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Tutorial do Eagle - Esquemático (Sparkfun)

Uma visão geral sobre o software Eagle, uma poderosa ferramenta para desenho de esquemas eletrônicos e layout de placas de circuito impresso.


Eagle: Esquemático


Bem vindo ao maravilhoso mundo da criação de PCI (Placa de Circuito Impresso)! Nós usamos poucos conjuntos de programas ao longo dos anos (como o Protel DXP) e temos achado o Eagle Layout Editor da CadSoft muito fácil de usar, muito produtivo e muito poderoso.

O Eagle possui uma versão gratuita com varias limitações, mas estudantes e grupos sem fins lucrativos podem usá-lo tranquilamente. O Protel, por exemplo, custa cerca de $12,000.

O Eagle não é apenas uma ferramenta de entusiastas como você pode estar pensando. Tenho visto algumas placas muito complexas de 8 camadas BGA indo para um consumidor final, como um firewall/roteador. Fiquei impressionado de ouvir que havia sido criado no Eagle. Isto pode ser feito, você só precisa imaginar o dispositivo!

Você precisará baixar alguns arquivos efetuar a prática deste tutorial:

  1. Baixe o Eagle propriamente dito. Neste momento estamos usando a versão 4.16 (~8MB). Existem versões disponíveis para Windows, Linux e Mac. Se o link não funcionar, tente ‘Eagle pcb download’ no google para conseguir a última versão.
  2. Baixe a SparkFun Eagle Library(biblioteca da SparkFun para o Eagle). Esta é uma coleção de todos os desenhos da SparkFun, componentes e esquemáticos já foram testados. Descompacte e coloque o arquivo SparkFun.lbr no diretório Eagle\lbr. Se o link não funcionar, tente ‘SparkFun Eagle Library’ no google para conseguir a última versão.
  3. Baixe o SparkFun Eagle keyboard shortcuts(Atalhos de teclado para o Eagle). Coloque o arquivo no diretório Eagle\scr. Se o link não funcionar, tente ‘SparkFun Eagle keyboard shortcuts’ no google para conseguir a última versão.
  4. Baixe o SparkFun CAM file. Coloque o arquivo no diretório Eagle\cam. Este arquivo é responsável por criar os arquivos gerber para serem transmitidos para a casa de fabricação PCB.

Nota: O arquivo SparkFun Eagle shortcut key possui uma extensão .scr. Este é um método comum de infiltração de vírus. Se você escolher baixar nosso atalho de teclado, e não confia em nós, troque a extensão do arquivo por .txt e olhe o conteúdo num editor de texto. Não há nada além de texto e comandos Eagle. Apenas certifique-se de renomear o arquivo novamente para a extensão .scr, assim o Eagle poderá usá-lo.

Para aprender como usar o Eagle, nós iremos criar uma simples placa com o CI FT232RL, que é um conversor USB serial para TTL.

SparkFun_img01


SparkFun_img02

O que é um conversor USB para TTL?

Quando o FT232RL for conectado em uma porta USB no seu computador você precisará instalar alguns drivers simples (disponíveis para Windows, Linux, Mac) e a partir de então você verá uma Porta Virtual COM (Virtual Com Port - VCP) aparecer em seu computador. Você pode então usar o hyper terminal para abrir o numero desta nova porta COM, por exemplo. Quaisquer letras que você digitar no terminal são convertidas em um pacote USB em segundo plano, enviado via cabo USB para o FT232RL onde ele reconstrói a informação serial e passa estas letras na saída do pino TX no CI com a taxa de transmissão que você escolher. Se você tiver conectado um dispositivo a este pino TX ele irá escutar a letra pela serial e reagir. Isto, efetivamente, dará ao seu dispositivo conectividade USB e você não precisará saber nada a respeito do funcionamento real da USB!

Este CI é bem popular, mas só aparece em pacotes SMD (Surface Mount Device – Dispositivo de Montagem de superfície, parece familiar?). Então vamos gerar um simples PCB que nos irá permitir usar este prático CI.

·         FT232R Página

·         FT232R Datasheet

·         FT232R VCP Drivers

Quando em dúvida, siga o circuito recomendado pelo fabricante. Esta ‘típica’ aplicação é exatamente o que precisamos.

SparkFun_img03

Figura 11 – Por favor, note que os números do pinos do chip FT232R nesta seção foram deliberadamente deixados desconectados devido às variações entre as versões FT232RL e FT232RQ do dispositivo. Todas estas configurações são aplicáveis a ambas as opções de encapsulamento para o dispositivo FT232R. Por favor, olhe a Seção 4 da opção de encapsulamento para as descrições de sinais e pinos de saída.

