Top-down设计方法探讨
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。
自顶向下设计-机械设计
一般的机械设计采用的是自下而上的方法。
首先，工程人员仔细研究掌握各部件的性能和局限，在这基础上设计出由它们组成的大一点的部件，反复试验后再往上走一层，如此逐步地完成整个设计任务。
一、Top-Down设计法概述一般的机械设计采用的是自下而上的方法。
首先，工程人员仔细研究掌握各部件的性能和局限，在这基础上设计出由它们组成的大一点的部件，反复试验后再往上走一层，如此逐步地完成整个设计任务。
但如果产品系统复杂程度大大增加，产品具有专业面广、设计更改频繁及各专业间关系密切等特点时，在产品设计过程中，往往存在着外形与结构、结构与系统等三维模型之间的相互影响、相互依赖。
自下而上的设计方法在效率及控制设计错误时往往无法满足需要。
自顶向下设计就是从产品的顶层开始，通过在装配中建立零件来完成整个产品设计的方法。
自顶向下的产品设计是从产品功能要求出发，选用一系列的零件去实现产品的功能。
其设计的主要过程是：先设计出初步方案及其装配结构草图，建立约束驱动的产品模型;再通过设计计算，确定每个设计参数，进行零件的详细设计，通过几何约束求解将零件装配成产品;最后对设计方案进行分析，返回修改不满意之处，直到得到满足功能要求的产品(图1)。
图1二、在装配体中新建零件单击“新零件”(装配体工具栏)，或依次单击“插入”→“零部件”→“新零件”(图2)。
选取一个平面作为新零件的基准平面，即可开始在装配体中为新零件建模。
可使用“编辑零部件”命令结束零件编辑状态，或新建的零件将以虚拟零部件的方式保存在装配体文件内部，如果需要将新零件保存成硬盘上的单独文件，可在FeatureManager设计树上右键点击新零件，选择保存至外部(图3)。
三、基于装配体的关联设计方式及装配关系分析1.用装配约束建立关联设计在装配环境中，新设计零件是直接用创建新零件命令生成的零件，之后再利用装配约束操作，建立起需要的装配关系来牵动零件的尺寸，达到符合设计需要的目标。
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
Top Down设计理念
Top-Down Design是一种由最顶层的产品结构传递设计规范到所有相关次系统的一种设计方法论，通过Top-Down Design 的运用，能够有效地传递设计规范给各个子组件，从而更方便高效的对整个设计流程进行管理。
本文讨论了Top-Down Design在设计中的应用。
一、Top-Down Design在行业中应用的优势。
在机械行业和其他重型工业中，产品构造的复杂性带来了装配的困难，为了解决这些问题，Top-Down Design技术应运而生。
Top-Down Design自顶向下设计有许多优点，它既可以管理大型组件，又能有效地掌握设计意图，使组织结构明确，更能在设计团队间迅速传递设计信息，达到信息共享的目的。
二、Top-Down Design 运用所要达到的目的2.1管理（Management）大型复杂的装配设计，系统地组织管理是相当重要的。
在Pro/Engineer中，提供了按照设计意图、规划，使用由骨架模型（Skeleton Model）来承载定义组件的接口、零件组装的空间约束及特定运动关系等重要设计需求的应用功能工具。
利用骨架模型作为沟通的桥梁，遵循大组件所赋予的设计空间与限制，子组件能够自我地进入设计流程，由上往下层层负责，全面关联，模块化的设计概念可以彻底实现。
2.2 组织（Organization）在设计初期，自顶向下结构已经完整定义，每一个子组件间通过严密的组织紧密结合在一起，彼此的相关配合约束完全由计算机系统来控制，防止人为的不慎和非预期的错误发生。
2.3信息共享（Sharing Information）Top-Down Design具备健全的组织结构，能让设计信息在整个系统的任何阶层快速地传递与共享。
任何的改动都会在整个系统中传递给各个子组件。
因此，它能够使整个团队共享信息，作到协同设计。
