2.2　EAGLE电路设计概述

现在，你已经对电路板的构成有一个基本认识了，接下来去了解EAGLE如何实现设计电路板的过程。本节提供了设计流程的概览，涵盖了从创建工程到生成设计文件的内容。下一章的内容是，通过设计一个简单电路完成整个设计流程。

2.2.1　创建工程

EAGLE在计算机文件中保存电路信息，所有关于特定电路的文件都保存在一个被称为“工程”的目录下。本质上，一个“工程”就是一种特殊类型的文件夹，保存所有与单个电路设计相关的文件。

在默认情况下，EAGLE把每个新工程文件置于“eagle”文件夹内部，位于你的“文档”目录下。在我的Windows 7系统里，eagle目录通过以下路径就能找到：

当你启动EAGLE，会出现控制面板对话框。对话框的纵向列表的最后一条叫作“工程”。图2-8所示为使用EAGLE 6.5初始化一个工程。

红色文件夹代表工程。在每个工程文件夹里，能够找到与电路设计有关的文件。图2-8中命名为arduino、hexapod和singlesided的文件夹是工程文件夹。

图2-8　EAGLE工程向导的初始内容

黄色文件夹图标对应普通文件夹。包括工程文件夹和其他普通文件夹。图2-8中的eagle文件夹和examples文件夹都是普通文件夹。

查看工程列表时，会看到每个工程在工程名与描述之间有一个电路。小电路表明工程是关闭状态。当你右键单击一个工程并选择“打开工程”，EAGLE将把工程设计文件读入内存，为原理图文件（*.sch）和电路板文件（*.brd）启动编辑器。工程打开后，它的电路将放大。在同一时刻只能打开一个工程。

创建一个工程非常简单，在EAGLE控制面板的主菜单中依次选择File→New→Project命令即可。第3章将会展示在初始化电路设计后应做什么。

2.2.2　创建原理图设计

在创建了一个工程后，首先需要的设计文件是一个原理图。电路原理图是对电路结构的高级描述，提供了关于电路元件、元件有关数值（电阻、电容，诸如此类）和彼此之间连接方式的信息。

原理图并不提供电路有关物理性质的信息，也就是说，原理图不会提及关于电路板尺寸或元件实际摆放位置的任何信息。

注意　不同版本的EAGLE对电路板尺寸有不同的限制，但是从未对电路原理图的大小有任何限制。

在工程文件夹里，原理图保存为*.sch文件。此原理图文件的格式基于可扩展标记语言（XML），这表明它能够被任何XML编辑工具读取和修改，但是通过执行脚本和用户语言程序（ULPs）来访问原理图内容更简单。这方面的内容将在第10~13章进一步展开。

如果在主窗口里打开一个包含*.sch文件的工程，或双击*.sch文件，会出现原理图编辑器。用户可以选取电路元件并添加导线将元件连接起来，这样就形成了电路原理图设计。图2-9所示为空白的原理图编辑器。

图2-9　原理图编辑器

编辑器中的工具栏和菜单项以及原理图设计流程的细节将在后续章节讨论。现在，更重要的是理解使用原理图编辑器的四个步骤。

1）从EAGLE的元件库中向原理图插入元件。

2）排列元件并填入它们的名称和数值。

3）使用导线将元件连接起来。

4）从原理图创建一个电路板文件（*.brd）。

为了向原理图加入元件，需要浏览EAGLE的元件库集合。幸运的是，这个元件库的集合相当庞大，这样无论用户寻找任何集成电路，都有可能找到它或与之类似的东西。图2-10所示为可选元件列表的一个小部分。此时加入的元件是飞思卡尔半导体（Freescale Semiconductor）的集成电路MC9S12XF512。

图2-10　EAGLE元件库中的元件

规模浩大的EAGLE元件库可能令人望而生畏，尤其在用户不知道制造厂商信息的情况下寻找一个元件时，更是如此。所幸我们可以使用CTL-F来打开窗口底部的一个搜索栏。这样就使利用元件名称中的部分或全部信息找到元件成为可能。

如果EAGLE不能提供用户所要找的元件，也可以创建定制的元件。这时需要画一个基本外形并加入引脚，以便于其他元件与之连接。第8章详细阐释了如何创建一个新元件，并将其加入元件库。

