EP - Kurs Eagle Kompletny

KURS

Kurs obsługi EAGLE, część 1 Rozpoczynamy cykl artykułów poświęconych jednemu z najpopularniejszych programowi CAD wspomagającemu projektowanie obwodów drukowanych – EAGLE. System ten cieszy się coraz większym powodzeniem w Polsce, o czym może świadczyć ankieta przeprowadzona na łamach EP. Dodatkowym atutem tego pakietu jest możliwość używania bezpłatnej, lecz w pełni funkcjonalnej wersji „light“, dostępnej na internetowych stronach producenta – firmy CadSoft. W kolejnych odcinkach cyklu przedstawimy edytor schematów, edytor obwodów drukowanych oraz autorouter. Następnie zapoznamy czytelników z edytorem bibliotek elementów, tworzeniem dokumentacji niezbędnej do produkcji (Gerber) oraz kilkoma interesującymi programami napisanymi w języku użytkownika (ulp) rozszerzającymi możliwości EAGLA–a. W tej części zapoznamy się z podstawowymi parametrami pakietu EAGLE i jego instalacją, ponadto utworzymy pierwszy projekt oraz rozpoczniemy poznawanie edytora schematów. EAGLE jest produktem niemieckiej firmy CadSoft z siedzibą w Pleiskirchen niedaleko Monachium. Pierwsza wersja, pracująca pod systemem DOS ukazała się już pod koniec lat 80–tych ubiegłego wieku. Najnowsza wersja v. 4.16 umożliwia pracę na platformie Windows, Linux oraz Mac. Mimo niezliczonych możliwości EAGLE charakteryzuje się prostotą obsługi. Trzy podstawowe moduły programu: edytor schematów, edytor bibliotek oraz edytor płytek drukowanych (layout editor) mają identyczny sposób obsługi, dzięki czemu użytkownik nie gubi się w programie. EAGLE jest dostarczany wraz z ogromną liczbą gotowych elementów zdefiniowanych w bibliotekach,

Elektronika Praktyczna 5/2006

matów. Pozwala to na dynamiczną w których można znaleźć praktycznie każdy potrzebny element. Na zmianę obudów elementów (np. internetowej stronie producenta są zmiana obudowy rezystora lub konumieszczone biblioteki stworzone densatora na obudowę z większym przez użytkowników, które można rozstawem wyprowadzeń) podczas projektowania płytki drukowanej. pobrać i wykorzystywać we właPrzejście z edycji schematu do snych projektach. Liczba tych biedytora PCB odbywa się bez pobliotek rośnie praktycznie z dnia na mocy jawnie generowanej netlisty. dzień. Jeśli, mimo tego, nie znajdziemy potrzebnego nam elementu, Jest to bardziej naturalne rozwiązato przy pomocy edytora bibliotek nie niż w innych programach tego typu, potrzebujących tworzenia listy możemy go stworzyć w przeciągu połączeń. Edytor schematów umożkilku minut. Polecenia UNDO/REDO umoż- liwia jednak tworzenie netlist, które po edycji mogą być wykorzystywaliwiają cofnięcie (lub przesunięcie ne przez większość współczesnych do przodu) ostatnio wykonywanego polecenia tak, że użytkownik może programów CAD. Edytor płytek drukowanych podbezkarnie eksperymentować z proczas normalnej pracy współpracujektem, a stan przed modyfikacją można przywrócić za pomocą paru je z edytorem schematów. Możemy kliknięć myszą. Wszystkie zmiany również tworzyć projekty składające wprowadzone w edytorze schematów są automatycznie i natychmiast wprowadzane w płytce drukowanej, przy czym dzieje się tak gdy otwarte jest także okno edytora schematów (normalny stan w trakcie pracy z programem). Również zmiany wprowadzone w edytorze PCB są automatycznie przenoszone do edytora sche- Rys. 1. Panel sterowania programu Eagle

89

KURS Możliwości pakietu EAGLE w wersji Professional: – Maksymalna wielkość projektowanej płytki wynosi 1,6x1,6 m, przy maksymalnym rastrze 0,0001 mm (0,1 mm). – Możliwość kreślenia na maksymalnie 255 warstwach (liczba warstw miedzi przy płytkach wielowarstwowych wynosi maksymalnie 16). – Elementy oraz teksty można obracać o dowolny kąt przy kroku 0,1 stopnia (dotyczy layout edytora). – Przy tworzeniu listy elementów program współpracuje z bazami danych. – Możliwość wykorzystywania elementów tradycyjnych jak również SMD, które to można umieszczać na obu stronach płytki (TOP oraz BOTTOM). – Można stosować technologię Blind– oraz Buried Via. – Możliwość automatycznego zalewania określonych obszarów miedzią (powierzchnia masy, lub w celu zaoszczędzenia substancji trawiącej w czasie produkcji płytki). – Schemat możemy rysować na maksymalnie 99 kartkach o maksymalnych wymiarach 1,6x1,6 m. – Łatwe powielanie elementów poprzez kopiowanie. Kopiować możemy również całe bloki dowolnych obiektów (elementy, połączenia, magistrale). – Automatyczne łączenie zasilania poszczególnych układów (GND, VCC) projektant nie musi (ale może) umieszczać tych elementów na schemacie. – Wbudowany kontroler Design Rule Check, czyli moduł kontrolujący płytkę pod kątem zwarć oraz określonych wymiarów punktów lutowniczych i ścieżek. – Wbudowany kontroler Electrical Rule Check, czyli moduł kontrolujący schemat pod kątem logicznym oraz sprawdzający konsystencję schematu i płytki. Wraz z edytorem płytek drukowanych jest dostarczany moduł autoroutera, który wybitnie przyspiesza oraz ułatwia proces projektowania. Moduł ten jest ciąsię jedynie z płytki drukowanej, bez uprzedniego rysowania schematu. Możliwość ta jest przydatna w przypadku płytek o bardzo małej liczbie elementów oraz gdy chcemy zaprojektować płytkę korzystając ze schematu stworzonego w innym programie CAD. Ten drugi przypadek jest możliwy dzięki importowi netlist. Jak na razie EAGLE ma możliwość importu netlist w formatach: TANGO, OrCAD, Protel oraz PADS. Pomimo swych ograniczeń wersja Light umożliwia otwieranie pro-

Rys. 2. Okno Directories

90

gle dopracowywany a najnowsza wersja charakteryzuje się następującymi parametrami: – Pełna integracja z programem głównym. – Autorouter prowadzi ścieżki zgodnie z regułami ustalonymi w edytorze PCB. – W dowolnym stadium projektowania płytki można przełączać pomiędzy projektowaniem ręcznym a automatycznym. – Algorytm Ripup and Retry. – Projektowanie nastawione na minimalne koszty gotowej płytki. Jest możliwość zmiany tych ustawień przez użytkownika. – Najmniejszy raster, w którym prowadzone są ścieżki wynosi 0,02 mm. – Elementy mogą być rozmieszczone w dowolnym rastrze. – Projektowanie na maksymalnie 16 warstwach, z czego 14 warstw może być zdefiniowane jako warstwy zasilające. – Autorouter uwzględnia różne (wcześniej zdefiniowane) klasy sygnałów, które to określają szerokość ścieżek, oraz minimalne odstępy. Wersja EAGLE Light, która jest bohaterem naszego artykułu, ma pewne ograniczenia w stosunku do wersji profesjonalnej: – Schemat można kreślić tylko na jednej stronie, ale za to o maksymalnych wymiarach. – Płytka drukowana może się składać maksymalnie z dwóch warstw miedzi (TOP, BOTTOM) i nie może być większa niż 80x100 mm. – Programu nie wolno używać w celach komercyjnych. To jedyne ograniczenia, poza nimi można używać wszystkich możliwości wersji Professional. Firma CadSoft nie wprowadza ograniczeń co do liczby elementów, przelotek lub połączeń. Z wymienionymi ograniczeniami hobbysta musi się pogodzić, ale za to otrzymuje za darmo profesjonalne, potężne narzędzie wspomagające go przy projektowaniu elektroniki.

jektów wykonanych w wersji pełnej – profesjonalnej, w których schemat zajmuje więcej niż jedną stronę, a płytka składa się z większej liczby warstw miedzi. Projekty te możemy przejrzeć oraz wydrukować. Możemy również wygenerować dokumentację niezbędną do produkcji. Jak już we wstępie wspomniano wersję EAGLE Light można ściągnąć za darmo, ze strony producenta www.cadsoft.de, publikujemy ją także na CD–EP5/2006B. Plik instalacyjny nosi nazwę eagle–win–eng–4.16.exe i znajduje się w dziale Download/Programms. W dziale downloads można znaleźć również wiele innych interesujących nas elementów programu: – Programm: najnowsze wersje instalacyjne programu EAGLE, w różnych wersjach językowych (wersja angielska oraz niemiecka), oraz pracujące na różnych platformach.

Rys. 3. Okno konfiguracji Backupu

– Bibliotheken: biblioteki elementów utworzone przez użytkowników. – ULPs: programy napisane w języku użytkownika, uruchamiane bezpośrednio z edytora schematów, layout edytora lub library edytora. Rozszerzają możliwości programu EAGLE. Z działu download możemy ściągnąć również przykładowe projek-

Elektronika Praktyczna 5/2006

KURS

Rys. 4. Okno konfiguracji interfejsu użytkownika

ty oraz dokumentację udostępnioną przez użytkowników. Po ściągnięciu interesującej nas wersji (w naszym przypadku wersja anglojęzyczna pracującą pod systemem Windows) możemy przystąpić do instalacji, która to przebiega intuicyjnie i w miarę standardowo. Przy pierwszym uruchomieniu programu zostaniemy zapytani o licencję. Musimy wtedy przycisnąć guzik Run as Freeware. Następnie zostaniemy zapytani czy chcemy otworzyć przykładowy projekt, a ponieważ chcemy otworzyć tylko okno panelu sterowania zaznaczamy No. Jedynym uruchomionym teraz programem pakietu EAGLE jest panel sterowania (rys. 1). Jest on menadżerem plików używanych przez program. Lewa część panelu ma strukturę drzewka katalogów i plików, stosowaną standardowo w windowsowych aplikacjach do zarządzania plikami. Po wskazaniu dowolnego elementu z lewego okna, po prawej stronie zostają wyświetlone dalsze informacje dotyczące obiektu. Przy każdym elemencie mamy również możliwość kliknięcia prawym klawiszem, otwiera się wtedy menu kontekstowe, dzięki któremu możemy, w zależności od obiektu, przeprowadzać różne działania (zmiana nazwy, kopiowanie, drukowanie itp.). Panel sterowania wykorzystuje technikę Drag & Drop, dzięki czemu można w łatwy sposób poszczególne pliki kopiować, przeno-

Rys. 5. Okno menedżera podczas zakładania nowego projektu

Elektronika Praktyczna 5/2006

sić, otwierać w innych programach lub tworzyć skróty na desktopie. Za pomocą panelu sterowania możemy przejrzeć dołączone do programu biblioteki, jak również programy użytkownika (*.ulp), oraz skrypty utworzone przez użytkowników składające się z szeregu komend programu EAGLE (*.scr). Możemy również edytować reguły rządzące projektem (*.drc), oraz uruchomić procesor CAM, który odpowiada za wygenerowanie plików w formacie Gerber niezbędne do produkcji płytki. W menu Options mamy możliwość dostosowania programu do naszych upodobań. Możliwość zmiany ustawień została wprowadzona w następujących punktach:

Directories

W tym menu (rys. 2) mamy możliwość zmiany standardowego rozmieszczenia ścieżek dostępu do plików używanych przez program. Wyrażenie $EAGLEDIR symbolizuje katalog w którym został zainstalowany program (w naszym przypadku C:\programy\EAGLE–4.16). Przy każdym typie plików mamy możliwość podania większej niż tylko jedna liczby ścieżek. Poszczególne ścieżki należy rozdzielić średnikiem. Możliwość ta jest przydatna, gdy chcemy przechowywać biblioteki w różnych katalogach w celu oddzielenia bibliotek stworzonych przez nas od bibliotek standardowo dostarczonych z programem. Ścieżki dostępu można wprowadzać wpisując pełną jej nazwę z klawiatury lub wskazując wybraną ścieżkę po wcześniejszym wciśnięciu przycisku Browse.

Backup

EAGLE ma możliwość automatycznego zapisu kopi zapasowych. Dotyczy to schematu, płytek oraz bibliotek. Kopie te są zapisywane z rozszerzeniami *.s#x, *.b#x oraz *.l#x, gdzie x jest cyfrą z zakresu 0…9 (przykładowo sample.s#3 lub sample.b#2). Plik z rozszerzeniem, w którym x jest równy 1 jest najmłodszą kopią zapasową. Użytkownik ma możliwość ustawienia maksymalnej liczby kopii (standardowo 9) oraz częstotliwości, z jaką kopie są zapisywane (standardowo 5 minut, rys. 3). Jeżeli chcemy odtworzyć którąś z kopii, to musimy zmienić rozszerzenie pliku (z *.s#1 zmieniamy na *.sch).

User interface

Ustawienia interfejsu użytkownika pozwalają na dostosowanie wyglądu okien programu do naszych upodobań. W polu Controls (rys. 4) możemy włączyć lub wyłączyć poszczególne paski narzędziowe. Można sobie w ten sposób powiększyć powierzchnię przeznaczoną do kreślenia. Niektóre sterowniki drukarek mają problem z czcionką używaną przez EAGLE. Teksty są wtedy zniekształcone, lub brakuje ich całkiem na wydruku. W takim przypadku należy zaznaczyć pole Always Vector font. Kontrolka ta daje nam gwarancję że teksty przedstawione na ekranie będą wyglądały identycznie również na wydruku. Kontrolka Limit zoom factor ogranicza stopień maksymalnego powiększenia. Możliwość ta przyda się użytkownikom posiadającym starsze karty graficzne, które przy określonym powiększeniu mają problemy z poprawnym wyświetlaniem grafiki. Trójprzyciskowa mysz z kółkiem (najlepiej optyczną) bardzo ułatwia obsługę programu. Za pomocą środkowego klawisza myszy możemy „złapać“, po czym przesunąć wycinek płytki lub schematu, który jest aktualnie widoczny na monitorze. Tego typu przemieszczanie się po płytce, schemacie lub bibliotece bardzo przyśpiesza pracę z programem. Przy pomocy kółka można zmieniać aktualne powiększenie (zoom) Wrażliwość oraz kierunek zmian możemy zmienić w okienku Mouse Wheel Zoom. Wartość mniejsza od jeden powoduje, że kręcąc kółkiem w kierunku monitora widok zostaje pomniejszony. Natomiast wartość większa od jeden, przeciwnie powiększa widok. Wartość tą najlepiej ustawić w przedziale 1,3 do 1,6. Wstawienie zera powoduje wyłączenie tej funkcji, i kręcąc kółkiem możemy przesuwać widok w kierunku góra – dół. Można także zmienić kolor tła na którym kreślimy oraz wielkość kursora (krzyża). Zmiany te wprowadzamy osobno dla edytora schematów oraz edytora PCB. Dwa ostatnie przełączniki kontrolują teksty pomocy wyświetlane na bieżąco przez program. Buble Help są to chmurki wyświetlające się po najechaniu kursorem na dowolną ikonę (jeszcze przed przyciśnięciem klawisza myszy). User guidance są to teksty wyświetlane w linijce statusu informujące użytkownika o tym, czego oczekuje pro-

91

KURS dobna jak przy tworzeniu nowego podkatalogu, jednakże w podmenu wybieramy opcję Schematic (rys. 6). Jeżeli ktoś nie lubi menu kontekstowego pojawiającego się po przyciśnięciu prawego klawisza myszy, wszystkie wymienione operacje może wykonać klikając na File w menu głównym panelu sterowania. Utworzenie nowego schematu powoduje otwarcie edytora wraz z nowym (nie zapisanym jeszcze schematem). Nasz schemat należy następnie Rys. 6. Okno menedżera podczas jakoś nazwać, ponieważ – na razie – zakładania nowego schematu ma standardową nazwę untitled.sch. gram w następnej kolejności. Jeżeli W tym celu wybieramy z menu File użytkownikowi teksty te przeszka- opcję Save as… i zapisujemy nasz schemat jako sterownik.sch (rozszerzedzają, to może je wyłączyć. nie *.sch możemy pominąć jest ono dodawane automatycznie). Od tego Nowy projekt Po niezbędnych wiadomościach momentu plik ze schematem jest wiwstępnych założymy nowy projekt. doczny również w panelu sterowania. W tym celu klikamy prawym klawiWygląd okna edytora schematów (Schematic Editor) przedstawiono na szem myszy na katalog Project w parys. 7. W linii tytułowej jest wyświenelu sterowania (rys. 5), po czym wybieramy opcję New Project. Następ- tlana nazwa aktualnie edytowanego nie musimy nadać nazwę naszemu schematu. Poniżej znajduje się listwa menu głównego, jeszcze niżej mamy nowemu projektowi, niech to będzie na przykład sterownik. Po tych kilku Action–Toolbar, na który zostały wykrokach EAGLE utworzył nowy pro- prowadzone polecenia często używajekt w podkatalogu o nazwie sterowne, a normalnie znajdujące się w linik. Wszystkie pliki dotyczące naszego stwie menu. Następny w kolejności nowego projektu powinny być zapisy- jest Parametr–Toolbar, którego wygląd wane w tym katalogu. W katalogu tym zmienia się w zależności od wykonymożemy założyć podkatalogi, dokonu- wanego w danej chwili rozkazu. Pojemy tego klikając prawym klawiszem niżej po lewej stronie mamy okienmyszy na nazwie katalogu, po czym ko ze współrzędnymi bezwzględnymi wybieramy New oraz Folder (rys. 6). oraz aktualnie ustawionym rastrem. Po prawej umieszczone są współrzędPrzykładowo, można wszystkie pliki z dokumentacją w formacie PDF trzyne względne, wyświetlane w kartemać w jednym katalogu o nazwie pdf. zjańskim oraz biegunowym układzie Gdy mamy już utworzony nowy współrzędnych. Poniżej po lewej znajprojekt, najwyższa pora na utworze- duje się Commands–Toolbar. Na pasku nie (w projekcie) nowego schematu. tym znajdują się wszystkie niezbędne Kolejność działań przy tym, jest po- nam przy edycji schematu narzędzia. Wszystkie elementy edytora schematów możemy ukryć odznaczając odpowiednie pola w menu Options, User–Interface w panelu sterowania. Jeżeli zaznaczyliśmy pole Command texts to po prawej stronie edytora schematów mamy jeszcze jedną listwę narzędziową, znaną jeszcze z wersji DOS–owej programu EAGLE. Na liście tej znajdują się wszystkie rozkazy z listwy Commands–Toolbar, Są one jednakże Rys. 7. Widok okna edytora schematów

92

przedstawione nie jako ikonki lecz jako tekst. Jeżeli komuś nie odpowiada rozmieszczenie poszczególny pasków narzędziowych, to można je rozmieścić według własnych upodobań chwytając lewym klawiszem myszy za zaznaczone kropkami pole po lewej (lub górnej) stronie paska i przesuwając go na inne miejsce. Pasek Commands–Tollbar jest najczęściej używanym paskiem w czasie edycji schematu. Z tego powodu zaznajommy Czytelników z działaniem poszczególnych narzędzi znajdujących się na tymże pasku: INFO – Podaje rozmaite informacje na temat zaznaczonego obiektu. SHOW – Podświetla zaznaczony element. Funkcja ta jest przydatna, gdy chcemy prześledzić przebieg określonego sygnału, lub znaleźć wszystkie elementy logiczne znajdujące się w jednej obudowie (np. 7400 zawiera cztery bramki NAND plus zasilanie, zaznaczając jedną bramkę podświetlone zostają wszystkie elementy należące do danego układu) DISPLAY – Za pomocą tej komendy możemy włączać lub wyłączać wyświetlanie poszczególnych warstw (Layers). Niektóre płaszczyzny mogą nam niepotrzebnie komplikować widok, dlatego warto je wyłączyć. Funkcji tej możemy również użyć do ukrycia niektórych elementów na wydruku. Gdy musimy wykonać dokumentację w różnych językach (polskim i angielskim) to komentarze w języku polskim umieszczamy na płaszczyźnie komentarze_POLSKI a w języku angielskim na płaszczyźnie komentarze_ANGIELSKI , przy wydruku wyłączamy raz jedną płaszczyznę a przy drugim wydruku wyłączamy drugą płaszczyznę. MARK – Polecenie to pozwala nam na określenie nowego punktu zerowego dla współrzędnych względnych, pole z tymi współrzędnymi wyświetla się obok pola ze współrzędnymi bezwzględnymi. Funkcja ta jest nam pomocna, gdy chcemy zmierzyć określony element. MOVE – rozkaz pozwalający na przenoszenie dowolnych

Elektronika Praktyczna 5/2006

KURS obiektów (przy pomocy lewego klawisza myszy), lub grupy obiektów (prawym klawiszem myszy). Jeżeli w czasie przenoszenia klikniemy prawym klawiszem to przenoszony obiekt zostanie obrócony o 90 stopni w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara. COPY – kopiowanie obiektów. M I R R O R – p o w o d u j e l ustrzane odbicie wskazanych obiektów. R O TAT E – p o w o d u j e o b rót wskazanego obiektu o 90 stopni. Częściej jest wykorzystywane obracanie elementów w czasie przenoszenia komendą MOVE. GROUP – służy do grupowania obiektów, które można później przenosić, obracać, zmieniać niektóre parametry, lub używając komend CUT oraz PASTE kopiować na bieżącej stronie lub do innego schematu (projektu). Obiekty można grupować dwiema metodami. Pierwsza – przy pomocy prostokąta: po przyciśnięciu ikony GROUP należy kliknąć lewym klawiszem myszy na schemacie i trzymając go wciśniętego zaznaczamy interesujące nas obiekty. Drugi sposób grupuje elementy za pomocą poligonu, kliknięciami lewego klawisza okrążamy interesujący nas obszar poligon zamykamy prawym kliknięciem myszy. CHANGE – przy pomocy tej komendy możemy zmienić ustawienia poszczególnych obiektów, na przykład możemy zmienić wielkość lub treść tekstu, zmienić obudowę elementu (z SMD na przewlekaną), możemy również przenieść elementy na inną płaszczyznę.

szy. ADD – dodanie do schematu elementów z bibliotek.

elementami! Jeżeli chcemy dane elementy połączyć elektrycznie to musimy użyć polecenia NET.

