Трассировщик TopoR. Система создания печатных плат Eagle

Некоторое время назад я толкнул ряд статей по системе создания печатных плат Eagle и заикнулся, про трассировщик TopoR, как ловкий ход для обхода ограничений бесплатной версии Орла, так и в качестве могучего трассировщика.

Т.к. за мощью топора скрылась его ахилесова пята проблема с вывода результата в бумагу. Нет, разумеется там есть экспорт в гербер. Но вот засада у всех бесплатных герберных смотрелок которые мне попадались на глаза при попытке разобрать эти лихие дорожки, щедро приправленные всякими микроаппертурами, срывало мозги напрочь и они выдавали кашу. Кормить вас такой кашей из топора мне как то было западло. Не крякать же какой-нибудь промышленный CAM350 за 100500 денег. Дороговаты приправки получаются. Для халявных то основных ингридиентов. Поэтому я стал искать альтернативы, но что то как то не пёрло. Пришлось потыкать палочкой саппорт Топора. Он на удивление резво отреагировал и подогнал пусть и не очень традиционное, бодро шагающее на костылях, но рабочее решение.

Отмазки
Данная статья не преследует цели сделать мега эффективную печатную плату. И процесс ее компоновки и наброса деталей делался на пофиг, лишь бы получить побыстрей готовый результат. Цель показать процесс работы с трассировщиком TopoR а также о том как в него сунуть данные и выдрать готовый результат. При вдумчивом использовании и на куда более сложной плате результаты меня, честно говоря, впечатлили.

Инструмент

• Eagle CAD для создания нетлиста и падов всяких. Очень удобная система, я ее уже полюбил всей душой. Хотя есть там к чему прикопаться. Можно и Диптрейс, но что то я как то с ним не сдружился, хотя он с топором дружит лучше.
• DoPDF для вывода результата из топора на печать. Это бесплатный виртуальный PDF принтер. Печатаешь в него и получаешь на выходе PDFку.
• Inkscape векторный редактор аля Corel, но халявный и кросплатформенный.
• TopoR Lite собственно виновник этого торжества теплых ламповых линий.

В гнезде орла
Начинаем все в Eagle тут распинываться не буду. Было уже три части по Eagle (Часть 1, Часть 2 и часть 3) Главное нам нетлист и собраные корпуса. Для примера покажу разводку демо платы под FT2232, первое что под руку попалось.

Есть у нас вот такая схема (чисто для примера, я ее даже не проверял и там есть ряд ошибок в проектировании. Например слишком длинные линии USB по плате пустил):

На плате у нас полная каша. Не заморачиваемся там даже. Оставим это топору. Просто возьмем все кучей и перетащим на плату, в рабочую область.

Теперь надо сконвертировать это в формат Specctra, понятный топору. Для этого запускаем скрипт конвертации. У кого его нет качайте у меня TOPOR.ulp
При запуске скрипта он предложит сохранить файл с расширением dsn разрешаем. И попросит открыть dru файл посылаем нафиг. Откроется окно с условиями конвертации. Там можно ничего не менять все равно в топоре все придется делать заново.

Жмем окей.

Теперь берем орудие маньяка

А руке у него кровавый ТОПОООР!!!
Запускаем топор, создаем новый проект

А теперь надо импортировать созданый ранее dsn файл.

Жмем кнопку импорта, выбираем там тип Specctra, выбираем файл dsn и жмем далее-далее.

Должен увидеть вот подобную кашу:

Ее мы будем сейчас варить

Да, советую поиграться с цветовыми схемами (их менюшка справа) и выбрать наиболее удобную. Я обычно выбираю Топор 4.2

Линейные размеры
Первым делом надо настроить условия и всякие ограничения. Как то размер дырок, контактных площадок, минимально допустимые зазоры между дорожками. В общем всякую геометрию. Жми кнопку с штангенциркулем (параметры дизайна. Хоткей F4).

Откроется такая менюха:

Первым делом лезем в стеки контактных площадок:

Те что SMD мы не трогаем. Нам же не нужны дырки в smd площадках? ,) А вот остальные можно править как угодно. Тут я обычно задаю всем минимально разумное отверстие (около 0.3мм оно как раз неплохо на ЛУТ технологии протравливается и в него хорошо, без биений, центруется сверло при сверлении). Обязательно задаем ViaDefault иначе у нас переходные без дырок будут. При нажатии ссылки изменить открываетс диалог настройки площадки. И вот там можно отжечь на свой вкус. Пунктов настройки дофига.

Для ценителей тонких извращений можно сделать пады хоть в форме рассово правильной свастики, хоть сатанинской звезды. Будет, тащемта, готичная в своем адовом угаре плата.

