Eagle CAD : PCB Layout

http://www.sparkfun.com/tutorials/109

이제 전에 만든 회로도로 PCB를 만들어 보자.  이 단계는 보드상에 부품을 배치하고 보드파일을 만들어 PCB 제조업체에 보내는 것이다.
먼저 작업전에 vector 폰트를 활성화 시킨다. Control Panel 화면의 Options>User interface>Always vector font를 체크한다.
여기서 보기 편하게 배경색을 검정색으로 변경할 수 있다.

왼쪽 메뉴는 Schematic 화면하고 비슷하지만 추가된 것들이 몇개 있다.

부품들을 Group 하여 마우스 우클릭하여 Move 시켜 아웃라인 안에 넣는다.
부품이 만약 이 아웃라인을 벗어나서 놓여 지면 아래와 같은 에러창이 뜬다.
Freeware 버전이라 이 크기 이상으로 작업 할 수 없는 것이다.

부품명이 표시가 안되어 어떤 부품이 어떤 부품인지 구분이 안간다.
그럼 먼저 부품명을 볼수 있도록 설정한다. 메뉴 > View > Display/hide layers...를 선택하면
아래와 같은 창이 뜨는데 여기서 25~28까지가 위, 아래 보드의 부품명과 부품값을 표시한다. 부품값까지 표시하면 복잡하니 27번은 클릭해서 꺼놓아도 좋다.

F10을 누른 후 각 코너를 클릭하여 아웃라인을 1.5x1.0인치로 변경한다.
부품마다 있는 십자표시를 클릭하여 이동시킨다.(Move : 단축키 F7) 마우스 우클릭하여 회전할 필요가 있으면 회전시킨다.

그런데 회로상에서는 구별이 잘 안가서 막 놓다 보니 부품을 틀리게 놓아서 다시 왼쪽 메뉴의 Replace로  부품을 바꿨다. Replace 창도 Add 창과 같이 생겼는데.. 방식도 똑같다. 검색하여 오른쪽에 부품배치 모양을 보고 고르면 된다. 그리고 나서 Layout상의 부품을 선택하면 부품이 바뀐다. 전에 뭣도 모르고 튜토리얼 보면서 막 따라 하면서 글도 같이 쓰다보니 좀 개판이였다. SMD와 LEAD 부품이 서로 섞여 있다니.. ㅎㅎㅎ

JP1의 커넥터상에 VCC/GND/TX/RX를 Text 명령으로 입력한다. 위치는 21 tPlace 로 선택한다. 실크스크린에 표시될 것이다. 그리고 글자 크기가 크다면 Change 명령의 Size에서 크기를 선택하고 글자를 선택하면 크기가 변경이 된다.

디자인 오류가 없는지 Drc 명령으로 디자인 룰 체크를 한다. Seeed Studio에서 디자인 룰을 제공하니 그 파일(Fusion_eagle_rule_v1.1.dru)을 로딩하여 체크해 본다.

이상이 없으면 Auto 명령으로 autorouter를 한다. 이때 Autorouter Setup 창에서 Routing Grid 값을 기본값으로 해도 되지만 복잡한 회로일때 잘 안될 경우가 있다. 그럴때 8 mil 정도로 한다. 참고로 Seeed Studio 의 최소값은 6 mil 이다. 그럼 대부분 다 그려준다. 만약 몇개 못 그려준 것은 Route와 Ripup 명령으로 직접 그린다.

Auto 명령으로 그린 것이 마음에 들지않아 처음부터 다시 그리고자 한다면 왼쪽 메뉴의 Ripup 명령으론 안된다. 상단 command 입력란에 Ripup; 이라고 입력하면 경고창이 뜨고 확인 버튼을 누르면 다시 처음 상태로 되돌아 간다.

만약 부품명을 표시하고자 할때 부품명의 위치가 적당하지 않으면 Schematic 화면과 마찬가지로 Smash 명령으로 수정할 수 있다. 이제 모두 제대로 만들어 졌다면, 상단 메뉴바의 CAM 을 선택하여 Gerber 파일을 생성해 보자.
그러면 CAM Processor 창이 열리는데 여기서 File > Open > Job 하여 Seeed Studio에서 제공한 cam 파일(Seeed_Gerber_Generater_v0r95_DrillAlign.cam)을 연다. DrillsHoles탭은 EXCELLON 포맷으로, Slot drills/holes 탭등 나머지 탭은 GERBER_RS274X 포맷으로 설정이 될 것이다.
이제 Process_Job 버튼을 누르면 파일들이 생성된다.