PINSWAP – przy niektórych typach wielowejściowych bramek logicznych poszczególne wejścia mają identyczne właściwości, dlatego można zamieniać je miejscami. Funkcja to jest pomocna przy późniejszym projektowaniu płytki, umożliwiając zoptymalizowanie położenia ścieżek.

TEXT – wprowadzanie tekstów do schematu. Teksty można umieszczać pionowo lub poziomo, oraz na różnych płaszczyznach. Do wyboru mamy trzy czcionki, jeżeli teksty są nie widoczne na wydruku, to należy zmienić czcionkę na Vector font.

GATESWAP – funkcja podobna do poprzednio opisanej, z tym że możemy zamieniać miejscami poszczególne bramki znajdujące się w strukturze danego układu scalonego. NAME – nadawanie nazw elementom, połączeniom lub magistralom. VALUE – pozwala na zmianę wartości wskazanych elementów. SMASH – nazwa, oraz wartość jest automatycznie umieszczona przy elemencie, jeżeli teksty te przeszkadzają lub przysłaniają nam inne elementy schematu, możemy używając tej instrukcji oderwać je od elementu, po czym przesunąć, pomniejszyć (powiększyć) lub skasować. MITTER – pozwala na zaostrzenie lub złagodzenie wskazanego zagięcia. SPLIT – instrukcji używamy w celu wprowadzenia dodatkowego zagięcia na narysowanej już linii, połączeniu lub magistrali.

PASTE – pozwala na wklejenie do schematu elementów wcześniej skopiowanych poleceniem CUT. Zawartość bufora nie jest kasowana, dlatego elementy raz skopiowane można wklejać wielokrotnie.

INVOKE – Niektóre układy posiadają w jednej obudowie kilka osobnych elementów (przykładowo 7400, cztery bramki NAND A, B, C, D oraz zasilanie). Elementy te są traktowane na schemacie jako osobne obiekty. Jeżeli mamy już na schemacie jakąś bramkę to po kliknięciu na nią pojawia się okienko, w którym są wyróżnione wszystkie elementy znajdujące się w danej obudowie, można je wtedy łatwo dodać do schematu.

DELETE – usuwa wskazane elementy. Grupy elementów usuwamy prawym klawiszem my-

WIRE – polecenie służące do rysowania linii, nie tworzy połączeń elektrycznych pomiędzy

CUT – kopiuje zgrupowane elementy do bufora.

Elektronika Praktyczna 5/2006

CIRCLE – rysowanie okręgów. Jeżeli grubość linii jest równa zero to okrąg zostaje wypełniony (koło). ARC – kreślenie łuków. RECT – rysowanie prostokątów. POLYGON – polecenie służy do rysowania wielokątów, polygon zamykamy dwukrotnym kliknięciem lewego klawisza myszy. BUS – Kreślenie magistral. Magistrale są jedynie elementem rysunku a nie połączeniem elektrycznym. Połączenia elektryczne są realizowane przy pomocy komendy NET. Z magistrali można wyprowadzać poszczególne połączenia. NET – przy pomocy rej komendy możemy rysować połączenia elektryczne pomiędzy poszczególnymi elementami. JUNCTION – węzły pomiędzy krzyżującymi się połączeniami. W czasie kreślenia EAGLE wstawia je automatycznie. Komendy tej można użyć, gdy chcemy połączyć istniejące już sygnały. LABEL – pozwala na umieszczeniu tekstu z nazwą magistrali lub połączenia. ERC – przeprowadza test elektryczny schematu. Wykrywa nie podłączone wejścia, sygnały, na których znajduje się więcej niż tylko jedno wyjście lub same wejścia, sprawdza czy wszystkie układy maja zasilanie itp. Sprawdza również konsystencję pomiędzy schematem, a płytką. Henryk Wieczorek

93

KURS

Kurs obsługi EAGLE, część 2 W dzisiejszym odcinku naszego kursu będziemy kontynuować prezentację możliwości edytora schematów. Do naszego projektu dodamy nowe elementy pobrane z bibliotek, poznamy zasady rysowania połączeń (sygnałów) oraz magistral. Poruszymy temat przenoszenia danych pomiędzy edytorem a innymi programami zewnętrznymi. Na zakończenie, używając funkcji ERC, przetestujemy narysowany schemat pod kątem poprawności elektrycznej. W przypadku edycji nowego schematu, jedną z pierwszych czynności jest ustawienie rastra, w którym będziemy kreślić. Generalnie wszystkie symbole w bibliotekach mają piny rozmieszczone w odstępach 0,1 cala, czyli 100 milsów lub 2,54 mm. Ponieważ schemat w głównej mierze składa się z tych właśnie elementów, aby umożliwić pewne połączenie wszystkich pinów, raster na schemacie powinien być również równy 0,1 cala. Zmian w ustawieniach rastra możemy dokonać po wydaniu komendy GRID, którą symbolizuje ikonka na pasku Parameter–Toolbar. W górnej części okienka ustawień GRID (rys. 8) możemy włączyć lub wyłączyć wyświetlanie

Rys. 8.

Uwaga! W maksymalnym powiększeniu wyświetlania nie wolno kreślić schematu, gdyż Piny które na ekranie lub na wydruku będą wyglądać jako podłączone, w rzeczywistości podłączone nie będą.

92

siatki (Display On/Off), oraz wybrać czy siatka będzie symbolizowana przez punkty (Dots) czy też przez kratkę (Lines). Następnie ustawiamy raster na 100 milsów, jeżeli chcemy operować innymi jednostkami niż mils możemy je przełączyć na cale, milimetry lub mikrometry. Współrzędne względne oraz bezwzględne wyświetlane w edytorze schematów będą przedstawiane w ustawionej aktualnie jednostce. Przyciskiem Fines możemy włączyć największą dokładność (0,1 mikrometra). Rozdzielczości tej możemy użyć tylko wtedy, gdy chcemy z dużą dokładnością zmierzyć jakiś obiekt. W maksymalnej rozdzielczości nie wolno nam kreślić, gdyż piny które na ekranie lub na wydruku będą wyglądać jako podłączone, w rzeczywistości podłączone nie będą. W polu Multiple możemy zmienić gęstość siatki wyświetlanej na ekranie. Przykładowe ustawienie tej wartości na 2, powoduje że tylko co drugi punkt lub linia rastra będzie widoczna. Przycisk Default powoduje ustawienie wartości standartowych, ustalonych przez producenta. Następny przycisk Last ustawia wartości których używaliśmy poprzednio. W czasie rysowania, gdy połączenia rozmieszczamy w rastrze 100 milsów, a inne elementy (przy-

Rys. 9.

kładowo teksty) chcemy umieszczać co 25 milsa, jest przydatna szybka zmiana rastra. W polu Alt mamy możliwość zdefiniowania drugiego, alternatywnego rastra. Jest on aktywny, gdy w czasie rysowania wciśniemy klawisz ALT. Dobrym zwyczajem jest używanie rastra będącego rastrem bazowym (100 mils) podzielonym lub pomnożonym przez wielokrotność dwójki. Czyli: 3,125 – 6,25 – 12,5 – 25 – 50 – 100 – 200 mils.

Rys. 10.

Elektronika Praktyczna 6/2006

KURS

Rys. 11.

Przed opisem pobierania elementów z bibliotek, warto napisać jeszcze parę słów na temat obsługi programu. Wewnętrznie EAGLE jest tak skonstruowany, że przyjmuje polecenia tylko w postaci tekstowej. Niech się jednak czytelnik nie boi, że będzie musiał każdą komendę wpisywać z klawiatury. Interfejs użytkownika pozwala bowiem na wprowadzanie rozkazów przy pomocy ikon z pasków narzędziowych. Polecenia możemy wydawać przy pomocy klawiszy funkcyjnych, które są dowolnie konfigurowane przez użytkownika. Możemy także użyć menu głównego, w którym są wyszczególnione wszystkie polecenia EAGLE–a. Możliwość wprowadzania poleceń w postaci tekstowej ma szereg zalet, między innymi można pisać skrypty, będące zwykłymi plikami tekstowymi składającymi się z pojedynczych instrukcji programu. Do uruchamiania skryptów służy polecenie SCRIPT lub ikonka . Standardowo dołączono do programu parę mniej lub bardziej przydatnych skryptów. Większa ich ilość jest dostępna na internetowej stronie producenta w dziale Download/Miscellaneous.

Rys. 12.

Elektronika Praktyczna 6/2006

Najwyższa pora dołączyć do naszego schematu nowe elementy, które pobierzemy z bibliotek. Polecenie ADD uruchamia okienko, w którym wyszczególnione są wszystkie dołączone aktualnie do projektu biblioteki (rys. 9). Jeżeli okienko jest puste, oznacza to, że nie mamy jeszcze żadnych bibliotek aktywnych i musimy je najpierw dodać. Możemy to zrobić w panelu sterowania klikając prawym przyciskiem myszy na katalog Libraries, po czym zaznaczamy Use all (rys. 10). W ten sposób dołączamy wszystkie dostępne nam biblioteki. O tym czy dana biblioteka jest aktualnie aktywna informuje nas zielony punkt znajdujący się po prawej stronie jej nazwy. Biblioteki możemy również dołączać pojedynczo klikając na poszczególne pliki lub w edytorze schematów klikając w menu Library na komendę USE, następnie należy wskazać interesujący nas plik. Pierwszym elementem, który pobierzemy z biblioteki będzie ramka otaczająca nasz schemat. Ramki (i nie tylko) znajdują się w bibliotece frames, po dwukrotnym kliknięciu na element DINA3_L przechodzimy do schematu, a element jest przyklejony do kursora myszy. Jeżeli klikniemy teraz środkowym klawiszem myszy, to ramka zostanie obrócona o 90 stopni. Umieśćmy ją tak, aby lewy dolny róg ramki znajdował się na krzyżu symbolizującym punkt 0,0. Klikając lewym klawiszem kładziemy ją na schemacie. Do kursora jest teraz przyklejona następna, druga już ramka. Możemy ją położyć lub wrócić do okienka ADD wciskając klawisz Esc. Jeżeli jednak nie chcemy pobierać żadnego innego elementu, to przyciskamy ikonkę STOP . W opisany powyżej sposób możemy pobrać dowolny element z dowolnej biblioteki. Tworzeniu własnych bibliotek poświęcimy jedną z późniejszych części cyklu. W dolnej części okienka ADD znajduje się linijka pomagająca w szukaniu potrzebnych nam elementów. W okienku tym możemy używać znaków specjalnych: znak „*“ oznacza ciąg dowolnych liter, natomiast „?“ jedną dowolną literę. Jeżeli w czasie szukania chcemy użyć kilku określeń jednocześnie, to musimy oddzielić je spacją. Jeżeli zaznaczyliśmy okienko Description,

Rys. 13.

to wprowadzony ciąg poszukiwany jest również w opisie elementów. Zaznaczając okienko Smds szukamy również wśród elementów przystosowanych do montażu powierzchniowego SMD. Dodajmy teraz do schematu kilka bramek AND z biblioteki 74xx–eu. Jak widzimy, w bibliotece tej zdefiniowane są elementy wykonane w różnych technologiach oraz różnych obudowach. Pobierzmy 74HCT00D w obudowie SO14 i połóżmy trzy bramki na schemacie. Powiększmy teraz widok, aby nasze bramki zajmowały cały ekran. W tym celu wystarczy pokręcić kółkiem myszy, lub gdy nasza mysz kółka nie ma, użyjemy ikonek z Action–Toolbar. Ikonki te mają następujące znaczenie: Fit Ustawia tak powiększenie, aby były widoczne wszystkie elementy umieszczone na schemacie (klawiszem skrótu, standardowo przyporządkowanym tej funkcji jest ALT+F5). Zoom In Powiększa widok (F3) Zoom Out Zmniejsza widok (F4) Redraw Odświeża ekran (F2) Select Umożliwia powiększenie interesującego nas obszaru (brak klawisza funkcyjnego) Obok pola służącego do zmiany widoku umieszczone są jeszcze dwie inne ikonki. Pierwsza z nich UNDO pozwala na cofnięcie ostatnio wykonanych komend, natomiast druga REDO przeciwnie – ponawia cofniętą ostatnio komendę. Dzięki tym dwóm rozkazom możemy bezkarnie eksperymentować z projektem, jeżeli coś nie wyjdzie, możemy się wycofać. Niektóre parametry każdego wstawionego elementu możemy w pewnych granicach zmieniać. Przykła-

93

KURS

Rys. 14.

dowo EAGLE nadaje automatycznie każdemu nowo dodanemu elementowi nazwę. Żeby ją zmienić klikamy na ikonkę NAME, po czym klikamy na element, którego nazwę chcemy zmienić. Jeżeli element (krzyż w obrębie elementu symbolizujący jego środek) nie zostanie dokładnie wskazany, to kursor zmieni wygląd na krzyżyk z czterema wskazówkami i prawym klawiszem myszy możemy przełączać obiekty, aż podświetlony zostanie ten, który chcemy wybrać. Po wskazaniu elementu wyświetli się okienko, w którym możemy wpisać nową nazwę. Jeżeli nazwa którą wpisaliśmy, jest już użyta w projekcie, zostanie wyświetlona informacja o błędzie i pozostanie ona bez zmian. W podobny sposób możemy zmienić wartość określonego elementu. Używamy w tym celu polecenia VALUE. Jeżeli nazwy lub wartości przysłaniają nam inne elementy schematu, to możemy je przesunąć lub zmienić ich wielkość. Najpierw musimy użyć polecenia SMASH i kliknąć na wybrany element, nazwa i wartość zostaje „oderwana” od elementu. Jeżeli w czasie klikania mamy wciśnięty Shift, to komenda ta „przykleja” te teksty z powrotem do elementu. W celu zmiany wielkości tekstu, klikamy na ikonkę CHANGE, po czym wybieramy opcję SIZE, W następnym kroku wskazujemy wielkość, która nam odpowiada (rys. 11), jest ona podana w jednostkach, które podaliśmy przy ustawieniach rastra – GRID. Jeżeli chcemy podać inną, niewystępującą w podmenu wielkość, wskazujemy najpierw dowolną ze wskazanych wartości, a następnie wpisujemy wartość z klawiatury (jako przecinek dziesiętny wstawiamy kropkę). Niektóre elementy znajdujące się w bibliotekach są zdefiniowane w różnych technologiach produkcji oraz różnych obudowach. W dowolnym momencie projektowania mo-

94

żemy zmienić te parametry. Używamy w tym celu również komendy CHANGE, po czym klikamy na Package lub Technology. Po wskazaniu interesującego nas elementu pojawia się okienko ze wszystkimi możliwymi obudowami lub technologiami danego obiektu. W okienku tym możemy przejrzeć dostępne możliwości, po czym wybrać tę, która nas interesuje. Na schemacie mamy teraz umieszczone trzy bramki. Aby dodać kolejną należącą do danej obudowy, użyjemy polecenia INVOKE. Po kliknięciu odpowiedniej ikony na pasku komend, klikamy na wybraną bramkę, pojawia się wtedy okienko, w którym wyszczególnione są wszystkie elementy (rys. 12) znajdujące się w danej obudowie. Wybieramy interesujący nas i dodajemy go do schematu, dodamy również element symbolizujący zasilanie (PWRN). Używając instrukcji ADD dodajmy do naszego projektu jeszcze symbole GND oraz VCC, obydwa znajdziemy w bibliotece Supply1.lbr. Po rozmieszczeniu potrzebnych nam elementów możemy przystąpić do rysowania magistral oraz połączeń elektrycznych. Połączenia pomiędzy poszczególnymi pinami tworzymy przy pomocy polecenia NET. Piny znajdują się na warstwie 93 i normalnie nie są widoczne. Aby je zobaczyć należy tę płaszczyznę aktywować poleceniem DISPLAY. Po wydaniu polecenia pojawia się okienko (rys. 13), w którym można włączyć lub wyłączyć wyświetlanie danej warstwy, możemy również zmieniać ustawienia istniejących lub definiować nowe warstwy. Narysujmy parę połączeń. W tym celu klikamy na ikonkę NET. W górnej części okna linijka Parameter–Toolbar rozszerza się o dodatkowe elementy, dzięki którym możemy zmieniać styl w jakim będziemy kreślić. Gdy w czasie rysowania klikamy prawym klawiszem myszy zmienia się kąt pod którym połączenie jest zaginane. W okienku Style możemy zmienić wygląd linii którą kreślimy (linia ciągła, linia kreskowana oraz kreskowano–kropkowana). Grubość linii jest standardowo ustawiona na 6 milsów. Jeżeli chcemy jakieś połączenia szczególnie wyróżnić (zasilanie, wysokie napięcie lub prąd), to możemy je pogrubić używając polecenia CHANGE/WIDTH. Wybieramy interesującą nas grubość i klikamy

na określone połączenie. Każde połączenie możemy przyporządkować do określonej klasy. W ten sposób można zdefiniować różne odstępy oraz różne szerokości minimalne ścieżek, które będą poprowadzone na płytce. Przykładowo ścieżki, na których występuje napięcie 230 V potrzebują większych odstępów niż ścieżki z napięciem 5 V, tak samo połączenia, w których przepływają duże prądy muszą być grubsze od ścieżek sygnałowych. Standardowo zdefiniowana jest tylko jedna klasa: Default. Aby dołączyć nowe, należy użyć polecenia CLASS. Ponieważ dla komendy tej nie przewidziano osobnej ikonki, należy wpisać ją z klawiatury. W nowo otwartym okienku (rys. 14) każdej definiowanej klasie nadajemy nazwę, podajemy minimalną szerokość ścieżki (Width), minimalne odstępy (Clearance) oraz minimalne średnice przelotek i pól lutowniczych wierconych na ścieżce (Drill). Jeżeli nie podamy jednostki to wartości są podawane w milsach, aby wyrazić je w milimetrach dopisujemy „mm“. W czasie rysowania, połączenia otrzymują automatycznie kolejne nazwy. Aby je zmienić używamy polecania NAME i klikamy na wybrane połączenie. Sygnały o tej samej nazwie są ze sobą połączone elektrycznie. Dzięki temu, aby połączyć poszczególne piny nie trzeba (ale można) ciągnąć na schemacie długiego połączenia, wystarczy od każdego pinu pociągnąć tylko krótki odcinek i nadać mu nazwę sygnału, do którego chcemy go podłączyć. Poleceniem LABEL dodajemy nazwy poszczególnych połączeń do schematu. Teksty te można umieścić na dowolnej płaszczyźnie, można zmienić ich wielkość, czcionkę oraz położenie względem punktu bazowego. Parametr Ratio określa grubość pisaka i jest wyrażony w procentach całkowitej wysokości tekstu. Zakończenia sygnałów muszą leżeć dokładnie na pinie, jeżeli nie trafimy w pin, to wyprowadzenia nie będą podłączone, mimo że na schemacie będzie wyglądało że są. Jeżeli po wydaniu polecenia SHOW klikniemy na któryś z sygnałów na schemacie, to zostanie on wraz z podłączonymi do niego pinami podświetlony. Możemy w ten sposób skontrolować poprawność połączeń. inż. Henryk Wieczorek [email protected]

Elektronika Praktyczna 6/2006

KURS

Kurs obsługi EAGLE, część 3 W dzisiejszym odcinku naszego kursu będziemy kontynuować prezentację możliwości edytora schematów. Do naszego projektu dodamy nowe elementy pobrane z bibliotek, poznamy zasady rysowania połączeń (sygnałów) oraz magistral. Poruszymy temat przenoszenia danych pomiędzy edytorem, a innymi programami zewnętrznymi. Na zakończenie, używając funkcji ERC, przetestujemy narysowany schemat pod kątem poprawności elektrycznej. Jeżeli sygnały się rozchodzą, to program wstawia automatycznie węzły. Funkcję tę można wyłączyć w menu Options/Set/Misc/Auto set junktions. Krzyżujące się sygnały możemy łączyć ręcznie stosując komendę JUNCTION. Po położeniu węzła program poprosi nas o wskazanie wspólnej nazwy dla połączonych sygnałów (rys. 15). Rysując połączenia zawsze używamy polecenia NET, nie wolno do tego celu stosować komendy WIRE, gdyż nie tworzy ona połączeń elektrycznych, a jedynie obiekty graficzne. W czasie kopiowania sygnałów poleceniem COPY trzeba zachować ostrożność, gdyż nowy sygnał posiada nazwę jego oryginału i w ten sposób powstać mogą niezamierzone przez nas połączenia. Aby wyświetlić więcej informacji na temat połączenia lub dowolnego innego elementu użyjemy polecenia INFO. Instrukcja ta, po kliknięciu interesującego nas sygnału lub elementu, wyświetli okienko zawierające więcej informacji na temat wskazanego przez nas obiektu.