Esta é a mais simples configuração para o FT232R. Nós queremos conectar o FT232RL na porta USB, fazer o barramento alimentar o CI e possivelmente, alimentar o resto do nosso circuito. Nosso ATmega8 usa 5V, então nós iremos ligar VCCIO nos 5V da USB. Mais um conector USB, alguns capacitores 0.1uF, um grande capacitor de tântalo, um pouco de ferrite e tudo parece ficar bem.

Antes de podermos começar nós precisamos criar ou localizar o componente da biblioteca para o FT232RL. Eu realmente não gosto de usar esquemáticos das partes vindo de outras pessoas, mas neste caso, FDTI criou muitas bibliotecas gratuitas para estas partes. Esta página deve ter a biblioteca Eagle (procure na página do FT232RL) caso não, tente ‘FT232RL eagle footprint’ no google. Nós também temos este componente proveniente da biblioteca SparkFun.lbr. Use esta biblioteca, use a nossa, crie a sua, não importa. Mas como nós estamos confortáveis com nossos próprios componentes (nós sabemos que funcionam!) nós iremos usar o arquivo SparkFun.lbr neste tutorial.

Agora vamos adicionar a parte FT232RL ao esquemático. Feche o editor de biblioteca e volte ao Painel de Controle Eagle (Eagle Control Panel). Clique em File -> New -> Project. Insira o nome do projeto ‘FT232-Breakout’. Clique com o botão direito no projeto FT232-Breakout e crie um novo esquemático.

SparkFun_img04

Este editor de esquemático deve abrir. Agora volte para o Eagle Control Panel e expanda a biblioteca SparkFun:

SparkFun_img05

Você verá uma longa lista de componentes. Escolha o FT232RL e na tela à direita, clique em ADD. O editor de esquemático irá surgir, permitindo a você posicionar o FT232RL.

SparkFun_img06

Agora salve seu esquemático!

SparkFun_img07

Eu gosto de usar o nome da placa e o número da versão junto com o nome do arquivo. –v10, -v11, -v12, ao invés de 1.0, 1.1, 1.2 com o avanço das mudanças na estrutura.

Agora adicione estes outros itens ao seu esquemático:

·         1 x FRAME-LETTER : Isto irá adicionar uma moldura ao seu esquemático. Adicione todas os componentes a esta moldura.

·         3 x CAP (Nome do dispositivo CAP0603) : 0.1uF/0.01uF 0603 capacitor

·         1 x CAP_POL(Nome do dispositivo CAP_POL1206) : 10uF capacitor de tântalo

·         1 x INDUCTOR (Nome do dispositivo INDUCTOR0603) : Ferrite

·         4 x STAND-OFF(Nome do dispositivo STAND-OFF): Esta parte irá adicionar um buraco e um anel isolante para um parafuso #4-40. Isto pode ser utilizado para destacar sua placa de uma superfície ou fixa-la a outra.

·         USB (Nome do dispositivo USBPTH) : Conector USB Tipo B através de buracos

·         M04 (Nome do dispositivo M04PTH) : Conectores de quatro pinos tam. 0.1"

·         GND (Nome do dispositivo GND) : Conexões terra

·         VCC (Nome do dispositivo VCC) : Conexões de Alimentação


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Partes adicionadas ao esquemático

SparkFun_img09

Você pode clicar no botão que precisar no menu ao lado esquerdo da tela. Você também pode parar o mouse sobre cada botão e seu nome irá aparecer. Isto funciona bem para os iniciantes mas quando você avançar vai querer acelerar o desenho usando os atalhos do teclado. Aqui estão algumas das teclas rápidas:

  • Pressione esc a qualquer momento para parar a ação atual e voltar à tela de esquemáticos.
  • F7 para mover um componente
  • Alt+F7 para agrupar muitos juntos
  • F3 para apagar um componente
  • F4 para renomear uma componente (trocar C7 para C2)
  • F5 para mudar o valor do componente (trocar 0.1uF para 10uF)
  • F6 para mover o componente junto do seu nome e valores
  • F9 para começar um fio (sinal)
  • Alt+F9 para nomear o fio (sinal)

NUNCA troque o tamanho da grade no editor de esquemático (schematic editor). Deixe em ‘0.1inch steps’ e não use a alternativa ‘0.01 step’. Se você trocar, não será capaz de ligar os fios aos pontos de ligação dos pinos.