三、 Top-Down Design的设计流程1. 定义设计意图(概念设计) （Conceptual Engineering）2. 设定初步的产品架构（Define Preliminary Product Structure）3. 导入骨架模型（Introducing Skeleton Models）4.传达设计意图至整个组件结构中（Communicating Design Intent Throughout the Assembly Structure）5. 继续拓展设计意图至所有零组件（Continued Population of the Assembly）6.管理零组件间的相互从属参考（Managing Part Interdependencies）3.1 定义设计意图所有产品开发初期，最重要的步骤就是清理设计意图。
自上而下分析方法
自上而下分析方法
自上而下分析方法（Top-down analysis）是一种问题解决方法，其中通过将问题分解为子问题，然后逐步解决子问题来解决整个问题。
在自上而下分析方法中，首先确定整体目标和需求，然后将其分解为更小的、可处理的任务和子目标。
然后，每个子目标进一步分解为更小的子目标，直到达到原子级别的任务，可以直接执行。
这种分析方法通常用于大规模项目或复杂问题的解决。
通过首先将问题分解为几个独立的部分，然后在逐步解决每个部分的基础上，可以更有效地解决整个问题。
自上而下分析方法的优点包括：
1. 有助于明确整体目标和需求，以及与之相关的任务和子目标。
2. 可以更好地组织和分配资源，因为可以预先确定所需的任务和子目标。
3. 有助于优先处理重要的任务和子目标，因为可以根据整体需求来确定优先级。
4. 有助于避免过度设计和不必要的工作，因为每个任务和子目标都是有目的的和可验证的。
然而，自上而下分析方法也存在一些限制和挑战：
1. 可能需要更长的时间来完成问题的分解和解决，特别是对于很大或复杂的问题。
2. 可能需要较高级别的专业知识和技能，以确保正确地分解和解决子问题。
3. 可能需要不断迭代和调整分析方法和解决方案，以适应实际需求和限制。
总之，自上而下分析方法是一种通过将问题分解为子问题来解决整个问题的方法。
它有助于明确整体目标和需求，并根据优先级解决任务和子目标。
然而，它也需要耐心和专业知识来有效地进行分析和解决。
基于ug的汽车变速器top-down设计方法
基于ug的汽车变速器top-down设计方法
1. 建立设计要求：首先，根据实际需求，确定汽车变速器的性能参数、安全要求和使用条件等设计要求。
2. 模块化设计：将汽车变速器拆分成多个模块，每个模块负责不同的任务，如输入与输出、变速器齿轮系统、离合器等。
同时，建立顶层模型，即总体尺寸、结构框架和布局等，便于后续模块的设计和集成。
3. 下推设计：在模块化设计基础上，采用下推式设计，即先设计出每个模块的外形、结构和尺寸等，再从顶层设计考虑模块之间的平衡与协调。
这一过程中需多次迭代，确保各个模块的配合和整体性能的优化。
4. 设计验证：完成汽车变速器的初始设计后，通过仿真、实验等手段验证其性能和可靠性，进一步调整和优化设计。
在验证过程中，需要考虑车辆的运行情况、路况等诸多实际因素，以确保设计结果满足设计要求。
5. 产品发布：在完成汽车变速器设计及验证后，进行生产制造，投放市场。
总之，基于UG的汽车变速器top-down设计方法需要结合汽车工程知识和应用技巧，合理安排设计流程，严格执行设计规范，以确保设计的高效、精准和实用性。
top-down技术原理
top-down技术原理
Top-down技术原理是一种系统设计和开发方法，它的核心思想
是从系统的高层次抽象开始，逐步细化直至最终实现细节。
这种方
法的目标是将系统分解为各个子系统或模块，然后逐步扩展和细化
每个子系统或模块，直到达到可以实际实现的程度。
在Top-down技术中，首先确定系统的总体架构和功能，然后将
系统分解为多个模块或子系统。
每个模块再进一步分解为更小的模块，直到可以直接实现为止。
这种逐步细化的过程可以帮助开发人
员更好地理解系统的结构和功能，同时也有助于提前发现和解决潜
在的问题。
Top-down技术的优势在于能够提供清晰的系统设计和结构，有
利于团队协作和模块化开发。
同时，由于从总体到细节的逐步细化
过程，可以更好地控制系统的复杂度，减少开发过程中的风险。
然而，Top-down技术也存在一些挑战和限制。
例如，在开始阶
段可能需要投入较多的时间和精力来进行系统总体设计，有时候可
能会导致过度设计。
此外，由于在开始阶段对系统的细节了解有限，可能会导致在后续开发过程中需要进行较大规模的修改。
总的来说，Top-down技术是一种重要的系统设计和开发方法，它能够帮助开发人员更好地理解系统的结构和功能，有利于团队协作和模块化开发。
然而，在应用这种方法时需要权衡好设计和开发的时间成本，以及后续可能需要进行的修改和调整。
