2.2　EAGLE電路設計概述

現在，你已經對電路板的構成有一個基本認識了，接下來去了解EAGLE如何實現設計電路板的過程。本節提供了設計流程的概覽，涵蓋了從創建工程到生成設計文件的內容。下一章的內容是，通過設計一個簡單電路完成整個設計流程。

2.2.1　創建工程

EAGLE在計算機文件中保存電路信息，所有關于特定電路的文件都保存在一個被稱為“工程”的目錄下。本質上，一個“工程”就是一種特殊類型的文件夾，保存所有與單個電路設計相關的文件。

在默認情況下，EAGLE把每個新工程文件置于“eagle”文件夾內部，位于你的“文檔”目錄下。在我的Windows 7系統里，eagle目錄通過以下路徑就能找到：

當你啟動EAGLE，會出現控制面板對話框。對話框的縱向列表的最后一條叫作“工程”。圖2-8所示為使用EAGLE 6.5初始化一個工程。

紅色文件夾代表工程。在每個工程文件夾里，能夠找到與電路設計有關的文件。圖2-8中命名為arduino、hexapod和singlesided的文件夾是工程文件夾。

圖2-8　EAGLE工程向導的初始內容

黃色文件夾圖標對應普通文件夾。包括工程文件夾和其他普通文件夾。圖2-8中的eagle文件夾和examples文件夾都是普通文件夾。

查看工程列表時，會看到每個工程在工程名與描述之間有一個電路。小電路表明工程是關閉狀態。當你右鍵單擊一個工程并選擇“打開工程”，EAGLE將把工程設計文件讀入內存，為原理圖文件（*.sch）和電路板文件（*.brd）啟動編輯器。工程打開后，它的電路將放大。在同一時刻只能打開一個工程。

創建一個工程非常簡單，在EAGLE控制面板的主菜單中依次選擇File→New→Project命令即可。第3章將會展示在初始化電路設計后應做什么。

2.2.2　創建原理圖設計

在創建了一個工程后，首先需要的設計文件是一個原理圖。電路原理圖是對電路結構的高級描述，提供了關于電路元件、元件有關數值（電阻、電容，諸如此類）和彼此之間連接方式的信息。

原理圖并不提供電路有關物理性質的信息，也就是說，原理圖不會提及關于電路板尺寸或元件實際擺放位置的任何信息。

注意　不同版本的EAGLE對電路板尺寸有不同的限制，但是從未對電路原理圖的大小有任何限制。

在工程文件夾里，原理圖保存為*.sch文件。此原理圖文件的格式基于可擴展標記語言（XML），這表明它能夠被任何XML編輯工具讀取和修改，但是通過執行腳本和用戶語言程序（ULPs）來訪問原理圖內容更簡單。這方面的內容將在第10~13章進一步展開。

如果在主窗口里打開一個包含*.sch文件的工程，或雙擊*.sch文件，會出現原理圖編輯器。用戶可以選取電路元件并添加導線將元件連接起來，這樣就形成了電路原理圖設計。圖2-9所示為空白的原理圖編輯器。

圖2-9　原理圖編輯器

編輯器中的工具欄和菜單項以及原理圖設計流程的細節將在后續章節討論。現在，更重要的是理解使用原理圖編輯器的四個步驟。

1）從EAGLE的元件庫中向原理圖插入元件。

2）排列元件并填入它們的名稱和數值。

3）使用導線將元件連接起來。

4）從原理圖創建一個電路板文件（*.brd）。

為了向原理圖加入元件，需要瀏覽EAGLE的元件庫集合。幸運的是，這個元件庫的集合相當龐大，這樣無論用戶尋找任何集成電路，都有可能找到它或與之類似的東西。圖2-10所示為可選元件列表的一個小部分。此時加入的元件是飛思卡爾半導體（Freescale Semiconductor）的集成電路MC9S12XF512。

圖2-10　EAGLE元件庫中的元件

規模浩大的EAGLE元件庫可能令人望而生畏，尤其在用戶不知道制造廠商信息的情況下尋找一個元件時，更是如此。所幸我們可以使用CTL-F來打開窗口底部的一個搜索欄。這樣就使利用元件名稱中的部分或全部信息找到元件成為可能。

如果EAGLE不能提供用戶所要找的元件，也可以創建定制的元件。這時需要畫一個基本外形并加入引腳，以便于其他元件與之連接。第8章詳細闡釋了如何創建一個新元件，并將其加入元件庫。