Rys. 15.

94

Jeżeli musimy poprowadzić większą liczbę podobnych sygnałów, to warto w tym celu użyć magistrali. Rysujemy ją poleceniem BUS. Magistrali nadajemy nazwę zgodną z nazwą sygnałów, które są przez nią przenoszone. Przykładowo 16–bitowa magistrala adresowa plus osiem bitów danych, plus sygnały sterujące ma następującą postać: A[0..15],D[0..7],/ RD,/WR,/PSEN. Aby wyprowadzić wymienione sygnały należy wydać polecenia NET, po czym w wybranym miejscu magistrali kliknąć lewym klawiszem myszy. Następnie otwiera się menu, z którego wybieramy potrzebny nam sygnał (rys. 16). Gdy mamy już podłączonych kilka bramek, możemy zbadać działanie polecenia PINSWAP oraz GATESWAP. W przypadku pierwszego polecenia klikamy kolejno na wejścia należące do jednej bramki. Możemy zauważyć, że sygnały zostały zamienione miejscami. W przypadku polecenia GETSWAP klikamy kolejno na dwie bramki znajdujące się we wspólnej obudowie. Bramki te zamieniają się miejscami. O poleceniach tych warto pamiętać w czasie późniejszego projektowania płytki, gdyż pomogą nam w optymalnym położeniu ścieżek na płytce. Utwórzmy teraz nową warstwę, na której możemy umieścić dowolne obiekty graficzne lub teksty.

Rys. 16.

W tym celu użyjemy polecenia DISPLAY. Po kliknięciu ikonki symbolizującej to polecenie, otwiera się okienko, w którym są wyszczególnione wszystkie dostępne płaszczyzny, na których możemy kreślić. Jeżeli znajdujący się po lewej stronie numer jest zaciemniony, oznacza to, że dana płaszczyzna jest na schemacie widoczna. Jeżeli klikniemy na przycisk All, zostaną wyświetlone wszystkie płaszczyzny, analogicznie klikając na None wszystkie zostaną wyłączone. Klikając na numer znajdujący się po lewej stronie nazwy płaszczyzny możemy ją włączyć lub wyłączyć, gdy klikniemy dwukrotnie

Elektronika Praktyczna 7/2006

KURS

Rys. 17.

przejdziemy do jej edycji, gdzie możemy zmienić kolor lub nazwę. Aby utworzyć nową warstwę, klikamy na przycisk New. Następnie w powstałym okienku podajemy numer, nazwę oraz kolor który chcemy przyporządkować. Kolory są pogrupowane w pary. Płaszczyznom należy zawsze nadawać kolor ciemniejszy, z górnego rzędu, ponieważ gdy element jest podświetlany (przykładowo komendą SHOW), przybiera barwę jaśniejszą z rzędu dolnego. W EAGLE–u mamy do wyboru 64 kolory. Standardowo w oknie wyboru dostępnych jest tylko 16. Aby móc korzystać również z pozostałych, musimy je najpierw zdefiniować. W tym celu w menu głównym klikamy Options/Set... Otworzy nam się okienko, w którym na zakładce Colors możemy, osobno dla każdego tła zmienić kolor rastra oraz zdefiniować nowe kolory w palecie. W tym drugim przypadku klikamy na przycisk znajdujący się na skrzyżowaniu Palette oraz White background W otwartym w ten sposób okienku (rys. 17) klikamy najpierw na jedno z czarnych pól, w które chcemy wstawić nowy kolor, a następnie po prawej stronie okna ustawiamy interesującą nas barwę. Aby wyjść z ustawień, nie zapominamy o wciśnięciu przycisku Set color, po czym OK. Jeżeli nie mamy ochoty na żmudne wpisywanie barw, możemy ściągnąć ze

Rys. 18.

Elektronika Praktyczna 7/2006

strony producenta (www.cadsoft.de) specjalny skrypt który wykona to zadanie za nas. Skrypt ten nosi nazwę newcolors.scr i znajduje się w podkatalogu Download/Miscellaneous. Skrypty uruchamiamy poleceniem SCRIPT , po czym w uruchomionym okienku wskazujemy interesujący nas plik. Po wykonaniu naszego skryptu paleta kolorów wzbogaciła się o nowe, zdefiniowane w pliku newcolors.scr barwy. Ustawienia te są zapamiętane przez program, tak więc wystarczy nasz skrypt uruchomić tylko raz dla każdego koloru tła. Po prawej stronie ikonki SCRIP znajduje się ikonka ULP , która służy do uruchamiania programów napisanych w języku użytkownika (User–Language–Programs). Programy te mają składnię podobną do składni języka C i umożliwiają dostęp do wszystkich danych wewnętrznych programu oraz plików zewnętrznych. Dzięki nim EAGLE może dowolne dane wymieniać z otoczeniem (importować lub exportować). Można również manipulować danymi w programie. Jeżeli ktoś ma ochotę na samodzielne pisanie ULP–ów, powinien zajrzeć do pomocy, gdzie język ten jest opisany dokładnie. My zajmiemy się tylko kilkoma gotowymi programami dołączonymi standardowo do pakietu. Warto również poszperać na stronie producenta www.cadsoft.de, gdzie w dziale Downloads/ulps znajdziemy mnóstwo przydatnych w różnych sytuacjach ULP–ów. Po wydaniu polecenia ULP otwiera się okienko, z którego należy wybrać interesujący nas plik. Czasami elementy z kolejnymi nazwami są porozrzucane na całej stronie schematu. Zacznijmy od ponumerowania ich w kolejności ułatwiającej nam późniejsze ich odnalezienie na wydruku. Program zmieniający automatycznie numery elementów nosi nazwę renumber–sch.ulp. Po jego zaznaczeniu i kliknięciu OK ukazuje nam się okno (rys. 18), w którym możemy ustalić, w którym kierunku ma wzrastać numeracja kolejnych elementów. Przy standardowych ustawieniach numeracja zaczyna się od górnego lewego rogu, podąża w prawo, po czym w dół i kończy się w prawym dolnym rogu. Po kliknięciu OK program ponumeruje kolejne elementy. Czasami pracujemy ze schematem, na którym elementy są umiesz-

czone w nieznanym nam, zbyt dokładnym rastrze. Połączenie w takim przypadku sygnału z pinem może okazać się niemożliwe. Aby poprzesuwać elementy do podanego przez nas rastra użyjemy programiku snap–on–grid–sch.ulp. W nowo otwartym okienku podajemy raster (100 lub 50 mils) po czym klikamy OK. Elementy zostają poprzesuwane wraz z podłączonymi do nich sygnałami, które to musimy uporządkować ręcznie lub pociągnąć na nowo. Jeżeli musimy wykonać dokumentację projektu w programie AutoCAD, możemy wyeksportować dane do pliku w formacie *.dxf, który można otworzyć póżniej w większości „mechanicznych“ programów CAD. Programik umożliwiający nam to nosi nazwę dxf.ulp. Po jego uruchomieniu, w nowo powstałym okienku możemy zmienić położenie oraz nazwę pliku wynikowego, jak również takie parametry jak wypełnianie obszarów zamkniętych lub uwzględnienie grubości linii. Po kliknięciu OK zostanie utworzony potrzebny nam plik dxf. Do schematu możemy dodać obiekt graficzny w postaci bitmapy. Przykładowo może to być nasze zdjęcie lub logo firmy. Bitmapa może mieć maksymalnie 256 kolorów, które są następnie redukowane do 32. Czasami należy ją wcześniej przerobić w dowolnym programie graficznym. Po uruchomieniu programiku import–bmp. ulp musimy najpierw wskazać bitmapę, którą chcemy dołączyć do schematu, następnie zostaje otwarte okno, w którym musimy wskazać kolory które chcemy użyć. Najlepiej zrobić to automatycznie klikając na scan used colors, po czym w kolejnym okienku kliknąć na OK. Następnie możemy nasz obrazek przeskalować, podejrzeć, zmienić użyte kolory lub zmienić numer warstwy, od której zostanie rozpoczęte dodawanie kolejnych kolorów (rys. 19). Po kliknięciu OK zostaje wygenerowany skrypt, którego uruchomienie powoduje dodanie bitmapy. Jej lewy dolny róg będzie umieszczony pod współrzędnymi 0,0. Jedną z ważniejszych części każdego projektu jest lista elementów. Możemy ją stworzyć na kilka sposobów. Pierwszym jest użycie funkcji export znajdującej się w menu głównym. Funkcja ta tworzy plik tekstowy, który możemy później przetworzyć w dowolnym edytorze. Aby program wygenerował listę zaznaczamy w menu File/Export../Partlist, w otwartym okien-

95

KURS

Rys. 19.

ku podajemy nazwę pliku docelowego i potwierdzamy klikając OK. Drugą metodą jest uruchomienie odpowiedniego programiku ULP. Programik tworzący listę elementów standardowo dołączony do pakietu nosi nazwę bom.ulp. Polecamy jednak jego nowszą i bardziej rozbudowaną wersję bom–bio8.ulp. Można ją znaleźć w Internecie. Po uruchomieniu wybranej wersji zostaje otwarte nowe okienko, w którym możemy zmieniać różne parametry oraz segregować rekordy według naszych potrzeb. Plik wyjściowy możemy zapisać w formacie tekstowym, jako HTML lub Spreadsheet, który jest akceptowany przez arkusze kalkulacyjne. W czasie pracy z pakietem EAGLE przejście z modułu edycji schematów do modułu projektowania płytki drukowanej odbywa się automatycznie, bez potrzeby generowania listy połączeń (Netlist). Jeżeli jednak płytkę chcemy zaprojektować w innym programie używając schematu z EAGLE lub gdy chcemy dołączyć listę połączeń do dokumentacji, możemy ją wygenerować w potrzebnym nam formacie. W znanym nam już menu File/Export.. zaznaczamy tym razem Netlist, następnie podajemy nazwę pliku wynikowego. Polecenie to generuje listę jako plik tekstowy w formacie EAGLE. Możemy jej użyć do kontroli połączeń na schemacie. Aby wyeksportować Netlistę w formacie, który zaakceptują inne progra-

96

my elektroniczne, musimy użyć programików ULP. I tak, aby otrzymać listę w formacie Protel użyjemy programu netlist_protel.ulp (do ściągnięcia ze strony producenta). Plik wynikowy z rozszerzeniem *.NET ma nazwę aktualnie otwartego schematu i znajduje się w katalogu, w którym ten schemat jest zapisany. Jeżeli nasz schemat chcemy zasymulować w programie PSPICE, to listę możemy wygenerować programikiem Spice.ulp (również z Internetu). Powstały w ten sposób plik ma nazwę schematu, z którego został wygenerowany i rozszerzenie *.CIR. Znajduje się on w katalogu aktualnie otwartego projektu (w panelu sterowania aktualnie otwarty projekt jest zaznaczony zieloną kropką). Z naszego schematu mamy również możliwość wygenerowania pliku graficznego w jednym z popularnych formatów (Bitmap, PNG...). Możemy go później umieścić w programie Word lub edytować w dowolnym programie graficznym. Polecenie z menu File/ Export../Image powoduje otwarcie nowego okna, w którym możemy podać nazwę oraz format pliku wyjściowego. Możemy również zmienić rozdzielczość oraz zaznaczyć kopiowanie do schowka lub zamienić na plik monochromatyczny. Z rozdzielczością nie należy przesadzać, gdyż EAGLE ma problem z zapisywaniem dużych plików. Na schemacie, oprócz elementów mających wpływ na zachowanie elektryczne projektu możemy umieszczać zwykłe obiekty graficzne, takie jak: linie, koła, wycinki okręgów, prostokąty, polygony oraz teksty. Funkcje do tego służące noszą kolejno nazwy: WIRE, CIRCLE, ARC, RECT, POLYGON oraz TEXT. Obsługa tych narzędzi jest intuicyjna, podobna jak w innych programach graficznych pracujących pod Windows. Warto jedynie wspomnieć, iż przyciśnięcie w czasie rysowania środkowego klawisza myszy powoduje otwarcie okna dialogowego, w którym możemy zmienić płaszczyznę, na której umieszczamy aktualny obiekt (rys. 20). W końcowej fazie, gdy mamy już narysowany schemat, należy go sprawdzić pod względem poprawno-

Rys. 20.

ści elektrycznej. Umożliwia nam to komenda ERC, która tworzy plik tekstowy ze wszystkimi ostrzeżeniami oraz błędami, a następnie otwiera go w edytorze należącym do pakietu. Należy następnie przeanalizować wszystkie zgłoszenia i ewentualnie poprawić odpowiednie miejsca na schemacie. W niektórych przypadkach zgłoszone błędy w rzeczywistości wcale nimi nie są i nie musimy sobie zaprzątać nimi więcej głowy. Przykładowo, gdy podłączymy zasilanie układów cyfrowych VCC do linii zasilania +5 V, program wygeneruje nam ostrzeżenie: „WARNING: Sheet 1/1: POWER Pin IC1 VCC connected to +5V”. Możemy je pominąć, ponieważ celowo zasililiśmy układ napięciem +5 V. Czasami w czasie poprawiania błędów przyda nam się Netlista lub Pinlista z wyszczególnionymi połączeniami pomiędzy pinami. Listy te generujemy w wiadomy sposób, przy pomocy komendy Export. Jeżeli w projekcie oprócz schematu mamy odpowiadającą mu płytkę, to komenda ERC sprawdza również korelację pomiędzy nimi. Jeżeli wszystkie elementy, oraz połączenia na schemacie mają odpowiedniki na płytce, to projekt ma zachowaną korelację, o czym informuje nas na końcu pliku stwierdzeniem: „Board and schematic are consistent”. Na tym kończymy opis edytora schematów. W kolejnym odcinku rozpoczniemy poznawanie edytora płytek drukowanych, który jest głównym elementem pakietu EAGLE. inż. Henryk Wieczorek [email protected]

Elektronika Praktyczna 7/2006

KURS

Kurs obsługi EAGLE, część 4 W kolejnym odcinku naszego cyklu zapoznamy Czytelników z działaniem edytora płytek drukowanych, będącego głównym elementem Pakietu EAGLE. Następnie rozpoczniemy edycję nowej płytki oraz poznamy główne funkcje edytora. Nauczymy się rozmieszczać elementy, krawędzie płytki oraz inne obiekty czysto graficzne. Połączymy poszczególne wyprowadzenia elementów przy pomocy ścieżek. Przedstawimy również parę przydatnych programików *.ulp. Na zakończenie poruszymy jeszcze temat obszarów zabronionych, w których nie wolno umieszczać ścieżek lub przelotek. Zgodnie z zapowiedzią z zeszłego miesiąca w dzisiejszym odcinku rozpoczynamy opis edytora płytek drukowanych – Board. Program ten wraz z modułem autoroutera został umieszczony na naszym komputerze w czasie standardowej instalacji demonstracyjnej wersji EAGLE. Edytor pozwala nam na projektowanie płytki na trzy podstawowe sposoby: – bez pomocy schematu narysowanego w dowolnym, współpracującym z EAGLE edytorze. Jeżeli nasza płytka składa się z zaledwie paru elementów a schemat mamy wydrukowany lub narysowany na papierze, możemy użyć edytora płytek jako zupełnie niezależnie działającego programu. Obudowy elementów pobierzemy z bibliotek a wyprowadzenia połączymy przy pomocy sygnałów (linie powietrzne), dzięki którym poprowadzimy odpowiednie ścieżki ręcznie lub automatycznie przy pomocy Autorouter; – za pomocą netlisty utworzonej w innym niż EAGLE edytorze schematów, a następnie przetworzonej do formatu wymaganego przez edytor płytek; – standardowy, domyślny sposób polegający na użyciu schematu narysowanego w edytorze należącym do pakietu EAGLE.

88

Ponieważ ostatnia metoda będzie wykorzystywana najczęściej a dwóch pierwszych użytkownik nie będzie prawdopodobnie używał w ogóle, w naszej prezentacji skupimy się głównie na niej. Jak już wcześniej wspomniano, aby przejść z edytora schematów do edytora płytki nie potrzebujemy listy połączeń (Netlist), wystarczy wpisać polecenie BOARD lub przycisnąć ikonkę z Action-Toolbar. Jeżeli z naszym schematem nie mamy spokrewnionej jeszcze płytki, wyświetlone zostaje okienko z zapytaniem czy chcemy utworzyć nowy plik bazujący na aktualnym schemacie (rys. 21) potwierdzamy klikając OK. Zostaje uruchomione okno edytora z pustą płytką, obok niej są umieszczone elementy połączone sygnałami (Airwires). Naszą płytkę należy następnie zapisać klikając na ikonkę SAVE. Plik z płytką zostaje umieszczony w katalogu w którym znajduje się plik ze schematem, oraz otrzymuje jego nazwę z rozszerzeniem zmienionym na *.brd. Płytka jest połączona ze schematem systemem Fo r w a r d & B a c k Annotation, dla- Rys. 21.

tego wszystkie zmiany wprowadzane na schemacie są automatycznie wprowadzane na płytkę i odwrotnie. Przykładowo zmiana nazw elementów lub połączeń na płytce jest automatycznie wprowadzana do schematu. Od tego momentu, aby zachować konsystencję projektu w czasie pracy z pakietem EAGLE muszą być uruchomione oba moduły jednocześnie, schemat oraz płytka. Jeżeli przykładowo przez nieuwagę zostanie zamknięty edytor płytki, a na schemacie dokonamy zmian to konsystencja projektu zostanie utracona. Aby ją ponownie uzyskać, musimy wszystkie różnice pomiędzy płytką a schematem skorygować ręcznie. Różnice te wskaże nam protokół powstały po wykonaniu polecenia ERC. Konsystencja projektu jest bardzo ważna elementem, dzięki niej mamy pewność że sieć połączeń na płytce dokładnie odpowiada połączeniom na schemacie. W oknie edytora płytki rozkład pasków narzędziowych jest identycz-

Elektronika Praktyczna 8/2006

KURS ny jak w oknie edytora schematów. Również większość elementów znajdujących się na nich ma te same funkcje oraz działanie. Znajdujący się po lewej stronie Command-Toolbar jest wzbogacony o następujące funkcje: REPLACE – zmiana obudowy na dowolną inną pobraną z biblioteki. Funkcja ta dostępna jest tylko wtedy gdy pracujemy z płytką bez skojarzonego schematu. W przypadku projektu z zachowaną konsystencją, obudowy niektórych elementów możemy zmienić używając komendy CHANGE PACKAGE. OPTIMIZE – składa leżące w jednej linii segmenty utworzone poleceniem WIRE w jeden ciągły element. W menu Options możemy zaznaczyć optymalizację automatyczną, przeprowadzaną na bieżąco w czasie kreślenia. ROUTE – Ręczne prowadzenie ścieżek. Chyba najczęściej używana komenda zamieniająca linie powietrzne na połączenia elektryczne. RIPUP – polecenie działające odwrotnie niż poprzednio opisane. Umożliwia zmianę poszczególnych segmentów ścieżek na linie powietrzne. Przez co możemy je później inaczej poprowadzić. Komenda ta zmienia również wyliczone polygony w ich obrys. VIA – Wstawianie przelotek do płytki. Jeżeli w czasie kreślenia zmienimy płaszczyznę na której umieszczamy ścieżkę to przelotka zostanie dodana automatycznie. Aby podłączyć nową przelotkę do istniejącego sygnału wystarczy nazwać ja tak jak interesujący nas sygnał (polecenie NAME). SIGNAL – Ręczne łączenie wyprowadzeń poszczególnych elementów. Ograniczenia takie same jak przy komendzie REPLACE. W przypadku płytki skojarzonej ze schematem połączeń dokonujemy na schemacie. HOLE – całkiem normalny otwór (przewiert) nie bez połączenia elektrycznego pomiędzy górną a dolną warstwą płytki. RATSNEST – Wylicza najkrótsze linie powietrzne oraz rzeczywisty kształt polygonów. Obliczanie polygonów możemy wyłączyć w menu Options. W czasie rysowania ścieżki poleceniem ROUTE, określona najkrótsza linia powietrzna jest wyliczana automatycznie na bieżąco. AUTO – uruchomienie autoroutera