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【摘要】通过对项目设计方法的介绍和分析，阐述了Top-down设计的一般步骤和需要注意的问题，同时，也对该设计方法下的传输产品设计问题和数据重用问题进行了分析和解决。
【关键词】Top-down 项目设计方法数据采用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。
(2) 整个项目在Pro/INTRALINK设计平台上进行，所有文件命名以及数据规范均应符合部门有关规定，所有文件最终均要归入部门数据库内。
(3) 整个项目有明确的设计意图，应有整体的骨架模型（驱动）“Skeleton”，应能充分体现Top-down设计理念。
(4) 进行并行工程设计。
(5) 实现自动变更。
主要是机柜实现高度(2.0m、2.2m、2.6m)以及深度(300mm、600mm )自动变更。
子架根据实际需求的板位数目以及板位间距、高度自由变更。
甚至实现双排与单排之间的变化。
(6) 完成相应的文档编制。
5 项目设计方法介绍5.1 项目设计方法的选定在Pro/ENGINEER这种关联性很强的三维软件设计中，一个项目的方法选定特别重要，因为它将影响你以后所有的设计，以及在后续的延伸设计和拓展。
目前利用Pro/ENGINEER进行项目设计大致有以下三种。
(1) Down-Top设计方法。
此方法只是利用Pro/ENGINEER简单的三维模型技术分别进行零部件的设计，最后像积木一样搭建而成产品。
这种方法零部件之间不存在任何参数关联，仅仅存在简单的装配关系。
对于设计的准确性、正确性、修改以及延伸设计可以说是致命缺点。
(2) Top-down设计方法。
在树（装配关系）的最上端存在顶级Skeleton，接下来是次级Skeleton，继承于顶级Skeleton，然后每一级装配分别参考各自的Skeleton，展开系统设计和详细设计。
这种方法已经属于Top-down思路。
只是在数据重用方面存在问题。
图1 Down-Top设计方法图2 Top-down设计方法(3) 改进型Top-down设计方法。
在第二种方法的基础上加以改进，将顶级Skeleton 从整个装配关系中剥离出来，单独存在。
需要数据重用的大部件分别参考于顶级Skeleton，在数据重用时互不干涉。
当然整个装配关系是由顶级Skeleton控制的。
图3 改进型Top-down设计方法传输产品种类较多，借用、互相装配等数据重用现象非常普遍，同一机柜可以装多个产品的子架，同一个子架可以装到不同的机柜中。
基于以上介绍的设计方法，很明显应该选用第三种。
5.2 总体系统设计(1) ZX234JA.PRT的建立。
这个文件就是我们顶级的Skeleton，它独立于装配树以外而存在。
是用Datum、Point、Axis、Curve、 Surface等特征建立，用来反映整个系统设计有关的特征，便于下一步进行参考传递，内容例如机柜外形尺寸、子架、电源分配架、话机托架在机柜中的位置、空间等。
也可以进行内部功能子架安装位置以及机柜门的分割和基本位置。
要求内容简单明确，通用性强，容易更改，所包含的参数最好是容易引起设计更改的参数，对比较重要的特征可以更名为容易理解的名字。
在初步确定ZX234JA.PRT的内容不一定是完整的内容, 以后根据设计的需要可以进一步添加。
最后可以根据实际情况定义(PublishGeom)每个需要输出作为参考模块的内容。
另外作为Pro/ENGINEER每个prt的基本元素，三个基准面应该一级一级传下去，尽量保持基准一致。
ZX234JA.PRT的具体内容如图4所示。
图4(2) 装配部件的定义以及参考的传递。
当所需ZX234JA.PRT基本上定义完好后（当然不是最终结果），就可以在Pro/ENGINEER环境下定义整个项目的结构树，基本上是根据功能模块进行建立，编号是依据大家平时习惯的编号方法。
如图5所示。
ZX234JA-01.ASM为机柜子装配、ZX234JA-02.ASM为子架子装配、ZX234JA-06.ASM 为话机托架子装配。
图5当结构树建好以后，就可以利用ExtCopyGoeom命令进行参考复制。
在每一个功能模块下面分别创建一个Skeleton文件（注意：此Skeleton属性不同于ZX234JA.PRT），内容即是在ZX234JA.PRT中定义的模块参考内容。
图6、图7、图8所示是机柜的Skeleton文件及其内容，已经可以没有子架相关的参考在里面。
