在這三篇教學(xué)系列文章中，我們介紹了CadSoft的免費熱門軟體EAGLE印刷電路板設(shè)計套件的使用方式，透過設(shè)計基本的Arduino類AVR微控制器開發(fā)板（特別是Modern Device的保羅?巴德格設(shè)計的RBBB），我們將會慢慢抓到使用這個軟件的訣竅。在第一篇文章中，我們教導(dǎo)你如何繪制電路原理圖，并且使用EAGLE內(nèi)建的電路規(guī)則檢查（ERC）來確認(rèn)原理圖的設(shè)計。在這篇文章中，我們將會教你如何建立實體的開發(fā)板并且使用真正的銅制線路來建構(gòu)迴路。

 

只要你的電路原理圖通過電器規(guī)則檢查，就可以開始淮備電路板的布線了。你可以在「設(shè)計規(guī)則檢查（Design Rule Check）」中指定規(guī)則，讓EAGLE使用特定的工具自動幫你布線。在這篇文章里，我將不會探討自動布線和手動布線的優(yōu)劣。不過試試看手動布線并多加練習(xí)，會是一個好主意，也是我們接下來要進(jìn)行的事情。

 

1. 開始

當(dāng)你淮備好后，選擇「檔案（File）」→「切換至電路板（Switch To Board）」，電腦將會詢問你是否要使用布線編輯器（Layout editor），來制作一塊新的電路板。從現(xiàn)在開始，不管在執(zhí)行哪一個步驟時，你都會需要同時開啟電路原理圖和電路圖路板這兩個視窗，EAGLE只有在兩個視窗同時開啟時才有辦法持續(xù)執(zhí)行同步化的作業(yè)。

第一次執(zhí)行布線編輯器時，你會發(fā)現(xiàn)有兩個區(qū)塊，左邊的區(qū)塊非?；靵y，而右邊的區(qū)塊則是一個長方形的工作區(qū)域，EAGLE免費版會限制你的工作區(qū)域在4” x 3.2”的范圍內(nèi)，如果你試圖將元件擺放在工作區(qū)外的話，就會跳出警示訊息。

 

在布線視窗上，黑色的線代表著實體電路板的邊界，因為我們設(shè)計的是一個真實存在的東西，所以第一步就是劃出它的真實邊界。RBBB的長和寬是分別是0.6和3.0英吋，這對必須要塞進(jìn)所有元件并空出一些位置拿來標(biāo)記的電路板來說，這幾乎是最小空間了。

 

在工具欄上選擇繪制直線的工具，并像上圖所示，在布線視窗上畫出電路板的輪廓，這樣就定義出電路板上的線路邊界了。你也可以把輪廓畫的非常複雜，只要你能牢記修邊刀（router bit）的使用限制。

 

注：就像在設(shè)計原理圖時一樣，使用網(wǎng)格（Grid）工具并保持一致的尺寸間隔是非常重要的，一般的經(jīng)驗法則：「盡可能地讓你的柵格間隔愈大愈好，直到你必須使用更精細(xì)的尺度為止。」而在布線的時候，你會需要將網(wǎng)格的尺寸設(shè)定在0.025英吋。選擇「檢視（View Menu）」→「網(wǎng)格（Grid）」，馬上動手設(shè)定網(wǎng)格的尺寸吧。
 

2. 電源回路

現(xiàn)在，將部分的元件移動到黑框內(nèi)的電路板工作區(qū)上，點擊元件上的十字交叉線來移動該元件，十字交叉線代表元件的原始位置，它們座落在屬于自己的tOrigins圖層和bOrigins圖層上。如果這些圖層沒有顯示出來的話，你將無法點擊十字交叉線來移動元件。

2.1. 如同第一篇的步驟，我們將從電源迴路開始著手，移動電源插座（Power Jack）、電壓調(diào)整器、二極體、兩個電容和輔助接頭JP1到如上圖所示的位置。事實上，它們的位置精不精確并不是非常重要的事情，你只要保持元件跟最右邊的電路板邊界距離0.9英吋就好。