Elektronika Praktyczna 8/2006

DRC – Zdefiniowanie reguł rządzących projektem, oraz uruchomienie programu sprawdzającego czy są one zachowane. ERRORS – uruchamia okienko w którym wyszczególnione są wszystkie błędy wykryte poleceniem DRC. Jednym z pierwszych kroków który wykonamy w przypadku projektowania nowej płytki jest określenie jej kształtu, a więc zaznaczenie jej krawędzi. W prawej części okna edytora płytki widzimy prostokąt o wymiarach ok. 80x100 mm jest to zarys płytki automatycznie wstawiony przez program. Jego Kształt możemy zmienić używając poleceń MOV, MITER oraz SPLIT. Możemy go również całkowicie usunąć, po czym narysować go ponownie w interesującym nas, innym rastrze lub kształcie. Obrys płytki umieszczamy zawsze na płaszczyźnie nr 20 - Dimension, a grubość linii ustalamy na zero. Ponieważ w Polsce przyjęty jest system metryczny najlepiej obrys płytki wykonać w rastrze 1 mm lub, jeżeli potrzebna jest większa dokładność 0,1 mm. Ustawień tych dokonujemy identycznie jak w edytorze schematu, po wykonaniu polecenia GRID. Narysujmy obrys płytki poleceniem WIRE, tak aby dolny lewy jej róg znajdował się w punkcie o współrzędnych 0,0. Nie zapominajmy iż wymiary naszej płytki nie mogą przekraczać 100x80 mm oraz że obrys musi być figurą zamkniętą. Czasami projektowana płytka musi mieć kształt inny niż prostokąt. Zmieniając kąt zagięcia (WIRE_BEND) w funkcji WIRE (klikając prawym klawiszem myszy w czasie kreślenia) nadamy jej dowolny kształt. Możemy użyć również polecenia ARC dzięki któremu dodamy potrzebne nam zaokrąglenia. W następnej kolejności powinniśmy określić reguły, według których płytka zostanie zaprojektowana. Regułami tymi będzie posługiwał się również autorouter, na bazie nich obliczane są polygony oraz określane parametry przelotek Rys. 22.

i otworów pod elementy których średnica jest ustawiona na Auto. Główne parametry to minimalna szerokość ścieżek, minimalne odstępy pomiędzy elementami mającymi różne potencjały, minimalne średnice otworów oraz minimalna szerokość otoczki otworu. Wartości te są różne w zależności od technologii w jakiej zostanie wykonana płytka. Jeżeli nasza płytka będzie wyprodukowana w profesjonalnym zakładzie (a nie w domowej łazience) musimy skonsultować się z działem technicznym producenta w celu określenia najważniejszych parametrów. Niektórzy producenci przedstawiają na swoich stronach internetowych możliwości techniczne, czyli wszystkie potrzebne nam wymiary minimalne. Jeżeli płytkę wykonamy w warunkach domowych to wartości musimy określić według naszego doświadczenia, dokładności, oraz metody jaką naszą płytkę wykonamy (w przypadku metody fotochemicznej i dobrej drukarki laserowej osiągnięcie minimalnej grubości ścieżek na poziomie 0,3 mm nie stanowi dzisiaj problemu). Dostęp do panelu w którym określimy reguły projektowania mamy po wykonaniu komendy DRC lub kliknięciu na ikonkę . W otwartym okienku mamy dostęp do dziesięciu zakładek (rys. 22). Na pierwszej z nich File mamy możliwość odczytu lub zapisu określonych przez nas dla danej technologii ustawień. Aktualne parametry towarzyszą projektowi i są dopisywane do niego po przyciśnięciu klawisza Apply. Następna zakładka Layers nie ma dla nas dużego znaczenia z powodu ograniczenia do dwóch płasz-

89

KURS

Rys. 23.

czyzn na których możemy umieszczać ścieżki. Możemy jednak określić grubość warstwy miedzi (Copper) którą będzie pokryty stosowany przez nas laminat oraz grubość jego samego (Isolation). Następnie w linijce Setup określimy budowę laminatu. I tak, jeżeli projektujemy płytkę jednostronną, gdzie miedź znajduje się od spodu -Bottom (od strony lutowania) wpisujemy wartość 16. Jeżeli warstwa miedzi znajduje się na górze –Top (od strony elementów) wpisujemy 1. Jeżeli projektujemy płytką dwuwarstwową to wpisujemy (1*16). Nawiasy półokrągłe informują program że będziemy stosować przelotki. Na zakładce Clearance możemy zdefiniować minimalne odległości pomiędzy poszczególnymi elementami. Wartości te możemy definiować osobno dla sygnałów o różnym, oraz o tym samym potencjale. Jeżeli wcześniej przy pomocy polecenia Class zostały zdefiniowane sygnały z innymi minimalnymi odległościami, to w czasie sprawdzania błędów program użyje wartości mniej krytycznej. Zakładka Distance umożliwia nam określenie minimalnej odległości pomiędzy krawędzią płytki a innymi obiektami, które ostatecznie będą znajdować się w miedzi na górnej lub dolnej stronie płytki. Możemy zdefiniować również minimalne odstępy pomiędzy otworami wierconymi w płytce. Na zakładce Sizes określamy minimalne szerokości ścieżek średnice otworów oraz parametry mikro przelotek.

90

Na następnej zakładce Restring określamy parametry otoczki miedzianej pozostałej na około otworu po jego wywierceniu (rys. 23). Mamy możliwość wpisania różnych wartości dla warstw zewnętrznych oraz wewnętrznych, a w przypadku pinów możemy również zdefiniować różne parametry dla warstwy górnej oraz dolnej. Zakładka Shapes podzielona jest na dwie części. W pierwszej możemy podać stopień zaokrąglenia powierzchni SMD. W drugiej definiujemy (osobno dla warstwy górnej oraz dolnej) kształt padów dla elementów przewlekanych. Jeżeli zaznaczymy As in library program pozostawi niezmienione, zdefiniowane w bibliotekach kształty. Następna zakładka Supply, pozwala na zdefiniowanie kształtów pól typu thermal na automatycznie definiowanych warstwach zasilania. Wartość z pola Isolate Thermal jest używana również przy obliczaniu polygonów z włączoną opcją Thermal. Zaznaczenie opcji Generate Thermals for Vias umożliwia stosowanie pól termicznych również dla przelotek. Na zakładce Masks określamy stopień powiększenia pól w masce lutowniczej, oraz w sicie służącym do nanoszenia pasty lutowniczej na pola SMD. W polu Limit podajemy minimalną średnicę przelotki która nie zostaną zakryte maską lutowniczą. Przykładowo dla wartości 16 mils wszystkie przelotki o średnicy poniżej 16 mils będą w pełni pokryte maską lutowniczą, natomiast

o średnicy 16 mils i większej zostaną odkryte. Na ostatniej zakładce Misc możemy włączyć lub wyłączyć dodatkowe elementy które będą sprawdzane podczas testu DRC. Po zaznaczeniu opcji Check Grid program sprawdzi czy wszystkie elementy leżą dokładnie na ustalonym aktualnie rastrze. Check Angle sprawdza czy wszystkie ścieżki leżą pod kątem równym wielokrotności 45 stopni. Check Font sprawdza czy wszystkie teksty umieszczone na płytce są napisane czcionką wektorową, jeżeli nie to zgłasza błąd. W ostatnim okienku Check restrict włączamy sprawdzanie powierzchni miedzi w obszarach zakazanych. Po wpisaniu wszystkich niezbędnych wartości przyciskamy pole Apply. Możemy również zapisać nasze ustawienia pod zmienioną nazwą używając przycisku Save as... (zakładka File). Aby wyjść z testu DRC przyciskamy pole Cancel. Przyciskając pole OK rozpoczynamy test DRC, jeżeli nie wprowadzaliśmy jeszcze żadnych zmian na płytce to prawdopodobnie nie mamy żadnych błędów i w linii statusu (na dole okna edytora) ukaże się komunikat informujący nas o tym: DRC: No errors. Do testu DRC wrócimy jeszcze później gdy zrobimy już parę błędów, najpierw przejdźmy jednak do następnego kroku niezbędnego przy projektowaniu płytki, czyli do rozmieszczenia elementów. Zanim zaczniemy je jednak rozmieszczać musimy zmienić raster z metrycznego na calowy, najlepiej na 100 lub 50 mils. EAGLE nie ma niestety wbudowanego modułu automatycznego rozmieszczania elementów, ze strony internetowej producenta można jednak ściągnąć programiki ulp pomagające nam w tym (autoplace_v3.ulp oraz place50.zip). Ich działanie polega na rozmieszczeniu elementów w sposób podobny jak są one rozmieszczone na schemacie i przydatne są praktycznie tylko przy projektach składających się z elementów dyskretnych. Aby rozmieścić elementy ręcznie użyjemy komendy MOVE (komendą tą możemy przesuwać również dowolne inne obiekty znajdujące się na płytce). Po jej wpisaniu lub przyciśnięciu ikonki klikamy lewym przyciskiem myszy na krzyż znajdujący się zazwyczaj na środ-

Elektronika Praktyczna 8/2006

KURS

Rys. 24.

ku elementu który chcemy przesunąć. Element zostaje „przyklejony“ do kursora i możemy go przemieścić w dowolne inne miejsce. Jeżeli w czasie przesuwania elementu klikniemy środkowym klawiszem myszy, element zostanie przełożony na przeciwną stronę płytki, czyli z warstwy górnej (TOP) na warstwę dolną (BOTTOM) lub odwrotnie. Działanie tej funkcji jest identyczne jak funkcji MIRROR i najlepiej widoczne w przypadku elementów SMD, gdzie możemy zaobserwować natychmiastową zmianę koloru ich pól lutowniczych. Gdy przy przesuwaniu klikniemy prawym klawiszem element zostanie odwrócony o 90 stopni. Aby obrócić element o dowolnie wybrany inny kąt, wystarczy wpisać go w okienko Angle poczym potwierdzić przez Enter. Jeżeli zamierzamy element tylko obrócić, bez jego jednoczesnego przesuwania możemy użyć polecenia ROTATE. Jeżeli element nie zostanie wskazany jednoznacznie, to kursor zmieni kształt na cztery strzałki, klikając następnie lewym klawiszem myszy podświetlane zostają kolejne

elementy znajdujące się w otoczeniu kursora. Po podświetleniu elementu który chcemy przesunąć klikamy klawiszem lewym poczym przesuwamy go w wybrane przez nas miejsce. Czasami zdarza się że elementy rozmieszczone w innym niż aktualny raster nie dają się w niego wpasować. Jeżeli są to pojedyncze przypadki to wystarczy nazwę danego elementu wpisać z klawiatury, po wciśnięciu Enter element zostanie podklejony do kursora. Jeżeli mamy do czynienia z większą liczbą elementów, to warto użyć programu Snap50.ulp (dostępny w pakiecie hvpack10.zip na stronie internetowej producenta), który tworzy skrypt po uruchomieniu którego elementy zostają rozmieszczone w rastrze 50 mils. Elementy możemy przesuwać tylko wtedy gdy widoczne są ich punkty zaczepienia (krzyż wewnątrz elementu), które to znajdują się na następujących płaszczyznach: dla elementów na górnej stronie – Layer 23 tOrigins, dla elementów znajdujących się na stronie dolnej - Layer 23 tOrigins. Aby zabezpieczyć elementy przed przypadkowym przesunięciem może-

my te płaszczyzny wyłączyć poleceniem DISPLAY. Opisane wyżej polecenia Move, Mirror oraz Rotate możemy stosować nie tylko do pojedynczych obiektów, lecz również dla wielu, wyróżnionych poleceniem GROUP. Aby dokonać zmian na grupie musimy kliknąć nie lewym, lecz prawym klawiszem myszy. Polecenie wpisujemy z klawiatury lub przyciskamy ikonę . Mamy następnie możliwość grupowania elementów przy pomocy prostokąta, lub przy pomocy krzywej. W pierwszym przypadku przyciskamy lewy klawisz i trzymając go ciągniemy prostokąt nad interesującymi nas elementami. W przypadku krzywej klikamy lewym klawiszem rysując krzywą naokoło wybranego obszaru (rys. 24), krzywą zamykamy kliknięciem klawisza prawego. Program podświetla następnie wybrane przez nas elementy. Gdy wszystkie elementy znalazły już swoje miejsce na płytce, możemy przystąpić do rysowania ścieżek łączących poszczególne wyprowadzenia. Do tego celu służy komenda ROUTE lub przycisk . Po jej uruchomieniu klikamy na sygnał który chcemy połączyć (Airwire) zostaje on podświetlony, po czym możemy rozmieszczać poszczególne segmenty ścieżek klikając lewym klawiszem myszy. Jeżeli w czasie kreślenia klikniemy prawym klawiszem, zostanie zmieniony styl zagięcia ścieżki. Styl możemy również zmienić klikając na jedną z ikonek znajdujących się na pasku Parameters (rys. 25). Jeżeli kreśląc ścieżkę klikniemy środkowym klawiszem myszy, zostanie zmieniona warstwa na której kreślimy. Przelotka łącząca obie warstwy zostaje dodana automatycznie, opcję tą możemy wyłączyć w menu options (Options-Set..-Misc-Auto set junction). Numer warstwy na której aktualnie kreślimy jest wyświetlany na pasku Parameters. Na pasku tym znajdziemy również parę innych elementów dzięki którym możemy zmienić parametry rysowanej ścieżki. Parametr Miter wyostrza lub łagodzi punkty zagięcia ścieżki, ustawiając go na zero włączamy maksymalną ostrość. Następnymi dwoma ikonkami Round (...) oraz Straight (...) przełączamy

Rys. 25.

Elektronika Praktyczna 8/2006

91

KURS

Rys. 26.

kształt złagodzenie ścieżki na łuk lub proste. W polu Width definiujemy szerokość ścieżki. Potrzebną nam wartość możemy wybrać z rozwijanego menu, lub wpisać z klawiatury. Następne trzy ikonki służą do zmiany kształtu przelotek. Do wyboru mamy przelotki kwadratowe, okrągłe lub ośmiokątne. Dalej możemy zmienić warstwy, pomiędzy którymi zostaną utworzone połączenia przy pomocy przelotek. Ponieważ używamy wersji demo programu EAGLE ograniczonej do tylko dwu warstw miedzi, w okienku tym wyświetlona jest tylko jedna możliwość: 1-16. W polu Diameter ustalamy średnicę zewnętrzną przelotki. Wartość tam wpisywaną najlepiej ustalić na Auto, wtedy to przelotki będą miały średnicę którą zdefiniowaliśmy wcześniej w oknie DRC. W ostatnim polu Drill ustalamy średnicę otworu wierconego w przelotce. W czasie rozmieszczania ścieżek program wylicza automatycznie najkrótsze połączenie do najbliższego punktu danego sygnału. Używając polecenia RATSNEST (....) program określa najkrótsze połączenia dla wszystkich sygnałów znajdujących się na płytce. Warto go użyć wielokrotnie

Rys. 27.

92

w czasie projektowania, skutki jego działania możemy zawsze cofnąć (jak zresztą każdej innej funkcji) poleceniem UNDO. Narysowane już ścieżki możemy przesuwać poleceniem MOV (...). Możemy do nich dodać nowe punkty zagięcia - polecenie SPLIT. Możemy również złagodzić lub wyostrzyć ich zagięcia: polecenie MITER. Przy pomocy polecenia CHANGE zmieniamy szerokość danego segmentu ścieżki lub przesuwamy go na inną warstwę, przelotki (jeśli są potrzebne) zostaną dodane automatycznie. W pierwszym przypadku klikamy na opcję Change-Width następnie wybieramy potrzebną nam wartość i klikamy na segment którego szerokość chcemy zmienić. Jeżeli wymaganej przez nas wartości nie ma w rozwijanym menu, to możemy ją w czasie zmieniania szerokości wpisać z klawiatury i potwierdzić przez Enter. Aby natomiast przenieść ścieżkę na inną warstwę należy zaznaczyć Change-Layer... w powstały następnie okienku wybieramy potrzebną nam warstwę. Pamiętajmy że ścieżki umieszczamy tylko na warstwach 1-Top oraz 16-Bottom, na pozostałych warstwach możemy umieszczać dowolne inne elementy graficzne. Aby narysowany już segment ścieżki z powrotem zmienić w Airline używamy polecenia RIPUP poczym klikamy w wybranym miejscu na ścieżce. Aby pozmieniać wszystkie sygnały, należy (po wydaniu komendy Ripup) kliknąć na ikonkę GO. W powstałym następnie okienku potwierdzamy nasze zamiary klikając OK i wszystkie narysowane już ścieżki zostają zmienione w linie powietrzne. Jeżeli chcemy zmienić tylko wybrane sygnały wystarczy wpisać ich nazwy z klawiatury.

Aby zmienić parametry istniejących już przelotek używamy również polecenia CHANGE, tym razem jednak wybieramy odpowiednio: Diameter dla zmiany średnicy, Drill - zmiana otworu wierconego, Shape zmiana kształtu, Via - zmiana warstw łączonych przez przelotkę. Jeżeli chcemy umieścić przelotki w określonych miejscach używamy polecenia VIAS. Żeby podłączyć je następnie do istniejących już sygnałów wystarczy nadać im ich nazwy. Na tym zakończymy opis ręcznego routowania ścieżek, w następnej części artykułu opiszemy autorouter, który nas w tym zadaniu wesprze. Jeżeli potrzebujemy informacji na temat możliwości poprowadzonych przez nas ścieżek to warto uruchomić programik length-freq-ri.ulp. W okienku pokazanym na rys. 26 wyszczególniono wszystkie sygnały znajdujące się na płytce. Obok nich umieszczone są wyliczone wartości, między innymi maksymalna częstotliwość oraz natężenie prądów płynących przez nie. Innym przydatnym programikiem jest plik count.ulp. Jego uruchomienie powoduje otwarcie okna widocznego na rys. 27, w którym umieszczono informacje na temat liczby otworów na płytce (Pads, Vias, Holes) oraz liczby pól SMD (razem oraz osobno dla warstwy Top i Bottom). Informacje te mogą być potrzebne w czasie składania zapytania do firmy która wyprodukuje nam naszą płytkę. Na zakończanie artykułu warto wspomnieć jeszcze o obszarach zabronionych. Edytor płytki drukowanej ma możliwość określenia obszarów w których nie dopuszczalne jest prowadzenie ścieżek lub umieszczenie przelotek. Uruchomiony później test DRC sprawdza czy znajdują się tam takowe i jeżeli tak to sygnalizuje błąd. Obszary te są zwykłymi obiektami graficznym które umieszczamy na następujących płaszczyznach: 41-tRestrict Dla warstwy TOP 42-bRestrict Dla warstwy BOTTOM 43-vRestrict aby uniemożliwić umieszczanie przelotek. Aby je narysować używamy poleceń WIRE – linia, CIRCLE – okrąg, ARC – łuk, RECT – prostokąt, POLYGON – wielokąt. Obsługa ich jest zbliżona do obsługi podobnych narzędzi z innych programów graficznych. inż. Henryk Wieczorek [email protected]

Elektronika Praktyczna 8/2006

KURS

Kurs obsługi EAGLE, część 5 Ten odcinek kursu poświęcamy praktycznie w całości opisowi modułu autoroutera. Jest to druga i zarazem ostatnia część opisująca proces projektowania płytki. Obok autoroutera przedstawiamy także możliwości funkcji Polygon, dzięki której możemy kreślić figury o dowolnym kształcie. Projektując płytkę często zachodzi potrzeba umieszczenia na jednej z warstw obszarów w pełni pokrytych miedzią. Jeżeli obszary te zostaną podłączone do istniejących już węzłów elektrycznych (przykładowo: GND, VCC, +5 V), to mogą one pełnić rolę ekranu lub zasilania. Obszary te można zastosować również w celach czysto ekonomicznych lub ekologicznych, aby zaoszczędzić środek trawiący, który zostanie użyty w procesie produkcji płytki. Aby umieścić na płytce potrzebne nam obszary możemy użyć zwykłych narzędzia graficzne (Wire, Circle, Arc, Rect). Figurom powstałym w ten sposób nie możemy jednak nadać nazw (nie podłączymy ich do istniejących już sygnałów), nie podlegają one również zasadom określonym w DRC. Lepszą metodą jest określenie niezbędnych nam obszarów przy pomocy wielokąta – POLYGON. Polecenie to jest dostępne po naciśnięciu ikony . Po jej przyciśnięciu na pasku parameter–toolbar pojawiają się narzędzia, dzięki którym możemy zmienić poszczególne parametry kreślonej przez nas figury (rys. 28). Na początku musimy określić płaszczyznę, na której będziemy kreślić. Dokonujemy tego w polu Select Layer lub klikając środkowym klawiszem myszy. Potrzebny nam kształt rysujemy podobnie jak linię (polecenie WIRE). Na zagięciach klikamy lewym klawiszem, aby zamknąć figurę klikamy dwukrotnie. Sposób zagięcia możemy zmienić w polu Wire Bend lub klikając pra-

wym klawiszem myszy. W czasie rysowania polygonu musimy uważać, aby kontury na siebie nie nachodziły, oraz aby się nie przecinały. W przeciwnym wypadku program nie będzie mógł go prawidłowo obliczyć, o czym poinformuje nas komunikatem o błędzie. Polygony znajdujące się na innej niż górna lub dolna strona płytki są obliczane natychmiast po narysowaniu. Polygony umieszczone w warstwach miedzi (w naszym przypadku Layer 1– Top oraz Layer 16– Bottom) są symbolizowane jedynie przez obwódkę, aby je wyliczyć musimy użyć komendy RATSNEST (w ustawieniach Options/Set…/Misc musi być wcześniej zaznaczona opcja Ratsnest processes polygons). Jeżeli chcemy z wyliczonej już figury uzyskać tylko obwódkę (polygon może nam przysłaniać pewne elementy projektu, poza tym spowalnia odświeżanie ekranu) używamy komendy RIPUP, po czym klikamy na jej brzeg. Aby ograniczyć wielkość pliku zawierającego projekt płytki, wypełnienie polygonu nie jest w nim zapisywane. Tak więc po zamknięciu programu i jego po-

Rys. 29.

nownym uruchomieniu widzimy tylko kontury, a nie całą figurę. Po narysowaniu polygonu należy nadać mu nazwę identyczną z sygnałem, do którego chcemy go podłączyć (przykładowo GND). Do tego użyjemy komendy NAME, po czym klikniemy jego krawędź. Program zapyta nas o nazwę, po jej wpisaniu zostaniemy poproszeni o potwierdzenie połączenia sygnałów (rys. 29) klikamy OK. W ten sposób wszystkie elementy znaj-

Rys. 28.