图6图7图85.3 部件级别系统设计这一步其实就是项目并行工程的关键所在。
针对于每一个部件可以安排相应的工程师来完成，每个工程师只需按照分配给自己的空间和参考来进行下一步的设计，不必担心其他项目工程师，因为有一个顶级ZX234JA.PRT在控制着装配。
其实每一个部件就和一个大系统一样，由下一级部件和零件组成。
为便于更好的参考，可以同样在每一级Skeleton文件进行详细的参考加入以及定义和输出。
在继续改进每一级Skeleton时仍要记住，不要随便加入实体等带有质量性质的特征。
当然这些新加入的参考都可以上升到顶级Skeleton文件ZX234JA.PRT之中，再分别传递下来。
不过这样做的结果就是ZX234JA.PRT文件越来越大，越来越复杂，不但容易出错，而且自己不容易辨认。
例如，在下面子架的Skeleton文件中就加入了两个Datum Plane:DTM_FRONTFACE和DTM_FAN。
5.4 详细设计阶段(1) 三维详细设计。
详细设计一般都是在零件中完成，设计零件时可以直接参考本级或者上一级Skeleton文件，也可利用Copy Geometry的方法从上一级直接获得作为一个特征，也可参考本部件结构树下面的其他零件，但要注意的是不要互相参考，以免形成循环参考。
从而展开零件的详细设计，在必要的时候可以创建装配特征，但要注意装配级别特征的显示水平。
例如，图9中所有单板面板上下缺口可以通过一个装配级Cut即可完成。
(2) 零部件属性定义。
在三维实体完成设计后，还有一个重要的步骤就是对每一个部件、零件进行属性定义，包括代号、名称、材料、创建者、属于哪个产品等，这是作为一个完整Prt的其中一部分。
在绘制二维图时系统会自动根据模板将部件、零件的属性显示在零件图、装配图中。
图95.5 二维图绘制主要强调以下几点：所使用的模板一定要从服务器CommonSpace中调入，使所有的二维图保持基调一致，便于系统管理员管理和修改。
基于本人原来使用三维软件的经验，像这类大型开发使用的软件不一定完全符合公司要求，也可能是我们感到的缺陷。
要想完美，就需要二次开发。
但我们在使用过程中最需要的就是想尽千方百计满足我们需求，这个方法搞不定再换个方法。
因二维图中往往需要表达的因素最多，所以这种情况尤其突出。
例如，整个视图的垂直、水平中心线怎样表达出？没有这个命令，我们可以在三维图中创建相应的中心线，虽然在三维图中没有用，但可以在二维图中来控制表达我们所需要的垂直、水平中心线。
6 传输产品设计中几个重要问题上面所讲的其实都是Top-down的通用设计思路和方法。
下面针对传输产品讲几个重要问题，同时大家也可看到Layout、Program在设计中的应用。
6.1 机柜由2.2m自动变更到2.0m和2.6m传输产品机柜高度有2.2m、2.0m和2.6m三种，深度有300mm和600mm两种，组合以后就有6种。
当然全部设计完毕后每个产品都对应有自己的目录和文件，但为了节约设计周期，都应出自基本型机柜。
但在设计过程中怎样控制随时可以变更任何一种，检查有无错误，重生成不失败呢？在项目实施过程中，主要采用了Layout、Program控制命令。
Layout作为一个布局二维图，完全可代替AutoCAD中的原始方案图。
上面可以用二维图形式表达出最基本的产品方案，可以设定Parameters表达所需控制的因素，而这些因素可以利用Declare命令直接同ZX234JA.PRT、以及每一级Skeleton、每一个Asm和Prt挂钩，然后直接由Layout进行所有变数控制。
如下面的Layout直接控制机柜的长、宽、高。
我们可以直接更改表格中的参数，然后对整个装配进行重新生成即可。
成功与否于设计过程中参考的选择、控制有很大关系。
图10还有一个问题：2.2m、2.0m和2.6m三种机柜装配的零件不尽相同，互相有不同，怎样控制在变动过程中自动实现增添或减少呢？其实在Pro/ENGINEER中所做的每一步工作都记录在案。
我们可以利用Program进行控制每一步操作的存在与否，不但对于零部件、对于零件中的特征同样使用。
例如下面一段程序（如图11所示），意思就是当机柜变更为 2.0m时取消ZX234JA-01-13这个组件。
这样一来，当由Layout发出变更通知后，在重新生成过程中这个变动就可以实现。
图116.2 子架根据板位的多少和间距大小自动更新如果能理解了上面的变更原理，对于子架根据板位的多少和间距大小自动更新的问题也就不成问题了，只不过控制的参数加多了，程序更改得也多了。