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在這三篇教學(xué)系列文章中，我們介紹了CadSoft的免費(fèi)熱門軟件EAGLE印刷電路板設(shè)計(jì)套件的使用方式，透過(guò)設(shè)計(jì)基本的Arduino類AVR微控制器開(kāi)發(fā)板（特別是Modern Device的保羅?巴德格設(shè)計(jì)的RBBB），我們將會(huì)慢慢抓到使用這個(gè)軟件的訣竅。在第一篇文章里，我們教導(dǎo)你如何繪制電路原理圖，并且使用EAGLE內(nèi)建的電路規(guī)則檢查（ERC）來(lái)確認(rèn)原理圖的設(shè)計(jì)。第二篇文章則帶領(lǐng)你進(jìn)行電路板上的布線、連結(jié)點(diǎn)的配置，并利用「設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（Design Rule Check）」測(cè)試你的設(shè)計(jì)，第二篇文章的電路板設(shè)計(jì)圖將如下所示：

 

 

在這篇最后的教學(xué)文中，我們將教你如何加入絲印層（silkscreen layer）和建立最后會(huì)被稱為Gerber格式的CAM文件（Computer-aided manufacturing files，電腦輔助制造文件），它們將符合送去印刷電路板廠進(jìn)行制造的需求。

 

1. 建立絲印層

假如你沒(méi)有改變?nèi)魏蔚脑O(shè)定，那么會(huì)有四個(gè)圖層「Dimension」、「tPlace」、「tNames」、「tValues」將直接被包含在絲印層里。為了一窺絲印層的樣貌，你需要在「圖層選單（Layers menu）」中取消除了上述四個(gè)圖層以外的所有圖層，并另外多選一個(gè)「tOrigins」圖層，這樣你就可以開(kāi)始在這個(gè)部份進(jìn)行操作了。

 

 

1.1.如果你尚未使用「分離工具（Smash Tool）」將所有的名稱和量值標(biāo)簽從各自對(duì)應(yīng)的元件上分離，你將會(huì)發(fā)現(xiàn)你無(wú)法從元件上獨(dú)立地移動(dòng)一個(gè)尚未進(jìn)行分離的標(biāo)簽（如左下圖所示），但是對(duì)于已經(jīng)執(zhí)行過(guò)分離的元件（如右下圖所示）來(lái)說(shuō)，它們的標(biāo)簽都可以獨(dú)立地操作。

 

 

1.2.將名稱和量值標(biāo)簽移動(dòng)并調(diào)整大小到你想要的地方，如果不需要它們的話，你也可以使用「刪除工具（Delete Tool）」刪除這些標(biāo)簽。

 

 

注：如果你想要讓那些已經(jīng)被刪掉的分離名稱或量值標(biāo)簽恢復(fù)原狀，只要選擇「顯示物件內(nèi)容（Show object properties）工具」點(diǎn)擊原本的元件，清除分離清單（Smashed checkbox）里面的內(nèi)容就可以了。

 

1.3.當(dāng)你在幫元件進(jìn)行標(biāo)簽時(shí)，記得這是一個(gè)人性化的操作界面。思考一下這個(gè)電路板套件是否需要明確且符合邏輯的標(biāo)簽？還是它只是個(gè)不需要獨(dú)立標(biāo)簽的測(cè)試板？如果有元件的定位非常重要，那么請(qǐng)確保它的標(biāo)示明確，且當(dāng)元件安置完成后不會(huì)擋住指示符。

 

1.4.除了名稱和量值之外，你也可以使用圖形基元（graphics primitive）來(lái)畫一些線條和圖形，或者文字工具來(lái)增加額外的文字。不過(guò)在EAGLE的文字工具里，你的字型會(huì)受制于以下三種選擇。

 

 

注：在電路板上置入文字的時(shí)候，你需要將一些常用的準(zhǔn)則放在心上。印刷電路板制造商會(huì)使用不同解析度的網(wǎng)格來(lái)進(jìn)行絲印，一般來(lái)說(shuō)，它們對(duì)絲印的精細(xì)度只求夠用，所以假如你的電路板設(shè)計(jì)上有一些特別精細(xì)的線條，那要將它們復(fù)制到板子上是有些困難的；一般的經(jīng)驗(yàn)法則是，文字的最小尺寸應(yīng)在32密耳（mil）左右，而字形中最細(xì)的線寬則大約是5密耳。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，你需要放大文字中最細(xì)的部分，并調(diào)整比例到適當(dāng)?shù)臋?quán)重，通常對(duì)于32密耳的大小來(lái)說(shuō)，使用15%的線寬比是一個(gè)最小值的參考方向。

 

如果你想要完整掌握絲印出來(lái)的圖像（舉例來(lái)說(shuō)，把你的商標(biāo)放在電路板上），那你可以繪制一個(gè)點(diǎn)陣圖，并利用UDL script將圖像匯入EAGLE，我們會(huì)在下一節(jié)告訴你怎么進(jìn)行。