Потом идем в межслойные переходы и там выдаем нужные размеры отверстий. Что радует оно тут же наглядно показывает в масштабе соотношение. Очень удобно.

Про группы цепей я ничего не расскажу, т.к. сам еще не изучил. Читайте документацию на топор. Там все по русски и неплохо разжевано. Скорей всего тут задаем типы сигналов. Мол это у нас земля, это питание, тут скоростные сигналы летают, а тут аналог. И на основании этих знаний топор оптимальней трассирует, учитывая всякие гадкие эффекты.

Следующим пунктом идем в Ограничения
Там все тривиально. Выставляем значения какие сможем вывезти со своей технологией. Мой утюг позволяет накатывать 0.2/0.2 без особых напрягов. Но я стараюсь не мельчить.

Важно! Минимальный размер должен быть равен ширине самой мелкой площадке. Иначе дорожка просто не сможет сжаться до такой ширины, чтобы на нее влезть. У меня это вывод FT2232 0.2мм То же касается и зазоров. Не сильно критично если надо топор влезет, но будет ошибка DRC оно нам надо?

Также рекомендую залезть в раздел Редактирование и там, ползаив по разделам, выставив опции:

• Ручное перемещение обьектов с подталкиванием обьектов и переходов (прикольно!)
• Форма проводников дуги, создавать капельки и плавное сужение проводников. Плата будет выглядеть особо тепло аналогово.

Расстановка компонентов
Теперь можно приступить к формированию платы и расстановке компонетов. Давайте вначале растащим лимиты.

Видите у меня выделеная такая рамка? Вот это контур будующей платы. Его можно всяко тягать за узелки и придавать форму. Не бойтесь что она ломаная и не замкнутая. Это не страшно главное концы поближе друг к другу поставить, чтобы туда не вылезли резисторы, а то в ходе трассировки они как тараканы по плате ползают 🙂

Дальше начинаем тягать и расставлять ключевые компонеты разьемы всякие, микросхемы громоздкие. В общем то, что относится к конструктиву платы. При этом в нижней панельке, при выделенной детальке будут ее параметры слой, угол поворота, название и прочее

На этом этапе, для удобства, лучше отключить выделение отдельных пинов будет удобней.

Также не помешает включить сетку. Она в правой панельке, на вкладке настройки

В топоре, при выборе компонента исчезают все линии связи, кроме тех с которыми связан этот компонент. И они автоматом перерисовываются по кратчайшему маршруту. Также обращайте внимание на такие белые или зеленоватые линии идущие от пятачков или дорожек это нарушения DRC условий. Например слишком близкое расположение компонентов.

Теперь фиксируем все ключевые конструктивные компонеты для этого выделяем его и жмем замочек (либо хоткей F). Мы же не хотим, чтобы у нас разьем уплыл в середину платы? Стаскиваем валом комплектуху в зону ограниченную границами платы. Дальше ими займется авторасстановщик.

Делаем наброс остальных компонентов. Жмем авторазмещение иконка с подьемным краном и висящей на нем микросхеме (хоткей F5)
появится такая пунктирная рамочка границы действия авторазмещения:

Осталось нажать стрелочку (F9) и запустить авторазмещение. Детальки начнут ползать как попало по плате. Вначале сбиваясь на периферию, а потом занимая все более и более удачные места. Процесс этот бесконечный. Поэтому ждем пока они не успокоятся и жмем стоп. Пофиг что встали криво. Это еще не конец процесса. Потом они еще поплзают от души 🙂

Автотрассировка. Выбираем иконку с паутиной и процесс пошел. Он также бесконечный. Топор предлагает несколько вариантов с наиболее удачными параметрами. Можно делать сортировку. Я, например, сделал сортировку по минимальному числу переходных отверстий.

Когда надоест жмем стоп и выбираем наиболее удачный по параметрам вариант. Тыкаем в него дважды и получаем разводку:

Трэш и угар! Особенно доставляют слепленные дорожки.
Но это ерунда. Главное для нас топология, а топор нам все сам вскоре подгонит под стандарты. Дальше несколько раз жмем синюю стрелку и выбираем там по очереди то оптимизация путей проводников, то оптимизацию путей и переходов и прочие пункты можно потыкать. Экспериментируйте 🙂
В общем, весьма скоро всякие косяки вроде завязаных в узел дорожек исчезнут (а если не исчезнут, то можно их аккуратно в режиме FreeRoute подраспутать). И получится что то похожее на готовый результат.

Важно! Следите чтобы резисторы и прочие площадки не лезли друг на друга. Для топора они всего лишь две площадки и он не знает, что они не могут быть в шахматном порядке и иногда прогоняет т.к. из Eagle походу не импортируются их запретные площадки.

