Поиск и создание компонентов для Eagle CAD

В предыдущей статье мы создали плату для мультивибратора, используя Eagle CAD - однако очевидно, что он имеет намного больше возможностей, чем те, что показаны в предыдущей статье. Поэтому я расскажу о всех остальных возможностях, которые помогут максимально эффективно использовать этот инструмент, ну и решат некоторые вопросы, которые рано или поздно появляются при использовании.

Где найти нужный компонент для Eagle CAD?

Собрание библиотек компонентов в стандартной поставке Eagle CAD довольно массивно. Следовательно, без подсказки найти нужные элементы бывает трудновато. Что же делать, если компонент не в той библиотеке, в которой должен быть?

Прежде всего, вспоминаем - один компонент может иметь разные корпуса. Если нужный компонент не находится в подходящей библиотеке на первый взгляд, то стоит посмотреть в правую нижнюю область окна, в случае необходимости прокрутить до нужного компонента:

Окей, но что делать, если даже не знаешь, какая библиотека подходящая для твоего компонента? Я перечислю библиотеки для наиболее часто встречающихся компонентов. Компоненты в Eagle CAD отсортированы достаточно хорошо, но в силу большого их числа появляется необходимость хотя бы немного разбираться в библиотеках - скажем так, плата за удобство.

Если это:

• микросхема или что-то вроде того, то легче всего выполнить поиск компонента в стандартной поставке. Заходим в панель управления, нажимаем Ctrl+F, ну или же выбираем в меню View пункт Search in Tree. Внизу появляется поисковая строка, которую и используем для поиска, перемещаясь между результатами поиска кнопками Prev и Next. Иногда поиск может затянуться на слабых компьютерах. 

Где искать?

Микросхемы различных типов:

• Микросхемы логики 40хх/41хх/45хх - в 40xx.lbr/41xx.lbr/45xx.lbr
• Микросхемы логики 74xx - в 74xx-eu.lbr
• Регуляторы напряжения - v-reg.lbr
• Массивы драйверов ULN - uln-udn.lbr

Микросхемы различных производителей:

• Analog Devices - analog-devices.lbr
• Atmel AVR - atmel.lbr
• Cypress - cypress.lbr
• ECL - ecl.lbr
• FTDI - ftdichip.lbr
• Linear Technology - linear-technology.lbr 
• Linear - linear.lbr 
• Maxim Integrated - maxim.lbr
• Philips - micro-philips.lbr , philips-semiconductors.lbr
• Intel - micro-intel.lbr
• Microchip - microchip.lbr (   PIC  )
• ST Microelectronics - st-microelectronics.lbr
• Texas Instruments - texas.lbr
• Xilinx - xilinx-xcv.lbr
• Zilog - zilog.lbr
• ...И другие, не перечисленные, чтобы не забивать статью. Впрочем, вышеперечисленные - те, у которых больше всего микросхем в библиотеках.

Если микросхемы в стандартной поставке нет... Что ж, о выходе из такой ситуации будет рассказано ниже в этой статье.

Другие активные элементы:

• кварцевые резонаторы - в crystal.lbr, библиотека достаточно полная, покроет все нужды.
• диоды - в diode.lbr. Диодные мосты - в rectifier.lbr.
• светодиоды - led.lbr, компонента LED с его множественными корпусами в большинстве случаев более чем достаточно.
• транзисторы - в основном в библиотеках transistor.lbr/transistor-####.lbr, где #### - какое-то слово, обозначающее предназначение/производителя/тип. Стоит заметить, что эти библиотеки не содержат всех элементов в нужных корпусах, как хотелось бы - к примеру, транзистор 2N2222 имеется только в TO18 корпусе, но довольно популярен в TO92. Впрочем, корпуса очень похожи по размерам и по выводам, поэтому можно не волноваться и ставить на плату, какие есть. 

Пассивные элементы:

• резисторы ищем в библиотеке rcl.lbr, главные компоненты в списке - R-EU/R-US. Стандартный резистор 1/4 ватт - R-EU_0207/10. SMD резисторы - там же, в списке корпусов R-EU_, к примеру, 0805 - R-EU_M0805. Некоторые нестандартные резисторы, используемые реже, есть в библиотеках, начинающихся с resistor - типа resistor-####.lbr. 