 

2.  自制絲印用點(diǎn)陣圖

首先，你需要取得電路板設(shè)計(jì)圖的PNG圖檔，才能在上面進(jìn)行繪制。這件事做起來(lái)比用說(shuō)的難上許多，而其中一種方法如下所示（我們會(huì)先假設(shè)你正在使用Inkscape向量繪圖工具）。這里面最重要的一個(gè)部分是，你取得的PNG圖檔要跟EAGLE中的尺寸相同：

 

    1.指定選取Pads、Vias、Dimension、tPlace四個(gè)圖層。

    2.選擇「檔案（File）」→「匯出（Export）」→「影像（Image）」。

    3.在解析度的地方填入每英吋920pixels，Inkscape的內(nèi)建設(shè)定是以解析度92dpi的標(biāo)準(zhǔn)匯入影像（我并不是很確定為什么不是解析度72dpi），我們打算將它的大小縮小到原本的10%，以得到一個(gè)漂亮清晰的圖像。

    4.打開(kāi)向量繪圖軟件（這里的情況是打開(kāi)Inkscape），并匯入電路板的PNG圖檔

    5.在Inkscape中，選擇「對(duì)象（Object）」→「轉(zhuǎn)變（Transform）」→「大小（Scale）」，并將匯入的PNG圖檔縮小至原始的10%。

 

 

2.1.既然你有一個(gè)以電路板為背景的清晰影像了，使用向量工具將要絲印的圖像畫在上面吧，下面有一個(gè)例子。

 

 

注：這個(gè)例子里的文字標(biāo)簽對(duì)我來(lái)說(shuō)是有一點(diǎn)太小了，即便它們的輪廓夠清晰到足以拿來(lái)印制。在設(shè)計(jì)上，有太多的例子沒(méi)有考慮到容納清晰好讀的文字所需要的空間，但是這個(gè)設(shè)計(jì)試圖在兩個(gè)因素中找到一個(gè)平衡點(diǎn)：平分地安裝電路板在面包板的中央凹槽上，并且提供足夠的空間給文字標(biāo)簽。然而，使用表面黏著元件設(shè)計(jì)（Surface mount components）的電路板就小巧簡(jiǎn)潔許多了，它們可以容許更多出色的標(biāo)簽。

 

2.2.在Inkscape中，指定選取黑色向量物件（不是原始電路板的PNG圖檔），然后選擇匯出高解析度的PNG圖檔（我使用的解析度是1200dpi）。

 

 

2.3.下一步，將PNG檔轉(zhuǎn)成黑白的BMP圖檔。如果你是在Inkscape里面匯出，你會(huì)需要先合併圖像并除去它的透明背景。而在GIMP等點(diǎn)陣圖編輯軟件里，你需要打開(kāi)檔案，并照下面步驟操作。

選擇「圖像（Image）」→「合併圖像（Flatten Image）」

選擇「圖像（Image）」→「模式（Mode）」→「索引（Indexed）」→「使用黑白（單位元）套色（Use black & white（1-bit）palette）」

選擇「檔案（File）」→「匯出（Export）」→「微軟BMP圖檔（Windows BMP image）」

 

2.4.下一步，回到EAGLE，打開(kāi)匯入點(diǎn)陣圖到你的電路板設(shè)計(jì)圖上的ULP script，選擇「檔案（File）」→「執(zhí)行（Run）」→「匯入-bmp.ulp」。

 

 

指定你想要匯入的顏色（在此為黑色），選擇格式為DPI并在「每英寸的光點(diǎn)數(shù)（Dots Per Inch）」類別下鍵入1200，使用內(nèi)建設(shè)定的圖層200，雖然你可以匯入點(diǎn)陣圖到任何你想要的圖層，即使是最上層和最下層的銅線端或是遮罩終止層（Stop mask layer）。

 

 

2.5. ULP script會(huì)將點(diǎn)陣圖匯入到你指定的圖層上，并會(huì)將圖像轉(zhuǎn)譯成上百條水平的直線，你無(wú)法直接編輯它們，所以你必須以群組的方式移動(dòng)所有的直線，會(huì)有一點(diǎn)麻煩，但是這邊將會(huì)敎你如何移動(dòng)整個(gè)絲印的圖像：

    1.在「圖層選單（Layer menu）」中指定選取「200 bmp」這個(gè)圖層。

    2.使用「選擇工具（Selection tool）」來(lái)選取整個(gè)圖像。

    3.選擇「移動(dòng)工具（Move tool）」。

    4.對(duì)圖像上其中一條直線點(diǎn)擊右鍵，并選擇「群組移動(dòng)（Move Group）」。

    5.將其他圖層安排回現(xiàn)在所選的圖層上。

注：使用ULP script會(huì)改變你的柵格設(shè)定，所以你必須確保將它設(shè)定回正常的值。

 