Если видите, что топор тупит например перехлест двух параллельных дорожек. Просто переключитесь в режим редактирования топологии, а потом сразу обратно во FreeRouting он сразу же исправится. В общем, путем таких шаманских манипуляций у меня за пять минут получилась следующая укуренная плата:

Получилось 15 переходных дырок. Причем, если поглядеть, подвигать детальки, то можно избавиться от большинства из них. Но это уже вручную, в режиме правки топологии, а потом переключение во фрироутинг и опа все дорожки снова как надо. Но за 15 минут работы, при накиданых от балды детальках весьма неплохой результат. Вручную я бы провозился наамного дольше. Но цель не получить супер оптимальную плату, а просто показать что есть Топор и как им рубят.

Печать
Результат есть, но его надо как то получить в форме для ЛУТа пригодной. Ну или резист, кому что милей. Вот тут начинаются главные бубны и пляски. Решение такое:

Задаем цветовую гамму и настройки печати. Нам надо поправить цвета во вкладке Слои, Обьекты и Настройки:

В общем добиваемся того, чтоб оно выглядело как на печать никаких лишних линий, надписей, ненужный данный момент слой (например нижний) скрываем чтобы не мозолил глаз. Фон белым, все проводники, дырки и прочее черным.

Должно выглядеть примерно вот так:

Теперь сохраняем цветовую схему. Называем ее как нибудь. Например Печать ЛУТ и жмем кнопочку с дискеткой.

У меня называется Вывод на дорф Не спрашивайте что такое дорф. 🙂

Дальше меню файл, печать

Принтер мы выбираем наш DoPDF. Теперь не забываем жать кнопку настройки принтера Свойства и настраиваем качество вывода побольше:

Я ставлю DPI = 600 хотелось бы больше, но почему то у меня это вызывает переклин службы печати винды. А меньше получается кака. Но 600 тоже вполне сьедобно. Даже MLF корпуса на раз получаются, а более крупные так вообще не проблема.

Жмем Окей, убеждаемся, что масштаб стоит как Действительный размер и можно жать Печать. Кстати, там же галочка для отзеркаливания есть 🙂

Выбираем имя PDF файла в который будем печатать и не забываем поставить галочку повышенного качества картинок

Печатаем. Должен получиться PDF файл. Открываем его. В принципе, можно печатать и отсюда. Но видимо PDF смотрелки лажают на мелочах и может получиться как у меня (печатал из STDU Viewer отличная прога. Легкая и быстрая. Чуть чуть тормозней чем Foxit Reader зато понимает DejaVu и имеет внутри много удобных фич). Небольшие зазубринки на картинке образовались. Для столь мелких контактов это черевато. Поэтому переходим к следующей части нашего марлезонского балета

InkScape
Отличный векторный редактор. Гораздо легче чем Corel, да еще и бесплатный. В общем увидел и сразу полюбил :)))
Запускаем его и открываем в нем наш PDF файл:

Главное вкорячить побольше качество импорта. Там же можно уже сматрицировать, да оттуда же и напечатать.

Качество печати картинки из InkScape почему то ощутимо выше получается.

Вверху печать из инкскейпа, внизу из STDU View

Да, еще рекомендую прежде чем будет печатать на рабочем шаблоне (или фотобумаге для ЛУТа) напечатайте на обычной офисной, наложите микросхему на рисунок пада и посмотрите не уплыли ли размеры при всех этих пертурбациях с конвертацией и печатью.

У меня не уплывали ни на соточку, а у вас может быть все по другому.

Также настоятельно рекомендую к прочтению родную документацию от топора. Благо на русском все ибо наше, родное. Ну и еще весьма бодро отвечающий форум Эремекса, куда можно массово набегать и есть мозг тамошним спецам 🙂

Вот вроде бы все. Удачно вам помахать Топором!

А в пост призываются демоны бойцы из Эремекса с их дельными комментариями и замечаниями.

З.Ы.
Меня особо не теряйте. Я тут несколько занят с делами семейными. Увы с электроникой не связанными, а посему статей, как побочного продукта промежуточных результатов работы, не будет. Так что какое то время писать буду реже чем обычно.

Впрочем, кроме меня авторов хватает в сообществе чуть ли не каждый день появляется толковая статья, а число конкурсных (т.е. написанных с особой тщательностью и претензией на призы) перевалило за 60. В том числе подробнейшие расклады по подключению к контроллерам эзернета через микросхему ENC28J60, по OBDEV V-USB. Куча разнокалиберных статей по ПЛИС, вброс в контроллеры MSP430. И десятки других интересных тем.