Elektronika Praktyczna 9/2006

103

KURS

Rys. 30.

dujące się w obrębie polygonu, do których przyłączone są sygnały mające identyczną nazwę jak on, są do niego automatycznie podłączone. Oznacza to, iż nie musimy rysować odchodzących od nich ścieżek, program podłączy je automatycznie podczas obliczania polygonu. Na pasku parameter–toolbar oprócz wcześniej wymienionych elementów znajdziemy kolejne, symbolizują one następujące funkcje: Width – szerokość linii, którą polygon jest kreślony. Należy sobie uzmysłowić, iż zaznaczony przez nas kontur nie jest zalewany, lecz kreskowany pisakiem, którego szerokość możemy w szerokim zakresie zmienić. Polygony kreślone cienkim pisakiem są dokładniejsze, jednakże pliki wyjściowe do produkcji (Gerber) mają większą objętość. Nie należy ustawiać grubości mniejszej niż minimalna szerokość ścieżek, ponieważ określa ona również minimalną szerokość miedzi na poligonie (przykładowo pomiędzy dwoma przelotkami) i jeżeli była by

Rys. 31.

104

za mała, to nie mamy gwarancji iż połączenie będzie na gotowej płytce rzeczywi ście istniało (gdy jest za wąskie to może zostać przetrawione w czasie procesu produkcji). Test DRC sprawdza szerokość linii jaką jest rysowany polygon, gdy jest za wąska poinfor- Rys. 32. muje nas o tym błędzie. Pour – opcja ta pozwala na określenie rodzaju wypełnienia. Do wyboru mamy dwie możliwości: Solid – pełna powierzchnia, lub Hatch – wypełnienie w kratkę. Thermals – umożliwia wybranie sposobu podłączenia padów. Aby parametr ten miał wpływ również na przelotki, w ustawieniach DRC należy zaznaczyć okienko Generate thermels for vias. Możemy wybrać całkowite połączenie do powierzchni miedzi, lub przy pomocy wąskich łączników (rys. 30). W przypadku pierwszej metody, w czasie lutowania, od pola lutowniczego jest odprowadzana duża ilość ciepła. Może to doprowadzić do nieprawidłowego lub zimnego lutu. Poza tym utrudnione jest późniejsze wylutowanie elementu (przy-

kładowo w czasie naprawy). Z tych powodów zalecana jest metoda druga. Szerokość łącznika jest obliczana automatycznie i ma wartość połowy średnicy otworu w danym padzie lub przelotce. Przy czym nie jest mniejsza od szerokości, oraz nie jest większa od podwójnej szerokości linii, którą polygon jest kreślony. Orphans – w czasie prowadzenia ścieżek może się zdarzyć, iż polygon zostanie pocięty na mniejsze wysepki. Jeżeli w którejś z wysepek nie znajduje się pin lub przelotka, których sygnał jest podpięty do danego polygonu to program jej nie obliczy, pozostawiając puste pole. Aby zostały obliczone wszystkie wysepki należy parametr ten zmienić na ON. W niektórych przypadkach, gdy w obrębie polygonu nie ma żadnego do niego podpiętego elementu, to zostanie on również nieobliczony. Pozostanie tylko kontur, który widoczny jest jedynie na ekranie, na wydruku lub w plikach gerber wykonanych za pomocą procesora CAM go nie będzie. Ustawienie tej opcji na ON (obliczanie wszystkich wysepek) jest używanie głównie do oszczędzania środka trawiącego, używanego podczas produkcji płytki. Isolate – określa szerokość izolacji pomiędzy polygonem a innymi elementami posiadającymi inne potencjały niż on. Pod uwagę brane są również wartości ustawione w opcjach DRC oraz Net Classes. Szerokość izolacji jest równa najwyższej, z tych trzech wartości (rys. 31). Spacing – jeżeli wypełnienie polygonu jest ustawione na Hatch (kratka), to parametr ten określa odstęp pomiędzy środkami linii kratki (rys. 32).

Elektronika Praktyczna 9/2006

KURS

Rys. 33.

Rank – w przypadku gdy klika polygonów o różnych potencjałach nachodzi na siebie, możemy przy pomocy tego parametru określić kolejność ich obliczania. Polygon, dla którego wartość Rank jest ustawiona na 1 ma najwyższy priorytet, zostanie on obliczony jako pierwszy i nie zostanie od niego nic odjęte. Ten, którego wartość wynosi 6 zostanie obliczony na końcu, jego kształt zostanie pomniejszony o obszar zajęty już przez inne polygony. Za pomocą opisanych powyżej elementów można zmienić parametry tworzonego polygonu. Istniejący możemy zmienić używając komendy Change, po czym kolejno Layer..., Width, Pour, Rank, Isolate, Spacing, Thermals oraz Orphans

Autorouter

Kolejnym elementem Eagle’a, który dzisiaj omówimy jest wbudowany w niego autorouter. Jego możliwości zostały opisane w pierwszej części artykułu, nie będziemy więc do nich teraz wracać. Autoro uter wbudowany w Eagle’a należy do grupy routerów 100–procentowych. Określenie to oznacza, iż na płytce, na której teoretycznie można rozmieścić wszystkie ścieżki, wszystkie ścieżki zostaną przez autorouter rozmieszczone. Jedynym ograniczeniem jest to (i tu jest „haczyk”), że program ma nieskończenie wiele czasu. Ponieważ w rzeczywistości nie mamy nieskończonej ilości czasu, dlatego w niektórych projektach autorouter nie będzie w stanie poprowadzić wszystkich ścieżek. Autorouter działa na zasadzie Ripup/Retry, czyli w momencie gdy już nie ma miejsca na położenie kolejnej ścieżki, rozłącza (usuwa) ścieżki już położone, po-

Elektronika Praktyczna 9/2006

czym próbuje je rozmieścić ponownie. Liczba ścieżek, które może w tym procesie rozłączyć (RipupLevel), jest określona przez użytkownika i ma bardzo duży wpływ na czas potrzebny programowi do zaprojektowania płytki. Od autoroutera nie należy oczekiwać, że wykona idealną płytkę, na której użytkownik nie będzie musiał czegokolwiek poprawiać. Aby się ona zgadzała z wizją projektanta, musi on niestety zmodyfikować niektóre ścieżki poprowadzone przez program. Należy zaznaczyć, iż autorouter jest narzędziem jedynie wspomagającym człowieka i nie wykona za niego całej pracy. Przed uruchomieniem autoroutera musimy zwrócić uwagę na parę ważnych elementów, od których będzie zależał wygląd automatycznie wygenerowanej płytki. A co się z tym wiąże – także ilość pracy, jaką będziemy musieli później poświęcić na jej poprawienie. Przede wszystkim należy skontrolować następujące elementy: Design Rules – reguły projektowania (DRC), powinny zostać dostosowane do możliwości technologicznych producenta tworzonej płytki. W przeciwnym wypadku może się okazać, że naszej płytki, mimo ładnego wyglądu, nie uda się wyprodukować. Połączenia, których minimalna szerokość nie została sprecyzowana przy pomocy komendy Net Classes, są łączone możliwie najwęższymi ścieżkami o szerokości określonej w DRC. Poszczególne jego elementy zostały opisane w poprzedniej części artykułu. Net Classes – jeżeli w czasie tworzenia schematu, połączenia nie zostały przyporządkowane do odpowiednich klas, to jeżeli jest to konieczne, należy tego dokonać przed uruchomieniem autoroutera. Najlepszym przykładem są linie zasilania, które powinny być szersze niż ścieżki sygnałowe oraz sygnały wysokonapięciowe, których odstępy od wszystkich innych elementów powinny być w miarę duże. Autorouter sprawdza te wartości i prowa-

dzi ścieżki dla najmniejszych z możliwych parametrów. Przykładowo, jeżeli sygnał ma minimalną szerokość ścieżki 10 mils, to autorouter użyje takiej właśnie szerokości mimo, że w pobliżu może znajdować się dużo wolnego miejsca i można było by ją poszerzyć, przez co ułatwiłoby się produkcję płytki. Grid – czyli raster, w którym będzie pracował autorouter. Nie ma on nic wspólnego z rastrem ustawionym globalnie dla całej płytki. Należy również zwrócić uwagę na raster, w którym rozmieszczone zostały elementy (Placement Grid). Pomimo że program pozwala na rozmieszczenie elementów w dowolnym rastrze, nie jest to jednak najlepsze rozwiązanie. Należy przestrzegać dwóch zasad: raster ten nie powinien być mniejszy od używanego przez autorouter oraz powinien on być jego całkowitą wielokrotnością. Najlepsze rezultaty uzyskamy, gdy dobierzemy oba rastry tak, aby końcówki elementów (Pins) znajdowały się w rastrze autoroutera. Wybranie zbyt rzadkiego rastra nie gwarantuje poprowadzenia wszystkich ścieżek, natomiast zbyt dokładnego powoduje drastyczne zwiększenie czasu potrzebnego do zaprojektowania płytki, jak również wzrost zapotrzebowania na pamięć (RAM) niezbędną autorouterowi. Jeżeli jej zabraknie, to dane zostają odkładane na dysk twardy, co dodatkowo spowalnia pracę. Restricted Areas – czyli obszary zabronione, w których autorouter nie powinien prowadzić ścieżek i przelotek. Opis umieszczania ich na płytce przedstawiliśmy w poprzedniej części artykułu. Warto zwrócić uwagę, że do kreślenia obszarów zabronionych możemy użyć również płaszczyzny nr 20 (Layer 20 Dimension). Autorouter nie umieści tam wtedy ani ścieżek ani przelotek. Nie należy zapomnieć o późniejszym ich usunięciu, ponieważ Layer 20 służy do zaznaczania krawędzi płytki i jest używana w czasie wykonywania plików do produkcji. Działanie autoroutera jest sterowane przez wiele parametrów, z których część została opisana wcześniej (DRC oraz Net Classes), pozostałe wprowadzamy w jego menu głównym. Są to Cost Factors oraz Control parameters. Mają one wpływ na przebieg ścieżek. Wstęp-

105

KURS nie są one ustawione na wartości domyślne, ustalone przez producenta. Użytkownik może je zmodyfikować. W czasie zapisu projektu, aktualne ustawienia są zapisywane do pliku z płytką *.brd. Można je również zapisać do osobnego pliku (*.ctl – autorouter control file), dzięki czemu będzie można wykorzystać daną strategię również w innym projekcie. Po podaniu komendy AUTO lub przyciśnięciu ikony zostaje wyświetlone okno Autorouter Setup (rys. 33), w którym określamy parametry sterujące pracą autoroutera. Działanie jego składa się ogólnie z trzech części, z których każdą można osobno włączyć lub wyłączyć: Busses – jako pierwsze zostają poprowadzone ścieżki magistral. Dla autoroutera magistralami nie są sygnały określone na schemacie jako magistrale, lecz połączenia, które można poprowadzić na płytce w kierunku pionowym lub poziomym. Jeżeli dla żadnej warstwy nie zostanie określony preferowany kierunek, to autorouter tę część pominie. Route – główna część, w której program łączy wszystkie elementy ścieżkami. W tym zostaje umieszczona duża liczba przelotek, co jest spowodowane próbą utworzenia 100% połączeń występujących w projekcie. Optimize – na zakończenie można uruchomić dowolną liczbę procesów optymalizujących, których parametry są tak dobrane, aby zminimalizować liczbę przelotek oraz wygładzić poprowadzone już ścieżki. Optymalizacja usuwa jednorazowo tylko jedną ścieżkę, po czym próbuje ją ułożyć na nowo ze zmienionym kształtem. Liczba procesów optymalizacji musi zostać ustalona na początku, przed startem autoroutera. Późniejsza, dodatkowa optymalizacja nie jest możliwa, ponieważ po wykonaniu pracy autorouter nie może zmienić kształtu istniejących już ścieżek. Optymalizacja nie dotyczy więc ścieżek umieszczonych wcześniej przez projektanta lub przez poprzednią, zakończoną sesję autoroutera. Przyjrzyjmy się teraz dokładniej oknu sterującemu pracą autoroutera. Składa się ono z kilku zakładek. W pierwszej – General – mamy możliwość modyfikacji ra-

106

stra używanego przez autorouter, określenia kształtu stosowanych przelotek, możemy również wczytać lub zapisać plik z ustawieniami autoroutera. W lewej części okna możemy zmienić preferowany kierunek rozmieszczenia ścieżek osobno dla każdej warstwy. Ponieważ Eagle w wersji light, której używamy z powodu łatwej dostępności (i braku konieczności płacenia za licencję), pozwala na projektowanie płytek maksymalnie dwustronnych, w polu tym znajdują się tylko warstwy Top oraz Bottom. Mamy możliwość wyboru jednego z następujących kierunków: – poziomy | pionowy / pod kątem 45 stopni \ pod kątem 135 stopni * brak preferowanego kierunku N/A warstwa wyłączona (program nie poprowadzi na niej żadnych ścieżek) W p r z y p a d ku p ł y t e k j e d n o stronnych składających się jedynie z elementów przewlekanych, uaktywniamy jedynie dolną warstwę płytki – Bottom. Jeżeli używamy elementów SMD to, w zależności od ich umieszczenia na płytce, należy ustalić preferowany kierunek na pionowy lub poziomy. Następna zakładka: Busses pozwala na zdefiniowanie parametrów prowadzenia magistral. W jej lewej części –Layer Costs – mamy możliwość zdefiniowania warstwy, na której preferujemy prowadzenie połączeń. Jeżeli dla dolnej warstw wpiszemy zero, a dla górnej inną większą wartość, program będzie próbował poprowadzić ścieżki tylko na warstwie dolnej. Możliwości tej możemy użyć, gdy przykładowo ze względów ekonomicznych lub technologicznych (będziemy sami trawili płytkę) chcemy wykonać płytkę jednostronną, jednakże stopień jej skomplikowania może na to nie pozwolić. Program będzie próbował wtedy wszystkie połączenia poprowadzić po jednej stronie, na drugiej znajdzie się jedynie mała ich liczba. Póżniej, już na płytce jednowarstwowej, możemy je zastąpić mostkami. W środkowej części okna mamy dostęp do określenia kolejnych parametrów. Mimo, iż wartości wpisywane mogą zawierać się od 0 do 99, to używanie całego przedziału nie zawsze jest sensowne. Dlatego

przy opisie poszczególnych parametrów zostaje podany zakres wartości zalecany przez producenta: Via (0...99) – ma wpływ na liczbę przelotek. Wpisanie niewielkiej wartości powoduje wstawienie dużej liczby przelotek. Jeżeli wpisana zostanie duża wartość, autorouter będzie próbował unikać przelotek, jednakże ścieżki mogą zostać umieszczone pod innym niż preferowanym kierunkiem. Generalnie należy użyć małych wartości przy początkowym prowadzeniu ścieżek (Buses, Route), a dużych podczas optymalizacji. NonPref (0...10) – prowadzenie ścieżek w innym niż preferowany kierunku. Jeżeli wpiszemy wartość ”99”, to, na danej płaszczyźnie ścieżki będą prowadzone tylko i wyłącznie w zadanym kierunku. Możliwości tej można użyć tylko wtedy, gdy jesteśmy w pełni pewni że potrzebujemy takiego właśnie zachowania. ChangeDir (0...25) – określa częstotliwość zmian kierunku prowadzonej ścieżki. Przy małej wartości ścieżka na wiele zagięć, dla dużej jest w miarę prosta. OrthStep, DiagStep – wprowadza zasadę, że przeciwprostokątna w trójkącie prostokątnym jest krótsza niż suma obu przyprostokątnych. Wartości domyślne wynoszą odpowiednio 2 oraz 3, co powoduje, że program wybiera kreślenie w kierunku przeciwprostokątnej. Zaleca się zachowanie szczególnej ostrożności podczas zmiany tych parametrów. ExtdStep (0...30) – powoduje unikanie kawałków ścieżek, przebiegających pod kątem 45 stopni względem kierunku preferowanego. Wpisanie małej wartości pozwala autorouterowi na ich kreślenie, duża wartość ich zabrania. Współpracuje z parametrem mnExtdStep (opisanym dalej). Praktycznie jego działanie objawia się przebiegiem zagięć ścieżki. Jeżeli parametr mnExtdStep jest ustawiony na 0 oraz ExtdStep ma wartość 99, to zagięcia ścieżek będą zawsze przebiegać pod kątem 90 stopni. Jeżeli zostaną nadane im inne wartości, to w zagięcie zostanie wprowadzony krótki kawałek ścieżki, przebiegającej pod kątem 45 stopni. BonusStep MalusStep (1…3) – wzmacnia różnicę pomiędzy dobrymi (Bonus) oraz złymi (Malus)

Elektronika Praktyczna 9/2006

KURS obszarami płytki. Duże wartości prowadzą do silnego rozróżniania tych obszarów. Małe wartości zamazują różnice pomiędzy nimi. Parametry te powiązane są z parametrami z następnego punktu. PadImpact SmdImpact (0…10) – wspomniane w poprzednim punkcie, „dobre” oraz „złe” obszary płytki znajdują się w okolicach padów oraz pól SMD. Są to miejsca w których program chętnie prowadzi ścieżki, lub raczej od tego się wstrzymuje. „Dobre” obszary przebiegają wzdłuż preferowanych kierunków, „złe” prostopadle do nich. Powoduje to, iż odprowadzenia od pól lutowniczych (padów) oraz pól SMD przebiegają zgodnie z kierunkiem preferowanym. Zmieniając wartość opisywanych parametrów mamy wpływ na długość pierwszego segmentu ścieżki, od pola lutowniczego (lub SMD) do pierwszego zagięcia. BusImpact (0...10) – powoduje rysowanie możliwie prostych, pozbawionych zagięć ścieżek. Ma wpływ na działanie autoroutera jedynie w czasie kreślenia Busses. Wpisanie małej wartości powoduje kreślenie prostych połączeń pomiędzy punktem startowym, a końcowym. Małe wartości pozwalają na stosowanie dużej liczby zagięć. Hugging (0...5) – określa szerokość odstępów pomiędzy ścieżkami równoległymi. Wpisanie dużej wartości powoduje, że przebiegają one w miarę blisko siebie, małą wartość powoduje wprowadzenie pomiędzy nimi większych odstępów. Polygon (0...30) – mała wartość powoduje że autorouter prowadzi ścieżki również w obszarach poligonów. Występuje wtedy duże prawdopodobieństwo, iż polygony te zostaną pocięte na mniejsze wysepki. Po wpisaniu dużej wartości, praktyka ta jest w miarę możliwości unikana. Avoid (0...10) – ma wpływ na unikanie regionów, z których w wyniku operacji Ripup, zostały już usunięte ścieżki. Wysoka wartość powoduje, że autorouter unika ich, niska – mniej. Wartość ta używana jest jedynie na zakładce Route. Po prawej stronie zakładki Busses znajdziemy jeszcze kontrolkę Active. Dzięki niej określić możemy czy autorouter dany krok wykona, czy też nie. Poza tym znajdują się tam jeszcze dodatkowe parametry konfigurujące pracę autoroutera:

Elektronika Praktyczna 9/2006

Via (0...30) – ogranicza maksymalną liczbę przelotek, jaką można umieścić na jednej ścieżce. Segments (0...9999) – określa maksymalną liczbę segmentów z jakiej może się składać jedna ścieżka. MnExtdStep (0...9999) – określa liczbę kroków, które bez wpływu parametru ExtdStep mogą przebiegać pod kątem 45 stopni do kierunku preferowanego. Następne zakładki w oknie Autorouter Setup kierują krokiem Route oraz dowolną liczbą procesów optymalizacyjnych, z nazwami rozszerzonymi o kolejne ich numery. Do wprowadzenia nowej lub usunięcia istniejącej już optymalizacji służy przyciski Add oraz Del. Każdą optymalizację możemy naturalnie włączyć lub wyłączyć przy pomocy kontrolki Active. Na zakładce Route znajdują się jeszcze dodatkowe parametry mające wpływ na mechanizm Ripup/Retry. Wpisane w te pola wartości domyślne są wynikiem kompromisu pomiędzy efektywnością autoroutera, a czasem jaki będzie mu potrzebny na wykonanie połączeń. RipupLevel – parametr ten określa maksymalną liczbę ścieżek, które można w jednym kroku Ripup rozłączć. RipupSteps – maksymalna liczba zagnieżdżeń procesu Ripup. Ripuptotal – określa jak wiele ścieżek może być w danej chwili rozłączonych. Jeżeli któryś z tych parametrów zostanie przez autorouter przekroczony, przerywa on dla danej ścieżki proces Ripup, po czym przywraca stan początkowy. Ścieżka zostaje uznana jako niemożliwa do pociągnięcia i program zabiera się za rozrysowywanie następnego sygnału. Czasami drobna zmiana któregoś z wyżej opisanych parametrów ma olbrzymi wpływ na wygląd gotowej płytki. Dlatego producent zaleca stosowanie wartości domyślnych, zostały one określone na podstawie wieloletnich doświadczeń pracowników firmy CadSoft i powinny zapewnić najlepsze wyniki. Warto jednak z ustawieniami tymi poeksperymentować. Można dzięki temu dostosować płytkę do naszych wymagań, oraz dokładniej poznać wpływ poszczególnych parametrów na działanie programu. Gdy określone zostały już wszystkie potrzebne parametry, mo-

żemy przystąpić do uruchomienia autoroutera. Mamy dwie możliwości. Pierwsza pozwala na kreślenie tylko wybranych połączeń, druga – wszystkich. W przypadku pierwszej klikamy na przycisk Select po czym zaznaczamy interesujące nas sygnały, lub wpisujemy ich nazwy z klawiatury. Ostatecznie przyciskamy ikonkę GO . Jeżeli chcemy aby zostały połączone wszystkie sygnały, wystarczy przycisnąć OK. Postęp pracy jest na bieżąco wskazywany w listwie statusu u dołu ekranu. W każdej chwili możemy przerwać działanie autoroutera przyciskając ikonę STOP . Jeżeli chcielibyśmy kontynuować przerwaną pracę, wystarczy uruchomić autorouter ponownie. W otwartym wtedy okienku (rys. 33) nie można zmienić żadnych parametrów. Kontrolka Continue existing job decyduje czy będziemy kontynuować przerwaną pracę, czy chcemy rozpocząć nową, z nowymi parametrami. Ponieważ proces automatycznego kreślenia ścieżek czasami może trwać wiele godzin, co 10 minut są zapisywane postępy pracy. Tak więc w przypadku zawieszenia komputera lub zaniku napięcia, zostanie utracone maksimum 10 minut pracy. Po ponownym załadowaniu projektu wystarczy zaznaczyć kontynuację pracy autoroutera. Jeżeli program nie zdoła poprowadzić wszystkich ścieżek, pomocnym może okazać się skontrolowanie i ewentualne zmniejszenie jeżeli jest to możliwe następujących wielkości: – raster autoroutera oraz rozmieszczenia elementów, – minimalne szerokości ścieżek oraz odstępy pomiędzy nimi, – średnice przelotek. Po zakończeniu pracy autoroutera należy dokładnie przyjrzeć się płytce i poprawić ewentualne niedociągnięcia oraz poprowadzić ścieżki, których nie udało się położyć automatycznie. Po tych zabiegach płytka jest już praktycznie gotowa, musimy ją jeszcze skontrolować testem DRC. Po poprawieniu wszystkich wskazanych błędów możemy uznać proces projektowy za zakończony i zająć się wykonaniem dokumentacji produkcyjnej, zostanie to opisane w jednej z najbliższych części artykułu. inż. Henryk Wieczorek [email protected]

107

KURS

Kurs obsługi EAGLE, część 6 Wszystkie elementy z których składa się projekt są pobierane z bibliotek. Dzięki możliwości tworzenia własnych elementów bibliotecznych program EAGLE zyskuje na elastyczności. Można zaprojektować bowiem elementy niestandardowe oraz elementy wprowadzone niedawno na rynek. W tym odcinku kursu zaczynamy prezentację sposobu tworzenia nowych elementów bibliotecznych. Jako przykład wybrano model diody, dla której zaprojektujemy dwie różne obudowy. W czasie rysowania schematu, symbole elementów, które chcemy umieścić w projekcie pobieramy z bibliotek. Ponieważ EAGLE pracuje bez pomocy netlist, do każdego symbolu są od początku przyporządkowane jedna lub kilka obudów (w zależności od technologii, przykładowo przewlekana lub SMD). Użyte symbole, wraz z odpowiadającymi im obudowami są zapisywane w pliku ze schematem. W przypadku późniejszego przekazanie schematu innej osobie lub firmie, która może zająć się projektowaniem płytki, nie musimy dołączać bibliotek. W czasie instalacji programu, wraz ze wszystkimi niezbędnymi plikami kopiowane są również standardowe biblioteki. Zawierają one tysiące elementów. Może się zdarzyć, że

Rys. 34.

96

jeżeli nasz projekt składa się tylko z często spotykanych elementów, to wszystkie je znajdziemy w bibliotekach i nie będziemy musieli ich tworzyć sami. Jeżeli potrzebnego nam elementu jednak nie znajdziemy, to warto zajrzeć na stronę internetową producenta EAGLE–a. Pod adresem www.cadsoft.de w dziale download, libraries znajdziemy dodatkowo, znaczną ilość najnowszych, oraz zaktualizowanych bibliotek. Ściągnięty plik należy skopiować do katalogu z bibliotekami (ewentualnie wcześniej, jeżeli to konieczne, rozpakować). Przed pobraniem elementu z nowo ściągniętej biblioteki, należy ją jeszcze dołączyć do programu poleceniem Use. Jeżeli jednak nie znaleźliśmy potrzebnego nam elementu, nie pozostaje nic innego jak go sobie stworzyć samemu. Z programem EAGLE zintegrowany jest edytor bibliotek. Można go wywołać z edytora schematu, z edytora płytki jak również z okna Control Panel. Nową b i b l i o t e kę m o ż e m y stworzyć w menu panelu kontrolnego: File>New>Library. Aby otworzyć już istniejącą bibliotekę możemy w edytorze schematu

lub płytki użyć menu Library>Open.. lub wpisać komendę Open, po czym wybrać bibliotekę którą chcemy edytować. Ten sam efekt osiągniemy przy pomocy menu panelu kontrolnego: File>Open>Library. Stwórzmy teraz nową bibliotekę. Okno edytora bibliotek (rys. 34) ma podobny wygląd oraz narzędzia jak poznany już edytor płytki oraz schematu. Pasek Action Toolbar jest wzbogacony o trzy dodatkowe elementy: Device – Reprezentuje połączenia pomiędzy poszczególnymi symbolami, oraz obudową elementu. Przyporządkowujemy tutaj poszczególne piny z symbolu (symboli), do odpowiednich padów lub pól SMD obudowy (obudów, jeżeli definiujemy kilka). Package – jest to obudowa danego elementu, czyli jego fizyczny kształt, który zostanie umieszczony na płytce. Symbol – widoczny później na schemacie, symbol danego elementu. Zazwyczaj każdy element składa się z tych trzech powyższych punktów. Wyjątkiem są elementy umieszczone na schemacie, a nie posiadające obudowy. Czyli przykładowo ramka otaczająca schemat oraz symbole zasilania. Jeżeli płytka jest projektowana bez użycia schematu, to w bibliotece wystarczy umieścić

Elektronika Praktyczna 10/2006

KURS

Rys. 35.

tylko obudowy danych elementów, pomijając Symbol oraz Device. Opis edytora bibliotek przeprowadzimy na przykładzie diody, którą zdefiniujemy w dwóch obudowach: przewlekanej – 1N4007, oraz SMD – SM4007. Rozpoczniemy od narysowania obudowy. Po przyciśnięciu ikonki Package ukaże się okienko, w którym wyszczególnione są wszystkie obudowy zdefiniowane w danej bibliotece (rys. 35). Ponieważ nie mamy jeszcze żadnej, okienko to jest puste. Przyciski Dev, Pac oraz Sym pozwalają nam na przełączanie się pomiędzy edycją połączeń, obudowy i symbolu. W pole New wpiszmy nazwę obudowy którą chcemy wykonać, wpiszmy przykładowo: DIODA–400mil. Po przyciśnięciu OK zostaniemy zapytani, czy chcemy utworzyć nową obudowę? Potwierdzamy klikając OK. Zostaje otwarty edytor obudowy (rys. 36), który do złudzenia przypomina edytor płytki. Nie bez powodu zresztą, przecież kształt,

Rys. 36.

Elektronika Praktyczna 10/2006

który za chwilę narysujemy zostanie umieszczony właśnie na płytce. Następnie musimy ustawić sensowny raster (Grid). Dla elementów przewlekanych stosuje się zazwyczaj 50 mils. Aby nasz element m o ż n a b y ł o j a ko ś podłączyć, musimy umieścić jego pola lutownicze. Dokonujemy tego wpisując ko m e n d ę Pa d , l u b przyciskając ikonkę Rys. 37. znajdującą się po lewej stronie na pasku Commands. Na pasku Parameters pojawiły się nowe elementy, dzięki którym możemy zmienić wygląd punktu lutowniczego. Po kolei od lewej, możemy zmienić kształt (shape), średnicę zewnętrzną, średnicę otworu wierconego oraz kąt, pod którym pad ma zostać obrócony. Średnica zewnętrzna, jeżeli to możliwe, powinna być zawsze ustawiona na Auto. Dzięki temu będzie ona ustalona globalnie, na podstawie parametrów ustalonych w DRC. Pad możemy ustawić pod dowolnym kątem, wystarczy tylko go wpisać w okienko Angle i potwierdzić, poprzez Enter. Ustalmy następujące parametry: Kształt – Octagon, Diameter – auto, Drill – 44 mil co odpowiada ok 1,12 mm, Angle 0. Po czym umieśćmy dwa pady w punktach o współrzędnych (–200,0) mil oraz (200.0) mil (rys. 37). Środek układu współrzędnych (0,0) powinien znajdować się zawsze na środku naszego elementu, jest on jego punktem bazowym. Reguła ta jest szczególne ważna w przypadku elementów SMD. Używając komendy Name nadajmy lewemu pinowi nazwą K (katoda), a prawemu A (anoda). W przypadku bardziej skomplikowanych obudów, o większej liczbie wyprowadzeń, pomocnym może się okazać wyświetlenie nazw pinów. Dokonujemy tego w menu Options/ Set.../Misc zaznaczając okienko Display pad names.

Następnie narysujemy obrys naszego elementu. Dokładność odwzorowania rzeczywistego wyglądu zależy jedynie od nas, od czasu, który możemy na to poświęcić oraz ewentualnie od wymagań, które zostały nam postawione. Aby obrys był w miarę dokładny, można ustawić mniejszy raster lub przełączyć go na metryczny (np. 0,1 mm). Do rysowania użyjemy jednej z następujących komend: WIRE, ARC, CIRCLE, RECT lub POLYGON. Zaleca się stosowanie linii o grubości 6 mil (0,152 mm). Fragmenty, które powinny być widoczne na płytce, rysujemy na płaszczyźnie 21 tPlace uważając, aby nie przysłonić pól lutowniczych. Jeżeli chcielibyśmy narysować wyprowadzenia elementów, leżące na polach lutowniczych, rysujemy je na płaszczyźnie 51 tDocu. W czasie wykonywania dokumentacji płytki, do wydruku płaszczyznę tę włączymy, natomiast w czasie tworzenia plików gerbera wyłączymy. Na płytce będziemy mieli więc wolne pola lutownicze, pozbawione farby z opisu elementów. Natomiast na papierowym wydruku przedstawiony zostanie cały element, razem z wyprowadzeniami. Dokładny kształt elementu oraz jego wymiary możemy znaleźć w jego nocie katalogowej. Znajdziemy tam również informacje na temat grubości wyprowadzeń, według których określamy średnicę pól lutowniczych. Ponieważ wyprowadzenia obudowy DO–41 mogą mieć maksymalną średnicę 0,86 mm, ustalony przez nas wymiar otworu pola lutowniczego (1,12 mm) nie jest za duży jak i nie za mały i dioda pasuje w sam raz. Naszą obudowę należy jeszcze zaopatrzyć w teksty, opisujące ele-

97

KURS ment przez nią symbolizowany. Użyjemy do tego komendy TEXT . W miejscach, gdzie na płytce powinna pojawić się aktualna wartość, oraz nazwa naszej diody umieszczamy następujące teksty: >NAME – na płaszczyźnie 25 tNames >VALUE – na płaszczyźnie 27 tValues

Wysokość czcionki jest zależna od wielkości elementu, w naszym przypadku powinna wynosić 50…70 mil. Parametr Ratio charakteryzujący grubość pisma, ustalmy na 8 lub 10%. W przyszłości, na płytce można zmienić położenie tych tekstów, używając komendy SMASH, która „odklei” je od obudowy i można je będzie przesunąć w dowolne miejsce za pomocą komendy MOVE. Podobnie będziemy mogli zmienić wielkość oraz grubość liter, czcionkę oraz płaszczyznę, na której leży tekst. Kolejną czynnością jest poprowadzenie przez całą obudowę obszaru zakazanego dla innych elementów. Dzięki temu, późniejszy test DRC znajdzie elementy, które na siebie zachodzą lub są rozmieszczone zbyt blisko siebie. Obszary te rysujemy na

98

płaszczyźnie 39 tKeepout używając poznanych wcześniej narzędzi. Ostatnim już elementem jest zamieszczenie krótkiego opisu elementu. Dokonujemy tego klikając na Description w dolnej części ekranu. Może się zdarzyć, iż pole to jest niewidoczne, należy je wtedy „wyciągnąć” przesuwając belkę dzieląca ekran na dwa pola: górne – główne, oraz dolne – opisu. Można Rys. 38. również wpisać z klawiatury description, po czym zostanie otwarte okno, w którym wpiszemy niezbędny opis. EAGLE dopuszcza wpisywanie znaków formatujące tekst, odbywa się to w formacie Rich– –Text, ma on składnię podobną do HTML. Przykładowo DO–41 powoduje wytłuszczenie tekstu DO–41. Dokładny opis formatowania tekstu jest umieszczony w pomocy programu pod hasłem Rich

Text. Wystarczy jeszcze tylko naszą bibliotekę zapisać pod dowolną, odpowiadającą nam nazwą, w naszym przypadku Eagle–5.lbr. Widok gotowej obudowy przedstawiony jest na rys. 38. Aby uwidocznić różnice pomiędzy płaszczyznami tPlace a tDocu, ta druga ma zmieniony kolor na pomarańczowy. Inż. Henryk Wieczorek [email protected]

Elektronika Praktyczna 10/2006

KURS

Kurs obsługi EAGLE, część 7 Wszystkie elementy, z których składa się projekt są pobierane z bibliotek. Dzięki możliwości tworzenia własnych elementów bibliotecznych program EAGLE zyskuje na elastyczności. Można zaprojektować bowiem elementy niestandardowe oraz elementy wprowadzone niedawno na rynek. W tym odcinku opisujemy sposób tworzenia nowych elementów bibliotecznych. Opis został przeprowadzony na podstawie konkretnego przykładu diody, której model został zaprojektowany w dwóch różnych obudowach. Na początku przyjęliśmy, że diodę zaprojektujemy w dwóch różnych obudowach: przewlekanej oraz SMD. Musimy więc zaprojektować jeszcze jedną obudowę, tym razem przystosowaną do montażu powierzchniowego – SMD. Odpowiednikiem diody 1N4007 jest SM4007 w obudowie DO–213AB. Proces tworzenia obudowy SMD jest praktycznie identyczny jak przewlekanej. Jedyną różnicą jest to, że w miejsce padów użyjemy pól SMD. Rozpoczynamy identycznie jak ze zwykłą obudową: klikamy na Package, po czym w okienku New wpisujemy DO213AB. Potwierdzamy przez OK, w następnym okienku potwierdzamy chęć utworzenia nowego elementu. Zostaje otwarte okno edytora, w którym to możemy rozpocząć już rysowanie naszej obudowy. W przypadku elementów SMD, których to obudowy mają zazwyczaj mniejsze wymiary, warto ustawić raster na 5 lub nawet na 2,5 mil. Po wydaniu komendy SMD (lub kliknięciu ikonki ) na pasku Parameters Toolbar mamy dostęp do elementów decydujących o kształcie pól SMD (rys. 39). Parametry te możemy zmienić przed położeniem pola, lub później przy pomocy komendy Change. Mamy wpływ na następujące elementy: Layer – płaszczyzna, na której umieszczamy SMD. W przypadku elementów bibliotecznych, wybieramy zawsze stronę górną płytki: 1 Top nawet, jeżeli element ma zostać umieszczony na stronie dolnej. W czasie projektowania płytki, jeżeli chcemy przełożyć element na drugą stronę, używamy polecenia MIRROR.

Rys. 39.

108

Po jego wydaniu wszystkie elementy skojarzone z obudową, znajdujące się na płaszczyznach rozpoczynających się na t... (21, 23, 25, 27...) zostają przełożone na odpowiadające im płaszczyzny rozpoczynające się na b... (22, 24, 26, 28...). Size – wielkość pola. Możemy wybrać jedną z dostępnych, lub kliknąć na pole i wpisać z klawiatury potrzebną nam wartość. W przypadku naszej diody wpisujemy wartość 100x60 mil (2,54x1,524 mm). Roundness – określa stopień zaokrąglenia rogów pól SMD. Najlepiej ustawić go na 0 % dzięki temu zaokrąglenie pól możemy określić globalnie w ustawieniach DRC. Rotation – kąt, pod którym pole jest obrócone. Możemy wpisać praktycznie dowolną wartość z dokładnością do jednego miejsca po przecinku. Połóżmy więc na płaszczyźnie 1–Top dwa pola o wymiarach 100x60 mils i kącie 90 stopni. Jedno w miejscu o współrzędnych (–100,0), drugie (100,0). Kolejne czynności są identyczne jak przy tworzeniu obudowy elementu przewlekanego, nie będą więc powtórnie opisane. Warto zaznaczyć, że w przypadku miniaturowych elementów SMD, może się okazać, iż na płytce nie ma już miejsca na narysowanie kształtu elementu. Należy wtedy umieścić go w całości na płaszczyźnie 51 tDocu. Widok gotowej obudowy przedstawiono na rys. 40. Gdy uporaliśmy się Rys. 40. już z obudowami należy stworzyć symbol, przedstawiający element na schemacie. Klikamy na

ikonkę Symbol , po czym w okienku New wpisujemy „Dioda” Po potwierdzeniu otwiera się okno edytora symboli, jest ono praktycznie identyczne z edytorem schematów. Pierwszą czynnością jest ustawienie rastra. Jak wspomniano w czasie opisu edytora schematów, aby zapewnić pewne połączenie pomiędzy elementami, piny symboli w bibliotekach są rozmieszczone w rastrze 100 mils, i taki właśnie ustawimy. Następnie umieścimy końcówki naszej diody. Do tego celu służy polecenie Pin . Po jego aktywowaniu, na pasku Parameters Toolbar pojawiają się elementy dzięki którym możemy zmienić jego parametry (rys. 41). Jak w większości przypadków, w czasie pracy z programem Eagle parametry możemy zmienić przed położeniem pinu lub później przy pomocy polecenia Change. Ikony realizują następujące zadania: Orientation – pierwsze cztery, pozwalają na zmianę kierunku pinu. Alternatywnie można ją zmienić klikając prawym klawiszem myszy, w momencie, gdy pin jest podwieszony do kursora. Function – określa sposób przedstawienia pinu. Do wyboru mamy: brak określonej funkcji, symbol negacji, wejście zegarowe, zanegowane wejście zegarowe. Length – określa długość pinu. Do wyboru mamy (0, 100, 200, 300) mils. Pin jest symbolizowany jako linia na płaszczyźnie 94 – Symbols. W czasie kreślenia sche-

Rys. 41.