Agora nós só precisamos começar a ligar os fios. Posicione as peças a fim de ter o mínimo de cruzamentos possíveis.

SparkFun_img10

Primeira visão do FT232RL

Para conectar um pino (TXD) até um ponto distante (o conector de 4 pinos, por exemplo), em vez de desenhá-lo por meia página, vamos usar rótulos. O fio verde não está fisicamente visto no esquema, mas o Eagle sabe como conectar os dois pontos do layout, porque os dois fios verdes tem o mesmo nome.

Pressione F9 e clique no pino 1 (TXD). Traga o fio alguns quadrados e clique novamente com o botão esquerdo do mouse para terminar o fio. Pressione ALT + F9 para nomeá-lo. Clique sobre o fio que você acabou de criar. Você deverá ver um nome (como N$5) aparecer flutuando. Fixe-o ao fio do pino TX:

Para alterar o nome do fio N$5, pressione F4 (comando nome) e clique em N$5. Irá aparecer uma janela – digite “TX” e pressione enter. O pino TX deve estar corretamente nomeado e nós teremos poucas conexões em nosso esquemático.

Para renomear um componente (mudar U$1 para U1), pressione F4 e clique no dispositivo que você deseja renomear. Isso também funciona para renomear um fio.

Para alterar o valor de um componente (0.1uF para 10uF) pressionar F5 e clique no dispositivo que você deseja alterar o valor. Para mover um dispositivo, pressione F7 (comando mover) e clique no dispositivo que você deseja mover. Agora com um pouco de renomear e reorganizar os vários componentes:

SparkFun_img11


Nós jogamos um conector de 4 pinos para o esquema e utilizamos símbolo muito simples para o esquema do FT232R. Para os fins deste tutorial, nós realmente só nos preocupamos com VCC / GND / TX / RX - o mínimo. Se você precisar acessar mais de pinos, use o símbolo FT232R mais completo.

Use o comando espelho e mude o nome do conector de 4 pinos (pressione F4 para renomear um componente):

SparkFun_img13

Eagle Arquivos / PDF

Eu provavelmente poderia ter conectado JP1 diretamente aos diferentes pinos, mas eu queria demonstrar as propriedades da rede/nome. Isto também torna mais fácil de rotular os pinos do PCB. Falando nisso, se você ainda não tiver feito, clique no botão 'Board' para abrir o PCB Editor:

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SparkFun_img15

Nós temos os componentes em uma placa e a maioria dos fios conectados, é a vez do PCB layout! (nós cobriremos este tópico em detalhes no próximo tutorial)

Como copiar e colar no Eagle Schematic:

Esta é talvez a parte mais contra intuitivo do Eagle. Como acontece com qualquer novo software técnico, é como aprender uma nova linguagem. Depois de conhecer como funciona, você vai adorar.

Para copiar algo dentro de um esquemático é relativamente simples. Clique no botão "Copy", depois clique sobre o que você deseja copiar (componente, fio, algum nome) será duplicada e aparecerá flutuando sob o cursor. Jogue onde você desejar.

Para copiar um grupo dentro de um esquema é um pouco mais complicado. Primeiro, clique sobre o comando de grupo:

SparkFun_img16

Você irá criar um retângulo em torno dos itens que você deseja agrupar. Com o botão esquerdo do mouse, clique e segure em um lugar. Arraste para o canto oposto. Agora, solte o botão do mouse. Os itens que fazem parte do grupo agora devem estar destacados como este:

SparkFun_img17

Agora clique no botão ‘Cut’. Eu sei que você não quer excluir esses itens - isto é apenas como ele funciona. Clique em recortar, mova o cursor do mouse até o meio do grupo, e clique com o botão esquerdo. Nada aconteceu? Tudo bem. O grupo de itens foi copiado para o buffer. Agora clique no botão ‘Paste’:

SparkFun_img18

Agora você deve ter uma cópia do grupo de itens flutuando. Solte esses itens sempre que precisar deles no esquema ou pressione ‘esc’ para retornar ao Schematic Window. Eu sei, é muito estranho, mas estes passos de agrupar / alterar são muito práticos ao longo do tempo.


Tutorial adaptado para o português por Eletronica.org, com autorização do autor.
O documento original, em inglês, pode ser visto em: http://www.sparkfun.com/commerce/tutorial_info.php?tutorials_id=108




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