Constraint Format .GDSII： Graphic Design System II，Foundry 最常用的最终版图格式 .lef：Layout Exchange Format .lib：DC 工具用的库文件格式 .sdf：增量标准延时格式，用作静态时序分析模块 Prime Time 的输入 .spef：标准寄生参数交换格式 .tdf：工艺库对 pad 的定义文件 .tf ：Technology File format .tlf：timing library format
TOP_DOWN设计方法
自顶向下设计
自顶向下设计功能提供:
• 产品结构定义和操作的工具 • 在子系统级和装配级捕捉设计意图的工 具。 • 管理设计标准的交流和设计意图的完整 性的工具。 • 管理零部件间相互依赖性，增强工程数 据再利用能力的工具。 .
为什么要使用自顶向下设计?
设计意图的管理和组织
完全控制和分发设计意图 更好地组织和操作 阻止不正确的参考建立 更容易更精确地测试设计变型 确保公用设计和信息的一致性 设计变更的快速传播 变更发生要求更少的时间，资金和资源 验证运动范围，检查运动干涉
自顶向下设计的6个阶段
概念设计工程 (定义设计标准)
定义主产品结构
捕作设计意图 (骨架模型) 管理相互依赖 相关性交流设计意图 装配的扩展、充实
概念设计工程
Output of Existing 3rd Party Apps
Product Structure
Engineering Experience Existing Graphical Images Design Requirements and Constraints
27ZB1-00001_skel.prt
28ZB1-00020.asm
28ZB1-00020_skel.prt
29ZB1-00001.asm
29ZB1-00001_skel.prt
29ZB1-00002.asm
29ZB1-00002_skel.prt
30ZB1-00001.asm
30ZB1-00001_skel.prt 33ZB1-00001.asm
装配的扩展
组元建立
建立单独的零件文件
在装配中建立组元
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Top-Down设计在组织方式上展开装配设计时通常包括六个主要步骤，这些步骤包括：规划、创建产品结构；通过产品的结构层次共享设计信息；独立元件之间获取信息。
在构建大型装配的概念设计时，T op-Down设计是驾御和控制Pro/ENGINEER软件相关性设计工具最好的方法。
1. 定义设计意图
所有的产品在设计之前要有初步的规划，如设计草图、提出各种想法和建议及设计规范等来实现产品设计的目的和功能。
这个规划帮助设计者更好地理解产品并开始系统地设计或元件的详细设计。
设计者可以利用这些信息开始定义设计结构和独立元件的详细需求并利用Pro/ENGINEER软件完成设计。
2. 定义初步的产品结构
产品结构由各层次装配和元件清单组成，在定义设计意图时有许多必须的子装配是要预先确定下来的。
产品结构在Pro/ENGINEER中很容易创建，允许创建不含任何零件的子装配或不含任何几何的零件。
已经存在的子装配或零件也可以添加到产品结构中而实际上无须完成装配。
预先定义产品结构可帮助组织规划装配设计并便于管理和分配任务到项目组成员。
3. 定义骨架模型
骨架模型作为装配的三维空间规划可以被用来描述空间需求、重要的安装位置或运动。
它们也可用来在子系统之间共享设计信息并作为在这些子系统之间一种参考控制手段。
骨架模型提供多种目的服务，例如定义装配的形式、策划和功能，主要有：
空间宣告（三维规划或空间策划）
元件和元件之间的空间策划（策划）
运动描述（功能）
4. 通过装配结构传递设计意图
顶层的设计信息例如重要的安装位置和空间位置需求可放在顶层装配的骨架模型中。
这个信息可以被分发到所需要的相应的子装配的骨架模型中。
这样，每个子装配的骨架模型中就只包含和该子装配相关的设计信息了。
这个子装配的设计团队就可以安心地进行自己的设计了，因为该团队成员拥有顶层设计的局部权限（主管设计师通过骨架模型传递设计信息并授予相应的权限）。