 

你會發(fā)現(xiàn)黃色的線穿梭在不同的元件之間，它們代表尚未布線的連結(jié)，對應(yīng)原理圖上不同元件間的連結(jié)關(guān)系，所以當(dāng)你移動元件的時候黃色的線也會跟著移動。當(dāng)你在擺放元件時，要注意元件間的連結(jié)關(guān)系使用「旋轉(zhuǎn)（Rotate）」工具來讓連結(jié)點更接近、更容易布線。舉例來說，我們可以將這邊的二極體轉(zhuǎn)一個方向來縮短和47μF電容間的連結(jié)距離。

2.2.  一般來說，先把所有元件放置定位再來布線是個不錯的想法，但是在現(xiàn)在這個例子里，我們可以隨著進(jìn)度一邊定位一邊布線。選擇「手動布線（Route Manually）」工具，并選擇預(yù)設(shè)線寬16密耳（mil），選擇背面（Botton Layer），然后點擊電源連接器最上面的連結(jié)點。這是一個接地的連結(jié)點，點擊之后你將會發(fā)現(xiàn)周圍其他的接地連結(jié)點會突顯出來。

 

接地連結(jié)點的布線情形如下圖所示，利用這個練習(xí)來避免電路連線銳角化的產(chǎn)生是一個不錯的選擇，你可以在工具列中的彎曲線路（Wire Bend）選項里改變各種布線的變化。

2.3. 下一步，進(jìn)行布線并連接各個電源供應(yīng)的連結(jié)點。

2.4. 將0.1μF電容、1K電阻器和LED指示燈移動到電路板工作區(qū)上，使用旋轉(zhuǎn)工具將它們放到適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，然后進(jìn)行布線。

 

3.  通用型輸出輸入針腳（The GPIO Pins）

 

3.1. 將ATmega微控制器、三個GPIO排針（JP2, JP3, JP4）和諧振器（resonator）排置如上圖所示。

 

注：

     1.將微控制器的半圓形凹槽朝向左邊，這樣可以標(biāo)示出側(cè)邊的針腳1。

     2.確保排針恰好離y軸的中心線0.5英吋的距離，這樣它們就可以完美地橫跨安裝在標(biāo)淮型麵包板的中央凹槽上。

     3.根據(jù)原理圖的排針連結(jié)方式，確保排針的擺放方向正確，你可能會需要用到旋轉(zhuǎn)工具。JP2應(yīng)該要讓+5V的針腳在最左邊、JP3是RESET針腳在最左邊，而JP4則是D4針腳在最左邊。

     4.諧振器應(yīng)擺放在ATmega微控制器的針腳8、9和10旁邊，在共鳴器和微控制器中間的高頻信號線應(yīng)該要愈短愈好，此外，其它的信號線應(yīng)該要遠(yuǎn)離這個區(qū)域且配置在諧振器的下方，這樣做是為了防止不必要的無線電波干擾。

 

3.2. 開始幫電路板正面布上信號線和電源線吧。另外一個經(jīng)驗法則是，如果可以的話盡量讓接地線保持在電路板的背面，這樣它們就可以在可能范圍內(nèi)和最大的接地面連結(jié)在一起。

 

3.3. 將電路板背面所有的接地連結(jié)點連結(jié)在一起。
 

4. 重置開關(guān)和序列排針（Serial Header）

到目前為止，你應(yīng)該只剩下四個部分還未進(jìn)行布線，10K重置上拉電阻器、重置電容和1×6的序列排針。

 

4.1. 把剩下的元件移動到電路板工作區(qū)上。

 

4.2. 然后在電路板的背面進(jìn)行布線。

 

4.3. 如上圖所示，在電路板的正面幫三個信號線進(jìn)行布線。

 