用戶將元件插入到原理圖以后，可以方便地移動它們。然后在元件之間畫出連線（叫作線網），并為其賦值，比如為電阻元件添加電阻值。用戶對原理圖感到滿意之后，只要單擊一個按鈕就能創建電路板文件。

2.2.3　設計電路板

當EAGLE生成新的電路板文件時，將打開新的編輯器，即電路板編輯器。就像原理圖編輯器一樣，它有許多同樣的菜單選項和工具欄項，但是用于不同的目的。圖2-11所示為一個電路板編輯器中的設計。

圖2-11　電路板編輯器中的一個尚未布線的電路

從電路原理圖生成電路板文件并導入電路板編輯器以后，顯示出的電路包括同樣的元件，但是它們的外形已經變得像那些物理器件。這是因為電路板編輯器中的電路要表示真實世界的電路。諸如寬度、高度和厚度等具體規格開始變得重要。

在電路板編輯器中設計電路的流程由以下三步構成：

1）設置電路板的尺寸。

2）確定電路板上每個元件的位置。

3）為這些電子元件創建連接。

在電路板編輯器內移動元件的方法和在原理圖內移動元件是一樣的。但是此時，元件外形和位置是至關重要的。假如一個焊盤太小或太靠近另一個焊盤，制造廠家將無法實現這個電路板的制造加工。為了確保電路板設計滿足規格要求，EAGLE提供了設計規則檢查。第5章將詳細討論設計規則。

2.2.4　布線

在圖2-11中，元件的連接是用焊盤之間的細線描述的。這些線叫作飛線（airwires），但它并不是真實世界中的連接。飛線的意義在于確定哪些焊盤需要使用金屬走線來連接。將飛線轉換成金屬走線的過程叫作布線（routing）。圖2-12顯示的是圖2-11中的電路布線后的樣子。注意，布線并不存在唯一正確的方法——圖2-12中的布線只是很多可能布線方法中的一種。

圖2-12　電路板編輯器中的一個完成布線的電路

類似于圖2-11那樣的簡單設計是很容易進行手工布線的。但是，當元件數量進一步增加時，實現元件之間的連接將變得越來越困難。好在EAGLE發布的很多版本都包含自動布線器，能夠為用戶完成大量工作。第6章將講解手工布線方法和使用自動布線器的流程。

當元件擺放到位并且完成元件之間的布線以后，電路板設計基本完成。為了把電路板設計轉換成用于制造的文件，EAGLE提供了CAM（計算機輔助制造）處理器。

2.2.5　生成設計文件

最后這個步驟也是最簡單的。不再有令人煩惱的元件或連線。你需要做的只是告訴EAGLE你想要生成哪種文件以及電路設計應該怎樣保存到文件當中。

這次不再是編輯器，你需要面對的只是一個對話框。它的名稱是CAM（計算機輔助制造）處理器，如圖2-13所示。

圖2-13所示的對話框提供了很多和生成設計文件有關的選項，包括輸出文件的格式和待保存數據的種類。用戶可以很簡單地從文件中讀取數據來確定哪些任務需要完成，而不必手工輸入這些信息。

這些處理步驟總稱為一個工作（job），依次選擇File→Open→Job命令即可從EAGLE的頂層CAM目錄中選擇一個*.cam文件。這些文件配置CAM處理器以便為電路生成一個或多個設計文件。圖2-14顯示的是選擇工作文件以后的對話框。

圖2-13　CAM處理器（未配置）

圖2-14　工作文件配置完成的CAM處理器

在主菜單下面，每個表單代表能夠創建的一種不同的文件。第一個標記為Copper_Top的表單，創建含有頂層銅金屬層圖案相關數據的Gerber文件。“器件”標簽旁邊的組合框顯示文件格式定義。如圖2-14所示，選擇的文件格式是GERBER_RS274X_25。

在對話框的右邊有一個列表，定義了設計中可以保存到文件里的不同部分。在圖2-14中選擇了設計中的Pads（焊盤）、Vias（過孔）和Dimension（尺寸）部分。這表明文件將保存與電路板焊盤、過孔和大小相關的信息。

對于對話框的底部，“處理工作”（Process Job）按鈕啟動CAM處理器。能夠為每個表單生成一個對應的文件。當這些文件生成之后，就可以把這些文件提交給制造廠家，由它們來制造你的電路板。