Elektronika Praktyczna 11/2006

KURS

ne

Rys. 42.

matu mamy możliwość sprawdzenia czy sygnał jest prawidłowo podłączony do pinu. Służy do tego komenda Show. Po jej uruchomieniu i kliknięciu na sygnał, zostaje on podświetlony wraz z podłączonymi do niego pinami. Jeżeli pin ma długość równą zero, to nie jest on podświetlany, z tegoż powodu zaleca się stosowanie długości różnej od zera. Visible – Określa czy opis pinu, oraz nazwa końcówki obudowy mają być widoczne, czy też nie. Położenie, oraz wielkość (60 mils) tych opisów jest sztywno określone i nie można ich później zmienić. Do wyboru mamy cztery możliwości: oba opisy wyłączone, opis końcówki włączony, opis pinu włączony, oba włączone. Direction – określa logiczny kierunek przepływu sygnałów. Parametr ten wpływa na przeprowadzany na schemacie test ERC. Przykładowo test ten wskaże błąd, jeżeli na jednym sygnale leżą jedynie same wejścia lub, gdy mamy połączonych ze sobą kilka wyjść. Poszczególne opcje mają następujące znaczenie:

Rys. 43.

Elektronika Praktyczna 11/2006

NC – niepodłączo-

In – wejście Out – wyjście I/O – wejście/wyjście OC – wyjście typu otwarty kolektor Hiz – wyjście o wysokiej impedancji Pa s – p a s y w n e (końcówki rezystorów, kondensatorów itp.) Pwr – wejścia zasilania Sup – wyjście zasilania, stosowane dla symboli masy, oraz zasilania. Swaplevel – Jeżeli w czasie projektowania symbolu, kilku pinom nadamy ten sam Swaplevel, to będzie je można na schemacie zamieniać za pomocą komendy Pinswap. Gdy podamy wartość zero, to pinu nie uda się z żadnym innym zamienić. Przykładowo w wielowejściowej bramce NAND, wszystkie wejścia mają identyczne funkcje, można je więc zamienić miejscami. W przypadku diody poszczególnych końcówek nie wolno zamieniać, dlatego też otrzymują one Swaplevel równy zero. Połóżmy teraz dwa piny o następujących parametrach: Function – none, długość 100 mils, Visible – off, Direction – Pas, Swaplevel – 0. Pierwszy w punkcie (–200,0) mils i rotacji R0, drugi w punkcie (200,0) mils i rotacji R180. Następnie, przy pomocy funkcji NAME nadajemy im odpowiednie nazwy. I tak: lewemu pinowi nadajemy nazwę „K”, prawemu „A”, po czym poleceniem WIRE oraz innymi narzędziami graficznymi, kreślimy na płaszczyźnie 94 – Symbols właściwy kształt symbolu. Dla linii odchodzących od pinów, grubość ustawiamy na 6 mils, ponieważ taką samą wartość ma grubość linii symbolizująca pin. Resztę elementów kreślimy linią o grubości 10 mils. W celu wierniejszego odwzorowania symbolu możemy ustawić dokładniejszy raster. Kolejną czynnością jest wpisanie tekstów, symbolizujących nazwę oraz wartość danego elementu. Powinny one zostać umieszczone w pobliżu elementu. W tym celu na płaszczyźnie 95 – Names wpisujemy tekst >NAME, a na płaszczyźnie 96 – Values tekst >VALUE. Oba przy pomocy czcionki o wielkości 70 mils.

Rys. 44.

Na tym zakończyliśmy tworzenie symbolu. Gotowy, przykładowy symbol przedstawiono na rys. 42. Pozostało nam jeszcze tylko podłączenie symbolu do obudowy, czyli stworzenie elementu wynikowego –Device. Dokonujemy tego klikając na ikonę lub wybierając z menu głównego Library/Device... W nowo otwartym okienku (rys. 43) w polu New wpisujemy nazwę naszego elementu. Powinna ona brzmieć „?4007”. Znak zapytania symbolizuje przedrostek, który zmienia się automatycznie w zależności od obudowy. Dla diody SMD nazwa przyjmie postać SM4007, a dla diody w obudowie przewlekanej postać 1N4007. Po przyciśnięciu OK zostaniemy zapytani czy chcemy utworzyć nowy symbol: „Create new device?4007“. Potwierdzamy klikając na Yes. Po tych zabiegach zostaje otwarte okno edytora Device. Pierwszą czynnością jest wstawienie wcześniej przez nas utworzonego symbolu diody. Służy temu polecenie Add lub ikonka leżąca na pasku po lewej stronie ekranu. Z nowo otwartego okienka wybieramy potrzebny nam symbol (DIODA), po czym umieszczamy go tak, aby jego środek znajdował się w punkcie o współrzędnych (0,0). Punkt ten jest późniejszym punktem zaczepienia dla elementu na schemacie. Parametry Addlevel oraz SwapLevel są domyślnie ustawione na odpowiednio next oraz 0. W przypadku elementów składających się tylko z jednego symbolu, zaleca się pozostawienie tychże domyślnych wartości. Kolejnym elementem w oknie edytora jest komenda Name . Ma ona znaczenie jedynie w przypadku elementów składających się z większej liczby symboli. W naszym przypadku, jednego tylko symbolu, nie ma ona znaczenia, gdyż nazwa którą nadamy symbolowi i tak nie pojawi

109

KURS

Rys. 45.

się później na schemacie. W takim przypadku producent zaleca pozostawienie nazwy wygenerowanej automatycznie (G$1). Po prawej stronie okna, u dołu, znajduje się przycisk New służy on do dołączenia do elementu jednej z wcześniej zdefiniowanych obudów. Po jego przyciśnięciu zostaje otwarte nowe okienko, w którym to możemy wybrać interesujący nas wariant obudowy. Wybierzmy DO213AB, po czym w okienku Variant Name wpiszemy SM. Jeżeli tworzymy element tylko z jednym wariantem obudowy, okienko to możemy zostawić puste. Potwierdzamy klikając OK. W ten sam sposób dołączymy również drugą obudowę (DIODA–400MIL), otrzyma ona jednak nazwę 1N. Pod New znajduje się kolejny przycisk Prefix. Pozwala on na określenie przedrostka nazwy danego elementu. W czasie dokładania elementów do schematu, są one automatycznie numerowane z wykorzystaniem prefiksu, który możemy sztywno określić. W naszym przypadku, po przyciśnięciu pola Prefix w nowo otwartym okienku wpisujemy D, po czym potwierdzamy przez OK. Kolejnym parametrem, który możemy zmienić jest Value. Jeżeli zaznaczymy On, wartość naszego elementu będziemy mogli dowolnie zmieniać na schemacie. Jest to przydatne dla rezystorów, kondensatorów oraz innych tego typu elementów. Dla półprzewodników nale-

Rys. 46.

110

ży zastosować wartość off. Powoduje to przypisanie elementowi na schemacie nazwy zgodnej z Device–name uzupełnionej o rozszerzenia z wariantu obudowy oraz technologii. Kolejnym przyciskiem jest Connect służy on do połączenia odpowiednich pinów symbolu z odpowiadającymi im padami obudowy. Po jego przyciśnięciu zostaje otworzone okno, w którym dokonujemy właściwych połączeń (rys. 44). W lewym oknie (Pin) zaznaczamy G$1.A, po czym w środkowym (Pad) zaznaczamy A. Po przyciśnięciu pola Connect zaznaczony pin oraz pad zostaje przeniesiony jako para do okna prawego (Connection). Klikając na pola Name, Pin, Pad możemy zmienić kolejność, w której są wyświetlane poszczególne elementy. Następnie wprowadzamy kolejne (w naszym przypadku ostatnie) połączenie pomiędzy G$1.K, a K. Jeżeli wkradł się nam błąd możemy niewłaściwe połączenie rozłączyć zaznaczając je, po czym klikając na przycisk Disconnect. Jeżeli oba połączenia są gotowe i nie mamy żadnego błędu, to możemy zamknąć okno klikając na OK. Opisaną procedurę należy powtórzyć dla drugiego wariantu obudowy. W oknie Connect jest wtedy aktywna funkcja Copy from pozwala ona na skopiowanie połączeń z innej wersji obudowy. Ostatnią już czynnością jest podanie opisu naszego elementu. Na schemacie, w czasie szukania elementów, program przeszukuje również tenże opis. Opis ten wprowadzamy w oknie powstałym po wydaniu komendy Description lub klikając to pole w dolnej, lewej stronie okna edytora. Tekst możemy formatować w sposób opisany wcześniej (Rich– –Text). Okno z gotowym elementem przedstawiono na rys. 45. Aby naszą bibliotekę można było użyć przy kreśleniu schematu oraz (lub) płytki, należy ją wcześniej dołączyć do projektu. W tym celu w jednym z powyższych edytorów użyjemy komendy Use. Możemy również w menu głównym wskazać Librar y/Use... Następnie należy wybrać potrzebny nam plik.

Jeżeli biblioteka została dołączona już wcześniej, a my dokonaliśmy w niej zmian lub dodaliśmy do niej nowe elementy. To aby zmiany te były widoczne w projekcie musimy bibliotekę tą zaktualizować. Służy temu polecenie Update. Polecenie to możemy również wskazać w menu głównym Library/Update... W katalogu ULP oraz na stronie internetowej producenta: www.Cadsoft.de można znaleźć sporą liczbę programików ULP, które wspomagają tworzenie bibliotek. Między innymi można tam znaleźć parę wersji programiku exp–project–lbr. Wersja dołączona standardowo do programu nosi nazwę exp–project–lbr.ulp. Programikiem tym możemy eksportować do bibliotek elementy ze schematu lub projektu płytki. Jeżeli zostanie on uruchomiony z edytora płytki, powstanie biblioteka zawierająca jedynie obudowy elementów. Jeżeli uruchomimy go w edytorze schematów, powstanie kompletna biblioteka zawierająca obudowy, symbole oraz połączenia pomiędzy nimi – Devices. Okno główne programiku przedstawiono na rys. 46. Jest ono wyposażone w parę przełączników dzięki którym możemy zmienić główne parametry. Przede wszystkim możemy określić czy wszystkie elementy mają zostać umieszczone w pojedynczej bibliotece, czy też każdy w osobnej. Następnie możemy określić czy nazwy elementów w nowej bibliotece mają być rozszerzone o nazwy biblioteki z których one pierwotnie pochodzą, czy też nie. Pracę programiku rozpoczynamy klikając na przycisk Collect data po czym następuje zebranie informacji o wszystkich elementach znajdujących się w projekcie. Czas tego procesu jest uzależniony od wielkości projektu oraz od szybkości naszego komputera. Gdy wszystkie dane zostaną zebrane klikamy na przycisk Create library. Zostaje otwarte okno edytora bibliotek, po czym następuje import wszystkich elementów. Po zakończeniu biblioteka jest zapisywana automatycznie w katalogu, w którym znajduje się pierwotny projekt. Przyjmuje również jego nazwę z rozszerzeniem *.lbr. Na tym kończymy kolejny odcinek naszego kursu. Za miesiąc opiszemy tworzenie dokumentacji niezbędnej przy produkcji. Między innymi opiszemy tworzenie plików Gerber za pomocą procesora CAM. inż. Henryk Wieczorek [email protected]

Elektronika Praktyczna 11/2006

KURS

Kurs obsługi EAGLE, część 8 Dzisiejszy – przedostatni – odcinek kursu poświęcamy eksportowi danych z programu Eagle. Otrzymane w ten sposób pliki są niezbędne do wyprodukowania zaprojektowanych płytek, jak również w celach udokumentowania wykonanego projektu. Przyjrzymy się dokładniej CAM–procesorowi, dzięki któremu zostaną wygenerowane pliki w formacie gerbera. Utworzymy pliki w formacie Excellon zawierające informacje na temat wierconych otworów. Opiszemy również narzędzie pozwalające na zobrazowanie płytki w postaci 3D, pod dowolnym kątem oraz z oświetleniem. W kilku poprzednich częściach cyklu opisaliśmy edytor płytek drukowanych. Teoretycznie mamy już gotową, poprawnie zaprojektowaną płytkę. Nie jest to jednak koniec pracy z programem EAGLE. Nasza płytka istnieje jedynie jako plik zapisany na dysku twardym komputera. Aby wynik naszej pracy można było wziąć w rękę i wlutować poszczególne elementy, musimy płytkę wyprodukować. Technologia produkcji płytek jest podzielona na kilka etapów. Produkcja przemysłowa płytki dwuwarstwowej, w zależności od technologii przebiega w dużym skrócie następująco: – czyszczenie laminatu, – wiercenie otworów, – tworzenie przelotek łączących obie strony (metalizacja), – pokrywanie substancją światłoczułą, – naświetlanie, – wywoływanie, – trawienie, – pokrywanie maską lutowniczą, – pokrywanie pól lutowniczych związkami ułatwiającymi lutowanie (cynowanie lub złocenie), – nanoszenie, za pomocą sitodruku opisu elementów oraz innych nadruków. Jeżeli zdecydujemy się na wyko-

Elektronika Praktyczna 12/2006

nanie płytki samemu, w domowych warunkach, godna polecenia jest metoda fotochemiczna. Przy użyciu laminatu pokrytego już wcześniej powłoką światłoczułą, produkcja płytki ogranicza się praktycznie tylko do czterech etapów: – naświetlanie płytki, – wywoływanie, – trawienie, – wiercenie. Niezależnie od tego, jaka metoda zostanie wybrana, musimy przygotować dokumentację, dzięki której naświetlimy płytkę. Dokumentację tę możemy również wysłać firmie, która podejmie się produkcji naszej płytki. Rozpocznijmy od opisu funkcji drukowania, za pomocą standardowej drukarki zainstalowanej w systemie Windows. Drukowanie dostępne jest z poziomu każdego edytora, czyli można wydrukować schemat, płytkę, jak również elementy z biblioteki. Na początku musimy przy pomocy komendy DISPLAY określić, które płaszczyzny chcemy, a których nie chcemy umieścić na wydruku. Generalnie funkcjonuje zasada, iż wszystko co jest widoczne na ekranie, będzie również widoczne na wydruku. Wyjątkiem są linie rastra, oraz punkty bazowe tekstów. Wydruk ma zawsze postać pozytywu, czyli na białym tle ciemne obiekty. W czasie drukowania płytki nie bójmy się więc o zawartość czarnego tuszu z naboju naszej drukarki, nie wyjdzie z niej bowiem prawie

w pełni czarna strona. Po wpisaniu instrukcji PRINT lub przyciśnięciu ikony , zostaje otworzone okienko dialogowe drukowania (rys. 47). W zależności od edytora, z którego została wywołana instrukcja, wygląd okna może się nieco różnić. My zajmiemy się drukowaniem z edytora płytki. W przypadku edytora schematów, okienko dialogowe drukowania jest wzbogacone jedynie o możliwość wyboru strony schematu, którą chcemy wydrukować. W górnej części okna wyświetlona jest nazwa aktualnie wybranej drukarki oraz informacje na temat rozmiaru, a także położenia papieru. Drukarkę oraz jej ustawienia możemy zmienić za pomocą klawisza Printer... W polu Style mamy możliwość zmiany poszczególnych parametrów wydruku. Dostępne opcje mają następujące znaczenie: Mirror – powoduje lustrzane odbicie wydruku; Rotate – obraca wydruk o 90 stopni; Upside down – obraca wydruk o 180 stopni, w połączeniu z Rotate mamy możliwość obrotu o 270 stopni

Rys. 47.

103

KURS

Rys. 48.

Black – powoduje wydruk czarno–biały. Jeżeli opcja jest odznaczona, to wydruk, w zależności od drukarki, jest kolorowy lub w różnych odcieniach szarości; Solid – powoduje, że wszystkie elementy na wydruku są całkowicie wypełnione, bez względu na to, jaki został wcześniej ustalony wzór (wzór wypełnienia – Fillstyle możemy zmienić za pomocą funkcji Change layer properties w okienku Display). Po prawej stronie okna dialogowego drukowania mamy możliwość zmiany skali wydruku oraz określenia liczby stron, na których wydruk ma się zmieścić. Pole Page limit jest priorytetowe, program próbuje umieścić wydruk na zadeklarowanej przez nas liczbie stron, a później dopiero zwraca uwagę na ustawioną skalę. Dzięki temu nie musimy dokładnie wyliczać skali, aby schemat lub płytka zmieściła się na określonej kartce. Przykładowo, gdy dla strony A4 ustawimy limit liczby kartek na „1”, a skalę na odpowiednio dużą (powiedzmy 10), to program wydrukuje wszystko w maksymalnym powiększeniu, ale tak, aby się zmieściło na jednej kartce A4. Jeżeli zależy nam dokładnie na skali, to należy w pole Page limit wpisać wartość zero, a w pole Scale factor potrzebną skalę. Program będzie wtedy drukował w dokładnie określonej przez nas skali, na możliwie najmniejszej liczbie kartek. U dołu okna znajdziemy jeszcze przycisk Page... Gdy go klikniemy, otworzy się następne okienko dialogowe, w którym ustawimy poszczególne parametry kartki (rys. 48). W obszarze Border mamy możliwość zmiany szerokości marginesów, które pozostaną niezadrukowane. Wartości możemy wpisywać w milimetrach lub calach.

Rys. 49.

104

Jeżeli zmieniliśmy już którąś, a chcemy powrócić do ustawienia standardowego, wystarczy w określone pole wpisać „0”. Poniżej znajdują się kolejne dwa pola: Vertical oraz Horizontal. Za ich pomocą możemy określić położenie wydruku na stronie: po lewej, po prawej, na górze, na dole, lub po środku. Różne rozmieszczanie wydruku może być przydatne, gdy Rys. 50. na jednej folii chcemy wydrukować kilkukrotnie, różne płytki. W polu Calibrate możemy dopasować drukarkę do wydruków dokładnie w skali 1:1. Jest to praktycznie niezbędne w przypadku drukowania na folii, za pomocą której będziemy naświetlać płytkę. Może się zdarzyć, że aby znaleźć odpowiednią wartość trzeba będzie wykonać kilka wydruków próbnych. Wartości możemy wpisywać z dokładnością do pięciu zer po przecinku. W polu X kalibrujemy kierunek, w którym przesuwa się głowica drukarki, natomiast w polu Y kierunek, w którym przesuwa się papier. Jeżeli zaznaczymy poniżej umieszczone okienko Caption, to do wydruku zostanie dołączona linijka z informacjami o wydruku: data, czas, skala oraz ścieżka, w której znajduje się plik. Także tutaj należy uważać na dołączoną informację o skali. Jest ona bowiem zaokrąglona do czterech miejsc po przecinku i wartość 1.0000 nie oznacza, że wydruk jest dokładnie w skali 1:1, lecz przykładowo w skali 1:1,000025. Może się zdarzyć, iż będziemy potrzebowali wydruku, na którym otwory w przelotkach oraz padach będą niewidoczne. Możemy je wyłączyć w menu Options>Set...>Misc. W polu Display mode należy wtedy zaznaczyć opcję No Drills. Opisane wcześniej funkcje drukowania płytki mogą być przydatne, gdy chcemy płytkę wytrawić samemu, domowym sposobem. Jeżeli jednak produkcję płytki zlecimy firmie wykonującej obwody drukowane, musimy dostarczyć jej odpowiednich, niezbędnych do tego plików. W zależności od firmy, wystarczy czasami przesłać plik z płytką z EAGLE–a (*.brd). Jeżeli chcemy jednak, aby nasza płytka wyglądała dokładnie, tak jak ją sobie wyobraziliśmy, musimy wygenerować dane w formacie gerbera. Obecnie szeroko roz-

powszechnionym formatem danych dla fotoplottera jest Gerber–RS274X. Oprócz nich musimy wygenerować również pliki z danymi na temat otworów. Będą one niezbędne przy wierceniu płytki. Dla tych danych rozpowszechnił się format Excellon. Wszystkie wyżej wymienione pliki wygenerujemy przy pomocy zintegrowanego z pakietem CAM–processora. Jest on uruchamiany wprost z edytora płytki i generuje dane z pliku aktualnie otwartego w tym edytorze. Otwórzmy plik demo3.brd znajdujący się w katalogu ...EAGLE–4.16\ projects\examples\tutorial. Wykonamy przykładową dokumentację produkcyjną dla tej właśnie płytki. Rozpocznijmy od wygenerowania plików dla wiertarki. Ponieważ na płytce znajdują się otwory o różnych średnicach, aby wiertarka „wiedziała” jakich ma użyć wierteł, musimy na samym początku utworzyć tzw. Drill rack. W pliku tym będą umieszczone informacje na temat średnic wierteł. Firma CadSoft udostępniła programik drillcfg.ulp, który generuje potrzebny nam Drill rack. Po jego uruchomieniu zostajemy zapytani, czy w pliku wynikowym średnice mają być określone w milimetrach czy też w calach (rys. 49). Ponieważ w Polsce przyjęty jest układ metryczny i łatwiej o wiertła, których średnica jest opisana w milimetrach, zaznaczamy mm. Po kliknięciu OK przechodzimy do następnego okna, w którym są umieszczone średnice niezbędnych dla danej płytki otworów. W zależności od płytki, liczba oraz średnice wierteł mogą być różne. Dane w okienku można edytować, wystarczy kliknąć myszą, po czym potrzebne zmiany wpisać z klawiatury. Jakiekolwiek zmiany w tym oknie nie są jednak zalecane. Poza tym zostajemy ostrzeżeni, aby zmian dokonywać tylko wtedy, gdy jesteśmy pewni co