생성된 Gerber 파일들을 체크해 봐야 하는데 Sparkfun.com에서는 Viewplot를 사용했는데, 여기선 오픈소스 프로그램인 Gerbv를 사용해 보도록 하겠다.
File > Open layer(s) 로 각각의 Layer를 연다. Seeed Studio에 보낼때 필요한 파일은 아래와 같다. 그러니 TXT 파일을 제외한 6개 Layer를 열어서 확인해 본다.

• <pbname>.GTL  (top layer)
• <pcbname>.GBL (bottom layer)
• <pcbname>.GTS (solder stop mask top)
• <pcbname>.GBS (solder stop mask bottom)
• <pcbname>.GTO (silk top)
• <pcbname>.GBO (silk bottom)
• <pcbname>.TXT (drill sizes and positions)

Seeedstudio.com에서 Fusion PCB Service를 주문하고 나면 주문번호가 매겨져서 메일이 온다. 그 주문번호를 PCB상의 실크스크린에 적어 놓으면 작업하기 수월하단다.
그런 후에 pcb@seeedstudio.com에 위에 7개 파일을 압축하여 첨부해서 보내면 검토후 진행한다는 메일이 온다. 참고로 파일명은 D(your order number)_(Your PCB size).zip 으로 한다.

PCB 내에 공간을 활용하여 서브 보드를 최대 5개까지 넣을 수 있다. 서브 보드 구분은 홀이나 슬롯이 아닌 실크스크린상에 표시해야 되고 자르는 것은 사용자 몫이다. 절약도 좋은데 PCB 받아서 자르는 것도 일이 될 것 같다. 하여튼 Gerber파일 Merge하는 방법은 다음에 다뤄 보겠다.

가격정책이나 디자인 스펙같은 자세한 사항은 해당 페이지를 확인해 보기 바란다. 디자인룰 캠파일도 여기에 있다.

http://www.seeedstudio.com/depot/fusion-pcb-service-p-835.html?cPath=185

Eagle CAD : Schematics

http://www.sparkfun.com/tutorials/108

sparkfun.com의 tutorial를 따로해 보기로 했다.
먼저 준비할게 네가지가 있는데

첫째, Eagle CAD는 설치했으니 패스하고

둘째, SparkFun Eagle Library 를 다운 받아서 Eagle\lbr 디렉토리에 압축 풀어서 넣으란다.

셋째, Eagle keyboard shortcuts 을 다운 받아서 Eagle\scr 디렉토리에 파일을 넣으면 된다.
        이때 주의할 점은 scr 확장자가 바이러스가 많이 쓰는 확장자라 txt로 바꿔서 내용을  
        확인후 집어 넣으란다.

넷째, CAM file 을 다운 받아서 Eagle\cam 디렉토리에 파일을 넣는데 이건 PCB 제조 업체에 보낼 gerber 파일 생성에 영향을 준다.( 사실 CAM 파일은 PCB 제조업체에따라 변경이 필요하다. 제조업체에서 자기에 맞게 파일을 제공하기도 한다.)

이제 Schematics 사용법을 배우기 위해 간단한 브레크아웃 보드를 만들어 보고자 한다.
Eagle CAD를 실행하면 Control Panel이라는 화면이 뜬다.
Control Panel 의 File>New>Project 에서 프로젝트를 FT232-Breakout 라는 이름으로 새로 만든다.

이 만들어진 폴더에서 마우스 우클릭하여 New>Schematic 를 선택하면 Schematic 편집화면이 열린다. 여기서 왼쪽 아이콘 중에서 ADD 를 선택하여 부품 ADD창이 뜬다.
여기서 부품명으로 검색해서 추가하면 된다. 만약에 검색이 안되면 Library 마다 일일이 찾아야 할 경우도 있다. 주의할 점은 오른쪽 아래 Drop 버튼은 누르지 말아야 한다. 이건 그 라이브러리를 사용하지 않겠다는 의미이다. 나중에 Control Panel에서 다시 Use를 선택하여 사용 가능하게 할 수는 있다.

이 창에서 OK를 누르면 Schematic 편집화면에 부품이 나타날 것이다.  클릭할때마다 부품이 계속 생기니 중단하고 싶으면 Esc키를 누른다.