5. 增加電路通道（Via）

現(xiàn)在，你的螢?zāi)簧蠎?yīng)該還剩下兩條尚未布線的黃色信號線。要在電路板正面進(jìn)行+5V信號線連結(jié)和其他連結(jié)點的布線工作是非常容易的，而重置信號線（信號線用來連結(jié)電路板正面左邊的重置開關(guān)）需要經(jīng)過一個可以通過電路板正反兩面的電路通道，這個通道是一個可以讓電路板正反兩面線路連接的一個小孔。

 

5.1. 為了要創(chuàng)造一個電路通道，首先要先點擊重置開關(guān)的連結(jié)點進(jìn)行布線，在電路板的背面繪制線路直到其它線路前的乾淨(jìng)區(qū)域。

 

5.2. 繼續(xù)維持布線工具在使用中的狀態(tài)，到工具列將工作區(qū)域變更到電路板正面（Top Layer），完成最后電路板正面的布線工作。

 

注：當(dāng)你繪制完這條線路之后，你會發(fā)現(xiàn)電路板上出現(xiàn)如上圖所示的微小電路通道。

 

 

5.3. 你可以在元件定位或是繪制完成之后，使用「變更/扳手（Change/wrench）」工具來改變元件里很許多多不同的性質(zhì)。如果想要將你的電路通道從正方形變成圓形，你首先得在下拉式的選單中選擇「形狀（Shape）」→「圓形（Round）」，然后點擊電路通道。

 

5.4. 將最后的電路線如上圖所示繪制完成。
 

6.接地面

在EAGLE里，你會發(fā)現(xiàn)跟其它你有使用過的工具比起來，繪制接地面的工作流程有一點違反我們的直覺，但是當(dāng)你成功繪制幾次之后，你會發(fā)現(xiàn)這其實非常簡單。

 

6.1. 首先，選擇「多邊形（Polygon）」工具，然后沿著電路板周圍畫出一個多邊形的區(qū)塊（距離電路板邊界多近都沒有關(guān)系）。

 

6.2. 選擇「命名（Name）」工具，點擊多邊形區(qū)塊后會顯示出一個對話框，將多邊形的名稱改成GND，它將會自動的連接所有GND連結(jié)點和線路，這時當(dāng)你點擊「Ratsnest」按鈕，你將會發(fā)現(xiàn)多邊形區(qū)塊會在填滿所有電路板背面的空白區(qū)域，并使用接地面連結(jié)GND接地端。
 

7. 設(shè)計規(guī)則檢查

 

設(shè)計規(guī)則檢查（DRC）相當(dāng)于電路板繪制中的電路規(guī)則檢查（ERC）。當(dāng)你繪制完電路板后，在工具列表中點選它，你的視窗會跳出一個標(biāo)簽面板，在那里你可以設(shè)定很多設(shè)計上的約束條件來針對電路板進(jìn)行測試。

 

舉例來說，假如你的電路板制造商告訴你電路間的距離不能小于6密耳，那么你就可以在設(shè)計規(guī)則檢查中設(shè)定這樣的需求，來檢查電路之間是否靠的太近?；蛘?，你正在開發(fā)一個給初學(xué)者使用的套件，并想讓連結(jié)點等元件看起來比較大，這時你就可以在「Restring」標(biāo)簽下設(shè)定這樣的需求，僅管它本身的預(yù)設(shè)值就已經(jīng)是非常好了。所以你其實不必再更改任何設(shè)定，它本身就可以給你不錯的結(jié)果了。

 

當(dāng)你開始進(jìn)行規(guī)則檢查的時候，有一個視窗會跳出來顯示一些錯誤和警告，假如你知道自己正在做什么的話，你可以在某些情況下忽略或是刪除那些警告，但是毫無疑問地，被忽略的錯誤幾乎都會造成電路板無法運作。
 

更進(jìn)一步

 

以上就是布線的所有步驟了。接下來就只剩下絲印（silk-screen）、建立Gerber檔跟drill檔和送去印刷電路板廠制作的步驟。