Elektronika Praktyczna 12/2006

KURS

Rys. 51.

robimy („Edit only if you are sure what you do!”). Po przyciśnięciu OK musimy podać nazwę oraz ścieżkę, gdzie Drill rack ma zostać zapisany. Kliknijmy po prostu Save i plik zostanie zapisany w katalogu, w którym znajduje się aktualnie otwarta płytka. Plik przyjmie nazwę płytki oraz rozszerzenie *.drl, czyli w naszym przypadku demo3.drl. Gdy mamy już utworzony Drill rack, możemy uruchomić CAM processor. Klikamy na ikonkę CAM , zostaje otwarte okno główne, w którym dokonamy wszystkich niezbędnych ustawień (rys. 50). Jako pierwsze zmienimy nazwę aktualnej zakładki. W polu Section wpisujemy „Otwory”. Następnie musimy określić urządzenie wyjściowe, ponieważ aktualna sekcja ma służyć wygenerowaniu danych dla wiertarki, wybieramy jako Output Device EXCELLON_RACK. Wygląd okna zmienia się w zależności od wybranego sterownika. Następnie po przyciśnięciu pola Rack wskazujemy wygenerowany wcześniej Drill rack (demo3.drl). W polu File należy podać nazwę pliku wynikowego, do którego mają zostać wpisane dane o otworach. Podajmy tylko rozszerzenie poprzedzone kropką (.drd). W ten sposób plik otrzyma nazwę aktualnej płytki i zostanie zapisany w katalogu, w którym się ona znajduje. Rozszerzenie *.drd jest zalecane przez firmę CadSoft jako standardowe rozszerzenie plików z danymi o otworach. Kolejnym polem, które musimy wypełnić jest Tolerance. Określa ono maksymalne różnice pomiędzy faktyczną średnicą wiertła, a średnicą wpisaną w pliku Drill rack. Tutaj zalecaną wartością jest 2,5% w każdym kierunku, taką też wpiszemy. W polu Offset nie wprowadzamy żadnych zmian, służy ono do „przesunięcia” punktu zerowego, od którego obliczane są koordynaty poszcze-

Elektronika Praktyczna 12/2006

gólnych otworów. Kontrolki umieszczone w kolejnym polu Style mają identyczne działanie do kontrolek z menu drukowania. Mowa tutaj o Mirror, Rotate, Upside down. Kontrolka Pos. coord nie pozwala na umieszczeniu w pliku wynikowym otworów z ujemnymi współrzędnymi. Ponieważ ujemne koordynaty prowadzą w wielu wiertarkach do błędów, kontrolka ta musi być zawsze włączona. Ostatnią kontrolką jest Optimize. Służy ona do optymalizacji drogi, jaką będzie się poruszała głowica w czasie wiercenia płytki. Opcję tę należy również zawsze aktywować. Następne w kolejności jest określenie płaszczyzn, z których zostaną pobrane dane. W przypadku otworów aktywujemy tylko płaszczyzny 44–Drills oraz 45–Holes. Żadna inna płaszczyzna nie może być aktywna! Najeżdżamy na okienko z płaszczyznami i zaznaczamy potrzebne nam 44 oraz 45. W menu Layer zaznaczamy opcję Show selected. W ten sposób w prawej części okna umieszczone są jedynie płaszczyzny aktywne. Aby wszystkie wprowadzone przez nas zmiany można było użyć również w przyszłości, zapiszemy je przy pomocy menu File Save Job... pod dowolną nową nazwą (przykładowo demo3.cam). Jeżeli nie popełniliśmy żadnego błędu, to okno CAM processora powinno teraz wyglądać tak jak na rys. 51. Zakładkę służącą wygenerowaniu pliku z danymi o otworach mamy już gotową. Musimy utworzyć jeszcze kolejne zakładki, dzięki którym wygenerujemy pliki dla fotoplotera. Klikamy na znajdujący się u dołu okna przycisk Add. Do aktualnej sesji CAM processora zostaje dodana nowa zakładka. Ma ona wszystkie ustawienia skopiowane z poprzedniej, musimy je jeszcze pozmieniać. Jako pierwsze zmienimy nazwę zakładki na „Góra“, ponieważ sekcja ta będzie się tyczyła miedzi z górnej strony płytki. Może się zdarzyć, że EAGLE nie będzie obsługiwać polskich liter, wtedy zamiast „ó” wpiszemy „o”. Następnie zmienimy urządzenie wyjściowe na GERBER_RS274X. Format ten jest bardzo rozpowszechniony i praktycznie każdy zakład produkujący płytki sobie z nim poradzi. Jego główną zaletą jest to, że tabela z przesłonami jest zintegrowana

z plikiem wyjściowym. Dzięki temu nie musimy jej wcześniej generować oraz osobno dołączać do CAM processora. Nazwę pliku wynikowego zmienimy na „.TOP#” (nie zapominajmy o kropce). Ustawienia Offset oraz Style pozostawimy bez zmian, czyli Offset jest ustawiony na zero, a w polu stylu aktywne jest tylko Pos. coord, Optimize oraz fill pads. Pozostało jeszcze aktywowanie niezbędnych płaszczyzn. Dla miedzi z górnej strony płytki są to: 1–Top, 16–Pads, 17–Vias. Wszystkie inne muszą być wyłączone! Aby nie było wątpliwości, które płaszczyzny są aktywne, podobnie jak w przypadku otworów zaznaczamy opcję Show selected w menu Layer. Podobnie jak zakładkę „Góra” musimy dołożyć jeszcze parę innych, wszystkie będą miały jako Output Device ustawiony GERBER_RS274X. Ustawienia offsetu oraz stylu pozostaną identyczne, niezmienione. Poniżej zostaną opisane w skrócie poszczególne zakładki: – miedź z dolnej strony płytki Section: „Dół”, file: „.BOT#”, aktywne płaszczyzny: 16–Bottom, 17–Pads, 18–Vias. – maska lutownicza dla górnej strony płytki Section: „Maska lutownicza góra”, file: „.LSTOP#”, tylko jedna aktywna płaszczyzna: 29– –tStop. – maska lutownicza dla dolnej strony płytki Section: „Maska lutownicza dół”, file: „.LSBOT#”, tylko jedna aktywna płaszczyzna: 30– –bStop. – opis elementów umieszczonych na górnej stronie płytki (zakładka opcjonalna, jeżeli chcemy mieć opisaną płytkę) Section: „Opis elementów góra”, file: „.PLTOP#”, aktywne płaszczyzny: 20–Dimension, 21–tPlace, 25–tNames. – opis elementów umieszczonych na dolnej stronie płytki (zakładka opcjonalna, jeżeli chcemy mieć opisaną płytkę) Section: „Opis elementów dół”, file: „.PLBOT#”, aktywne płaszczyzny: 20–Dimension, 22–bPlace, 26–bNames. – szablon do nakładania pasty lutowniczej dla górnej strony płytki (zakładka opcjonalna, jeżeli mamy elementy SMD, które mają być lutowane automatycznie) Section: „Szablon góra”, file: „.CRTOP#”, tylko jedna aktywna płaszczyzna: 31–tCream. – szablon do nakładania pasty lutowniczej dla dolnej strony płyt-

105

KURS ki (zakładka opcjonalna, jeżeli mamy elementy SMD umieszczone na dolnej stronie płytki, które mają być lutowane automatycznie) Section: „Szablon dół”, file: „.CRBOT#”, tylko jedna aktywna płaszczyzna: 31–tCream. Uff! To by było na tyle, mamy teraz jedną zakładkę dla otworów, oraz osiem następnych dla płytki. Czasami może się zdarzyć, że producent płytki będzie wymagał od nas, aby pliki zawierające dane z dolnej strony były odbiciem lustrzanym oryginału. Należy wtedy uaktywnić opcję Mirror dla odpowiednich zakładek (dół, maska lutownicza dół, opis elementów dół, szablon dół). Widok okna ze wszystkimi dziewięcioma sekcjami pokazano na rys. 52. Zanim przystąpimy do uruchomienia CAM processora na wszelki wypadek zapiszmy jeszcze owoc naszej pracy (File>Save job...). Nie pozostało nam już nic innego jak kliknąć na przycisk Process Job. Uruchamia on program i tworzy 18 plików z danymi w katalogu, w któ-

106

Rys. 52.

rym znajduje się plik z projektem płytki. Zauważmy, iż znajdujący się w rozszerzeniu znak „#” zostaje zmieniony raz na literę „x” dla pliku z danymi gerbera, a drugi raz na „i” dla pliku z informacjami dodatkowymi. Wszystkie te pliki musimy wysłać do producenta płytki. Oprócz nich wyślemy jeszcze plik demo3.drl (Drill Rack) oraz stworzony przez nas plik tekstowy w którym powinny się znaleźć następujące informacje:

– typ oraz grubość materiału bazowego (np. FR4 1,5 mm), – ilość oraz grubość warstw miedzi (np. płytka dwustronna CU 35 mm), – objaśnienie znaczenia rozszerzenia plików z danymi (np. *.TOPx – miedź górna strona płytki, *.BOTx – miedź... itd. Dla wszystkich plików). inż. Henryk Wieczorek [email protected]

Elektronika Praktyczna 12/2006

KURS

Kurs obsługi EAGLE, część 9 Ostatni odcinek kursu poświęcamy obróbce plików gerberowskich uzyskanych z Eagle’a. Jak wspominaliśmy miesiąc temu, pliki te są niezbędne do wyprodukowania zaprojektowanych płytek, jak również w celach udokumentowania wykonanego projektu. Przedstawiamy także narzędzie pozwalające na zobrazowanie płytki w 3D.

Przed wysłaniem plików produkcyjnych warto je jeszcze przejrzeć. Do tego celu potrzebujemy jeszcze przeglądarkę plików Gerber, którą to sobie ściągniemy z Internetu. Na stronie www.graphicode.com można znaleźć dobrą, darmową przeglądarkę GC–PREVUE. Aby ją ściągnąć, należy na stronie producenta podać adres swojego konta e–mail oraz parę innych informacji. Po ściągnięciu, zainstalowaniu i pierwszym uruchomieniu program powinien wyglądać mniej więcej tak, jak na rys. 53.

Rys. 53.

104

Pobieżnie opiszemy niektóre funkcje GC–Prevue. Tak więc za kolejką, u góry okna znajduje się pasek narzędziowy ze wszystkimi najczęściej używanymi funkcjami, po lewej stronie znajdują się natomiast trzy okienka. Dzięki nim mamy dostęp praktycznie do wszystkich interesujących nas elementów programu. Po kolei od góry są to Navigation View – dzięki niemu możemy bardzo efektywnie przemieszczać, powiększać oraz pomniejszać widok zawartości otwartego pliku. Poniżej znajdujące się okienko Coordinates and Selection Summary zawiera współrzędne względne i bezwzględne kursora. Przy pomocy wartości z tego okienka możemy kontrolować wymiary płytki oraz inne wielkości krytyczne (szerokość ścieżek, oraz odstępy pomiędzy nimi). Najniżej po lewej umieszczone okienko to GC Explorer. Pozwala one na importowanie plików Gerber oraz Excellon, możemy w nim również stworzyć lub edytować apertury (dla gerbera w formacie innym niż RS274X) oraz tabele ze średnicami wierteł (Drill Tables). Obsługa programu jest intuicyjna i po krótkim czasie nie będziemy mieli z nim większych kłopotów. Otwórzmy stworzone przez nas wcześniej, przykładowe pliki gerbera. W tym celu klikamy prawym klawiszem myszy na linijkę Physical Layers w oknie GC Explorera. Otworzy się

Rys. 54.

menu kontekstowe, z którego wybierzemy Import (rys. 54). To samo osiągniemy wpisując z klawiatury literą „I” (duże „i”). Odszukajmy katalog, w którym znajdują się potrzebne pliki, po czym trzymając wciśnięty klawisz Control zaznaczmy te, w których znajdują się dane w formacie Gerber (mają one rozszerzenie z literą „x” na końcu). Po przyciśnięciu klawisza Select zostanie otwarte okno, w którym możemy jeszcze zmienić format, w jakim będą odczytywane pliki oraz zaznaczyć te pliki, które mają zostać importowane. Parametr File Type musi być dla wszystkich plików ustawiony na RS–274X. Jeżeli tak nie jest (demo3.CRBOTx), należy go zmienić. Po wciśnięciu OK przechodzimy do następnego okna, w nim również wciskamy OK, po czym otwarte zostaje ostatnie okienko. Możemy poprzeglądać w nim poszczególne pliki (Previous, Next File), zmienić kolor, w którym będzie dana płaszczyzna reprezentowana. Możemy również pozmieniać kilka innych mniej lub bardziej interesujących parametrów. Okienko zamykamy klikając na OK. Od teraz wszystkie importowane pliki są umieszczone w oknie GC– –Explorer. Jeżeli chcemy, aby któraś z płaszczyzn była niewidoczna, wystarczy dany plik kliknąć prawym klawiszem myszy i w menu wybrać Hide (jeżeli ukrytą płaszczyznę chcemy mieć z powrotem widoczną, klikamy na View). Mamy już zaimportowane pliki w formacie Gerber, przydałoby się jeszcze przejrzeć plik zawierający opis wierceń. Na początek potrzebujemy plik ze średnicami wierteł. Format pliku z EAGLE nie jest niestety kompatybilny z GC–Prevue, musimy stworzyć go sami. Nie będzie to trudne, ponieważ w projekcie korzystamy z tylko trzech wierteł.

Elektronika Praktyczna 1/2007

KURS

Rys. 55.

Klikamy prawym klawiszem na linijkę Drill Tables w okienku Explorera, z menu wybieramy New Drill Table. Po lewej stronie pojawia się kwadracik. Po jego przyciśnięciu mamy dostęp do nowego pliku, klikniemy go prawym klawiszem i wybierzemy Edit. Wpisujemy potrzebne średnice na podstawie pliku demo3.drl. Po wypełnieniu, tabela powinna wyglądać jak na rys. 55. Po zamknięciu okna możemy importować plik, robimy to identyczne jak przy gerberze, jako typ wybieramy jednak NC Drill. To tyle na temat przeglądarki plików w formacie Gerber. Następnym tematem są pliki sterujące automatem do rozmieszczania elementów SMD. Jeżeli takowe potrzebujemy, uruchamiamy programik mountsmd.ulp. Następnie należy podać katalog, w którym chcemy umieścić pliki wynikowe oraz ich nazwy. Program tworzy dwa pliki tekstowe, pierwszy dla elementów znajdujących się na górnej stronie płytki (rozszerzenie *.mnt). Drugi, posiadający rozszerzenie *.mnb odnosi się dla elementów znajdujących się na stronie dolnej. Jeżeli na którejś ze stron nie ma umieszczonych elementów SMD, to plik jest pusty. Zawartość jednego z plików pokazano na rys. 56. Można w nim znaleźć następujące dane: nazwę elementu, współrzędne X i Y, kąt, pod którym dany element jest obrócony, jego wartość oraz typ obudowy. Poszczególne wartości są liczbowe oddzielone spacjami, można je więc bez problemu importować do dowolnego arkusza kalkulacyjnego. Ostatnim etapem realizacji projektu, który omówimy w naszym kursie, jest generowanie trójwymiarowego widoku płytek, stworzonych

Rys. 56.

Elektronika Praktyczna 1/2007

w edytorze PCB. Służy temu programik ULP napisany przez Matthiasa Weißera. Dla osób prywatnych jest on darmowy, a pobrać go można ze strony internetowej autora www.matwei. de. Najlepiej ściągnąć wersję instalacyjną eagle3d_1_ 04_05022006.exe (nazwa może się nieco różnić, w zależności Rys. 57. od aktualnej wersji). Po uruchomieniu, program zapy- log roboczy. Podajmy przykładowo ta nas o katalog, w którym chcemy C:\Programy\EAGLE–4.16\3D–temp. go zainstalować. Podajmy mu kata- Po potwierdzeniu przechodzimy do log ULP z naszej instalacji EAGLE–a, głównego okna sterującego, którego czyli będzie to prawdopodobnie C:\ wygląd przedstawiono na rys. 57. Programy\EAGLE–4.16\ulp\Eagle3D. Na poszczególnych zakładkach możemy zmieniać dowolne parametry, Program generuje pliki w formacie POVRay, aby przetworzyć je do między innymi są to: – Ogólne: określamy jakie elemenformatu graficznego, potrzebujemy ty mają się znaleźć na rysunku jeszcze odpowiedni program, który (elementy, ścieżki, pady SMD...). znajdziemy na stronie http://www. Czy mają być uwzględnione povray.org/download/. Aktualna werpolygony, otoczenie oraz sama sja instalacyjna dla Windows nosi płytka. nazwę povwin36.exe (w międzycza– Płytka: grubość materiału oraz sie mogła się ukazać już nowsza miedzi, a także ustawienie, czywersja). Po jego ściągnięciu należy li obrót w dowolnej płaszczyźnie go jeszcze zainstalować, co odbyXYZ. wa się w pełni automatycznie. Aby – Punkt, w którym jest umieszczonie przeszkadzać instalatorowi, we ny „aparat robiący zdjęcie”. wszystkich okienkach klikamy OK. – Światło: płytkę oświetlamy czteNo to mamy już wszystkie nierema reflektorami, możemy osobzbędne nam programy i możemy no dla każdego określić jego poprzystąpić do generowania widoków łożenie, kolor światła, intensyw3D. Na początku należy zaznaczyć, ność oraz włączyć lub wyłączyć że program ma czasami problemy cienie. z elementami posiadającymi ujemne – Kolory dla płytki, ścieżek, pól współrzędne, tak więc należy ich lutowniczych, otworów, otoczeunikać. Jeżeli takowe występują, to nia, opisu elementów oraz przemusimy całą płytkę, ze wszystkimi lotek. elementami przesunąć do dodatniej Widok płytki możemy więc zmiećwiartki układu współrzędnych. Jeżeli na płytce występują polygony, niać w szerokich granicach, proponuto muszą być one obliczone przed uruchomieniem programu ulp. Otwórzmy więc w edytorze PCB dowolną płytkę (np. demo3.brd) następnie wyliczymy polygony (RATSNEST) i uruchomimy programik 3d41.ulp. Zostanie otwarte pierwsze okienko, w którym należy podać język, w którym chcemy się komunikować. Po przyciśnięciu OK przechodzimy do następnego okna zawierającego informacje o programie i autorze. W następnym oknie możemy określić kata- Rys. 58.

105

KURS

Rys. 59.

Rys. 60.

ję poeksperymentować dla różnych parametrów. Na początek wystarczą ustawienia domyślne, na pierwszej zakładce możemy jednak kilka parametrów pozmieniać, tak jak na rys. 58. Po przyciśnięciu klawisza Create POV–File and Exit zostanie wygenerowany plik POV, który jest umieszczony w określonym przez nas katalogu roboczym. Dwukrotne kliknięcie na plik powoduje otwarcie programu POV–Ray. Przy pierw-

szym jego uruchomieniu musimy podać ścieżki dostępu do plików dołączanych przez programik ULP. Dokonujemy tego w menu Render> Edit setting/Render>Command line options (rys. 59). Po ustawieniu odpowiedniej ścieżki klikamy na klawisz Set but dont Render. Następnie ustalmy rozdzielczość, w której chcemy, aby powstał widok naszej płytki. Klikamy w lewej części menu i ustawiamy rozdzielczość 800x600 (rys. 60). Możemy już rozpocząć rendering, klikamy na ikonę Run . Jeżeli wszystkie etapy konfiguracji zakończono pomyślnie, to w nowo otwartym okienku powstaje właśnie obrazek naszej płytki. Czasami może to potrwać nawet kilka minut! Po zakończonym renderingu plik zostaje zapisany w katalogu roboczym (wcześniej przez nas określonym). Na rys. 61 pokazano przykładowy widok płytki, będący wynikiem pracy programu ulp oraz POV–Ray. Jak już wcześniej wspomniałem, aby nabrać wprawy, oraz osiągnąć pożądany rzut płytki, warto poeksperymentować z poszczególnymi ustawieniami panelu głównego programiku 3d41.ulp. Na tym kończymy nasz kurs, mam nadzieję, że Was za bardzo nie zanudziłem i że przekazałem Wam niezbędną wiedzę, dzięki której będziecie w stanie samodzielnie, przy pomocy EAGLE–a projektować obwody drukowane. Życzę udanych projektów! inż. Henryk Wieczorek [email protected]

Rys. 61.

106

Elektronika Praktyczna 1/2007