用户将元件插入到原理图以后，可以方便地移动它们。然后在元件之间画出连线（叫作线网），并为其赋值，比如为电阻元件添加电阻值。用户对原理图感到满意之后，只要单击一个按钮就能创建电路板文件。

2.2.3　设计电路板

当EAGLE生成新的电路板文件时，将打开新的编辑器，即电路板编辑器。就像原理图编辑器一样，它有许多同样的菜单选项和工具栏项，但是用于不同的目的。图2-11所示为一个电路板编辑器中的设计。

图2-11　电路板编辑器中的一个尚未布线的电路

从电路原理图生成电路板文件并导入电路板编辑器以后，显示出的电路包括同样的元件，但是它们的外形已经变得像那些物理器件。这是因为电路板编辑器中的电路要表示真实世界的电路。诸如宽度、高度和厚度等具体规格开始变得重要。

在电路板编辑器中设计电路的流程由以下三步构成：

1）设置电路板的尺寸。

2）确定电路板上每个元件的位置。

3）为这些电子元件创建连接。

在电路板编辑器内移动元件的方法和在原理图内移动元件是一样的。但是此时，元件外形和位置是至关重要的。假如一个焊盘太小或太靠近另一个焊盘，制造厂家将无法实现这个电路板的制造加工。为了确保电路板设计满足规格要求，EAGLE提供了设计规则检查。第5章将详细讨论设计规则。

2.2.4　布线

在图2-11中，元件的连接是用焊盘之间的细线描述的。这些线叫作飞线（airwires），但它并不是真实世界中的连接。飞线的意义在于确定哪些焊盘需要使用金属走线来连接。将飞线转换成金属走线的过程叫作布线（routing）。图2-12显示的是图2-11中的电路布线后的样子。注意，布线并不存在唯一正确的方法——图2-12中的布线只是很多可能布线方法中的一种。

图2-12　电路板编辑器中的一个完成布线的电路

类似于图2-11那样的简单设计是很容易进行手工布线的。但是，当元件数量进一步增加时，实现元件之间的连接将变得越来越困难。好在EAGLE发布的很多版本都包含自动布线器，能够为用户完成大量工作。第6章将讲解手工布线方法和使用自动布线器的流程。

当元件摆放到位并且完成元件之间的布线以后，电路板设计基本完成。为了把电路板设计转换成用于制造的文件，EAGLE提供了CAM（计算机辅助制造）处理器。

2.2.5　生成设计文件

最后这个步骤也是最简单的。不再有令人烦恼的元件或连线。你需要做的只是告诉EAGLE你想要生成哪种文件以及电路设计应该怎样保存到文件当中。

这次不再是编辑器，你需要面对的只是一个对话框。它的名称是CAM（计算机辅助制造）处理器，如图2-13所示。

图2-13所示的对话框提供了很多和生成设计文件有关的选项，包括输出文件的格式和待保存数据的种类。用户可以很简单地从文件中读取数据来确定哪些任务需要完成，而不必手工输入这些信息。

这些处理步骤总称为一个工作（job），依次选择File→Open→Job命令即可从EAGLE的顶层CAM目录中选择一个*.cam文件。这些文件配置CAM处理器以便为电路生成一个或多个设计文件。图2-14显示的是选择工作文件以后的对话框。

图2-13　CAM处理器（未配置）

图2-14　工作文件配置完成的CAM处理器

在主菜单下面，每个表单代表能够创建的一种不同的文件。第一个标记为Copper_Top的表单，创建含有顶层铜金属层图案相关数据的Gerber文件。“器件”标签旁边的组合框显示文件格式定义。如图2-14所示，选择的文件格式是GERBER_RS274X_25。

在对话框的右边有一个列表，定义了设计中可以保存到文件里的不同部分。在图2-14中选择了设计中的Pads（焊盘）、Vias（过孔）和Dimension（尺寸）部分。这表明文件将保存与电路板焊盘、过孔和大小相关的信息。

对于对话框的底部，“处理工作”（Process Job）按钮启动CAM处理器。能够为每个表单生成一个对应的文件。当这些文件生成之后，就可以把这些文件提交给制造厂家，由它们来制造你的电路板。