这种设计意图的沟通意味着许多独立的设计团队可在他们自己的子装配中工作并参考着同样的顶层设计信息。
这样协同工作的结果是使设计并行地发展。
在不同的产品结构层次中推荐使用保存设计意图的Pro/ENGINEER工具是骨架模型。
拷贝几何特征（Copy Geometry feature）功能允许你通过骨架模型沟通和传播设计意图。
5. 组织后续设计
在已经明确了设计意图并定义了包括骨架模型在内的产品基本结构和清晰的产品框架后，下一步将围绕设计意图和基本框架展开零件和子装配的详细设计。
6. 管理元件间的相互性
用Pro/E软件设计的好处之一是利用它的相关性，具备设计意图修改后目标零件作相应的自
动更新的能力。
这需要通过外部参考关系、零件间的相互依赖性或参考控制来实现。
尽管创建外部参数功能是Pro/E软件最强有力的武器，但对于大型设计仍是非常复杂的工作。
因此，可以通过软件提供的外部参数管理工具来调查或管理这些参考。
用简洁语言概括说明如下：
1 在Layout中定义整个产品信息
2 建立初始产品结构
3 通过骨架模型定义产品三维信息
4 使用Publish Geometry特征分发设计信息
5 使用复制几何工具传递设计信息到每个设计单元
6 利用核心参考信息创建模型几何
7 使用实体模型展开设计
8 建立交互设计变更环境，解决设计变更信息传递问题
三 Top-Down设计方法的优点
Top-Down设计方法有许多优点，可用来管理大型装配，组织复杂设计并与项目组成员共享设计信息。
管理：这个方法通过用户调用唯一的骨架模型（skeleton）到内存中并做出想要的设计改变来管理大型装配设计。
骨架模型包含重要的设计准则例如安装位置、为子装配或零件提供的必需的空间、传递设计参数例如关键尺寸。
对骨架模型可以做出改变并且这些改变可以传播到整个设计的所有子装配中。
组织：T op-Down设计组织并强化了装配中元件之间的交互性和依赖性。
许多交互和依赖性存在于实际的装配设计中并且在设计模型中是需要提取的。
举一个关于依赖性的例子，一个零件上有一个安装孔而另外零件的相应位置也存在孔，如果第一个零件的安装孔的位置发生改变，利用Top-Down技术可以控制第二个零件孔的位置也随之改变。
这种依赖性用户是可以控制的，利用从动模型的模型树中的工具进行设置可使用户得到或限制元件的依赖性。
信息共享：有组织的装配结构允许不同层次的零部件之间可以信息共享。
如果在某一层发生了改变，它将在所有的相关的装配或元件之中产生影响。
当不同的设计组和个人进行组件或元件设计时，提供了团队协同设计环境。
在设计的初期阶段，可以通过几何发布把复杂的大型装配设计分解成简单的任务并分配给项目组的不同成员。
四了解一下Top-Down设计使用的工具
1 布局（Layouts）
我理解这个工具是一个储存参数的“容器”，它是一个非参数化的二维标记环境，用来集中控制顶层的设计标准、参数、产品配置，也有把它叫做工程笔记本的。
2 骨架模型（Skeletons）
装配环境下特有的一种零件模型，是产品的一个空间规划，受控于Layout并为装配环境集
中控制和捕捉设计信息，可以说是Layout意图的三维诠释者。
Layout和skeleton是Pro/E 软件自顶向下设计的核心。
3 包装（Packaging）
当设计的时候不能确定元件的精确位置时，会把元件放在一个大致的位置，这时候元件就处于“包装”模式下，这在产品设计初期搭建产品结构的时候非常有用，这种模式下BOM可以正常输出的。
4 发布几何（Publish Geometry）
我理解，这是Pro/ENGINEER软件的一种特殊特征，允许设计者把设计信息打包，便于需要的其他设计者使用。
一般主管设计师在划分工作任务时，把不同设计者需要的几何信息分别打包存放，分管设计师一次性完整地把需要的内容拿走，避免错误并提高效率。
5 复制几何（Copy Geometry）
也是 Pro/ENGINEER软件的一种特征形式，允许设计者把模型几何信息从一个模型传递到另外一个模型中，这里的信息传递采用"拉"的方式，就是我需要什么就从另外的模型中拉过来，Pro/E软件把拉过来的结果储存为一个特征，用户可以随时修改这个特征的内容和独立性。
6 关系式（Relations）
关系式是Pro/E软件贯彻设计意图的重要手段之一，当设计变更时，用户通过各种关系式来表达或明确想要的设计结果。