이제 나머지 부품들을 같은 방법으로 추가한다. 부품 위치에 맞게 적당히 회전시킨다.

그리고, 먼저 저장을 한다.

쨔쨘~ 너무 많이 진행되었나? ㅎㅎ 반복적인 부분이고 간단해서 무리가 없을 듯 해서 넘어간다.

콘덴서나 코일은 SparkFun-Passives.lbr에 있고, USB는 SparkFun-Connectors.lbr에 있고, VCC, GND는 SparkFun-Aesthetics.lbr에 있다.

그리고, 4핀 커넥터는 당연히 SparkFun-Connectors.lbr에 있다.

여기서 주의할 점은 FT232RL의 1번핀인 TXD와 4핀 커넥터와 연결을 시켜야 하는데 화면을 가로 질러 일일이 Wire를 그려 줄 필요는 없다. 아래 이미지에서 보이듯 Net (단축키 F9)을 선택해서 Wire 그리는 것과 똑같이 선을 조금만 그려준다. 그리고, Label (단축키 Alt+F9)을 선택해서 그린 Net를 선택하면 이미지처럼 N$4와 같은 디폴트 이름이 나타난다.

이것을 Name (단축키 F4)을 선택해서 이름을 TX로 변경한다. 똑같이 5번핀도 작업하고 RX로 이름을 변경한다.
아래 4핀 커넥터도 같은 방법으로 작업을 하면 해당 이름으로 연결된다는 메세지창이 뜨는데 확인하며 진행한다.

상단 메뉴바의 Board 아이콘을 선택하면 아래 이미지와 같이 나타난다. 이젠 PCB 레이아웃을 할 차례이다.

참고로 Schematic 편집화면의 왼쪽 메뉴에 대한 설명을 첨부한다. 귀찮아서 만들지 않고 sparkfun.com에 있는 이미지이다. 옛날 버전이지만 맨아래 2개 아이콘만 없고 똑같다.

Smash는 부품이름/값의 위치를 변경할 수 있다. Smash를 선택하고 부품을 선택하면 부품이름과 값에 십자(+) 표시가 나타나는데 거기서 마우스 우클릭하면 여러 팝업 메뉴가 나타나는데 거기서 Rotate를 선택하면 회전시킬 수 있다. 위에 이미지에 코일 L1 부품이름을 Smash로 회전시켜야 하는데 안했네. ㅎㅎ

Eagle CAD 설치 및 실행

아두이노관련 프로젝트를 할때 아두이노의 특징은 쉴드로 만들어서 모듈화 하려면 PCB도 만들 필요가 있을 것 같고 그러면 PCB를 만들수 있는 툴도 알아야 하기에 아두이노관련 프로젝트에서 주로 쓰는 Eagle CAD를 써보기로 했다.
파일 용량도 작고 기능제한이 있는 프리 버전도 충분히 쓸만한 기능을 제공한다.

#Eagle CAD 다운로드
아래의 링크에서 받으면 되고 현재 버전이 v6.2까지 나와 있다.
Window, Linux, Mac 모두 지원한다. 완전 조으다~ ^^
http://www.cadsoftusa.com/download-eagle/?language=en

#Freeware 제한사항
-. 보드 영역은 100 x 80mm(3.9 x 3.2인치)이다. 바깥에 부품을 놓을 수 없다.
    참고로 아두이노 우노 보드 크기가 2.7 x 2.1인치이다. 그러므로 문제없다.
-. 2 signal layers(Top과 Bottom)만 된다.
-. Schematic은 sheet 1개로만 구성될 수 있다.
-. 다른 프로젝트와 합치는 걸 지원하지 않는다.


#설치
Next를 계속 누르면 되고 마지막에 "Run as Freeware"를 선택하고 진행하면 된다.

#실행
처음 실행하면 먼저 디렉토리없으니 만들지 물어본다. 물론 "Yes"라고 하면 된다.

#PCB 제작 서비스업체
-. Fusion PCB Service 라고 해외인데 10개가 기본인데 $9.90 부터 시작한다.
무지싸고 $50 이상주문하면 배송도 꽁짜다.
http://www.seeedstudio.com/depot/fusion-pcb-service-p-835.html?cPath=185
Gerber 파일을 생성할 수 있는 Eagle CAD관련 디자인 룰 파일도 제공한다.
주문 방법은 다음에 자세히 다루도록 해야 겠다.