在下一節(jié)你開(kāi)始建立最后的Gerber格式時(shí)，請(qǐng)確保你已經(jīng)指定圖層200為CAM文件的絲印層。

 

3.建立Gerber格式

交給印刷電路板制造商的檔案應(yīng)為Gerber格式，這是給印刷電路板制造商的標(biāo)準(zhǔn)CAM文件格式，Gerber格式是經(jīng)由檔案選單（File mebu）中的「CAM處理器（CAM processor ）」建立的，你也會(huì)需要建立一個(gè)Excellon格式的drill CAM文件，你會(huì)需要至少以下所示的Gerber格式，它們不是被指名為「元件端（Component-side，上層）」就是「銅線端（Copper-side，下層）」：

圖層　　　　　　　　　　　副檔名

Component-side copper　　.cmp

Excellon Drill CAM file　　 　.drd

Component-side silkscreen  .plc

Solder-side copper　　　 　 .sol

Component-side stop mask  .stc

Solder-side Stop mask　　   .sts

注：有很多服務(wù)是允許絲印在電路板的上下兩層，為了把絲印的設(shè)計(jì)加在下面那層，你會(huì)需要建立一個(gè)Gerber格式的CAM檔，其副檔名為「pls」。

 

3.1.為了建立CAM文件，你需要打開(kāi)檔案選單中的「CAM處理器」，要注意的是，這個(gè)工具不管是在原理圖或是電路板界面對(duì)于處理的內(nèi)容都是非常敏感的，所以請(qǐng)確保現(xiàn)在是在電路板的界面中。打開(kāi)「excellon.cam」的工作項(xiàng)目并建立drill文件（副檔名為「.dri」和「.drd」），之后你只會(huì)用到「.drd」的文件檔；「.dri」的文件只是解釋用資料（所謂后設(shè)資料）而已。

 

 

3.2.下一步，打開(kāi)「gerb274x.cam」工作項(xiàng)目并建立Gerber格式，在這邊你唯一需要再次確認(rèn)的部份是絲印標(biāo)簽列；假如你有匯入點(diǎn)陣圖圖層（抑或是有某個(gè)圖層是你不想要它們出現(xiàn)在絲印上的），請(qǐng)?jiān)俅未_認(rèn)標(biāo)簽列下面被指定的圖層都是正確無(wú)誤的。

 

 

3.3.為了預(yù)覽你的Gerber格式，你會(huì)需要一個(gè)瀏覽工具。如果你是使用Unix型的作業(yè)系統(tǒng)，那Gerbv是一個(gè)很不錯(cuò)的開(kāi)放原始碼軟件選項(xiàng)，或者你也可以使用Windows作業(yè)系統(tǒng)上的ViewMate。假如是你是在Mac上使用Gerbv，那在程式的安裝和執(zhí)行上會(huì)有一點(diǎn)麻煩，你會(huì)需要利用像是MacPorts等套件管理器來(lái)進(jìn)行安裝。預(yù)覽Gerber格式中最簡(jiǎn)單的方式是使用來(lái)自Circuit People的免費(fèi)線上工具。

 

 

3.4.將圖層匯入你的Gerber預(yù)覽工具內(nèi)（下圖為Gerbv），我通常會(huì)從上到下重新排列它們的順序，好讓我比較好校對(duì)：

.drd

.plc

.stc

.cmp

.sts

.sol

 

將各圖層分別開(kāi)啟來(lái)做檢測(cè)。假如你有稍微改變你的設(shè)計(jì)，請(qǐng)重新執(zhí)行CAM處理器。

 

注：如果你有移動(dòng)某個(gè)部份，記得也要重新進(jìn)行Excellon drill的工作建立，否則孔洞無(wú)法符合你板子上的位子！

 

3.5.將這些檔案統(tǒng)整在一起之后寄送出去。對(duì)于小批量生產(chǎn)需求來(lái)說(shuō)，深圳宏力捷它們的界面設(shè)計(jì)得非常好、服務(wù)迅速且品質(zhì)穩(wěn)定，而且是免運(yùn)費(fèi)的服務(wù)。你的電路板會(huì)和其他數(shù)十片電路板排列在一起同時(shí)生產(chǎn)，并在制造完成時(shí)漆上獨(dú)特的紫色防焊膜（Solder mask）。假如你的電路板需求高于十來(lái)片，那可能找其他的服務(wù)商來(lái)生產(chǎn)會(huì)比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

 

注：深圳宏力捷和一些其他的印刷電路板服務(wù)商會(huì)要求一個(gè)并非由內(nèi)建工作項(xiàng)目「gerb274x.cam」建立的額外Gerber格式。你會(huì)需要增加一個(gè)「電路板概要」的區(qū)塊來(lái)描述電路板的形貌，在「CAM處理器」中開(kāi)啟工作項(xiàng)目，選擇「新增（Add）」，并限定選擇「Dimension」這個(gè)圖層，將檔案名稱改成「%N.gko」就可以了。

 

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