К слову - советую смотреть на масштаб детали в прямоугольнике, где она показывается и использовать линейку и калькулятор, чтобы понять, подойдёт ли конкретно эта деталь или нет. В 99% случаев детали подходят... Но один раз я встретил в интернете, загрузил и перевёл на печатную плату проект, в котором было выбрано неправильное расстояние между ножками для выводных резисторов 1/4 ватта - в результате пришлось сгибать выводы у самого основания, и они всё равно еле-еле влезли по длине. 

И ещё - элементы с постфиксами -EU и -US, в теории, одинаковые, различаются лишь обозначения на схеме.

• конденсаторы - та же библиотека rcl.lbr, только используем компоненты C-EU/C-US, CX и CY. Полярные конденсаторы - в CPOL-EU/CPOL-US. Переменные конденсаторы - в C-TRIMM. 
• катушки индуктивности - ищем в библиотеке inductors.lbr. Чаще всего встречающиеся тороидальные катушки начинаются с букв SFT. Те же катушки, но лежащие на боку - с букв RKE. Также есть библиотеки типа "inductor-####.lbr".
• реле - relay.lbr, вообще, коллекция реле там огромная.
• потенциометры - pot.lbr, компоненты TRIM_EU и TRIM_US содержат в себе львиную долю всего, что может попасться. Также некоторые есть в rcl.lbr, в компонентах POTENTIOMETER_ и R_TRIMM, ну и в pot-####.lbr.
• резисторные сборки/матрицы - resistor-net.lbr, охватывает большинство самых популярных видов.

Остальное:

• гребёнки выводов (с отступом 2.54) - pinhead.lbr. 
• перемычки или контакты для джамперов на плату (идентичные гребёнкам выводов) - в jumper.lbr. Контактные площадки, которые замыкают припоем для подтягивания контакта к земле/питанию - в jump-0r-smd.lbr.
• предохранители - fuse.lbr, там и предохранители, и держатели для них. Один держатель из часто используемых спрятался в special.lbr.
• кнопки/выключатели - switch.lbr. Стандартные квадратные кнопки с четырьмя выводами по углам - в библиотеке switch-omron.lbr. Что странно, вообще они должны были быть в switch.lbr, на это намекает и наличие упаковки (package) для таких выключателей в этой библиотеке... Мистика. DIP-сборки выключателей находятся в switch-dil.lbr. Двухпозиционный выключатель с тремя контактами в ряд - switch.lbr->255SB.
• детали советского производства (типа резисторов МЛТ, транзисторов КТ, микросхем и тому подобных вещей) - отказываемся от этой идеи, ищем современный аналог и используем его. Как вариант, просто используем похожую по выводам деталь зарубежного производства - к примеру, аналогичные резисторы из rcl.lbr. Ну или делаем свою библиотеку, где рисуем корпуса под старые детали.

Самая частая проблема - отсутствие микросхемы в стандартной поставке - т.е. в тех библиотеках, которые только что вам предлагалось прошерстить. Что ж, библиотеки в больших количествах можно найти в интернете. К примеру, самая большая подборка, как по мне, есть  на официальном сайте Eagle CAD в соответствующей категории. Разные американские и не очень конторы/сообщества, специализирующиеся на электронике, также занимаются поддержкой своих библиотек для клиентов, участников и просто интересующихся. небольшой список тех библиотек, которые использую лично я:

• Farnell Element14 - компания, которая в 2009 году купила компанию CadSoft Computer GmbH, которая, собственно, и занимается разработкой Eagle CAD. Их коллекция элементов - на этом форуме.
• SparkFun - американская компания, которая занимается продажей и разработкой электронных компонентов и поддержкой сообществ в США. Их библиотеки - тут, на GitHub (скачать можно, используя кнопку Download ZIP слева внизу).
• Adafruit - ещё одна компания, схожая по роду деятельности с SparkFun. Их библиотека - тоже на GitHub, метод скачивания - аналогичный.  
• Из менее полных коллекций могу отметить, к примеру, коллекцию PC Services или блога Bot Thoughts.com.  
• Этот сайт предоставляет услуги поиска деталей по библиотекам Eagle CAD. Правда, они используют только стандартные библиотеки, но как быстрый и удобный метод поиска по стандартным библиотекам - инструмент неплохой.
• ... Естественно, буду признателен, если кто-то поделится в комментариях теми библиотеками, которые он использует.

Как добавлять библиотеки в Eagle CAD?

После того, как Вы скачали файл библиотеки Eagle (с расширением .lbr), можно просто поместить этот файл в папку "C:\Program Files\EAGLE-6.6.0\lbr" . Естественно, название папки Eagle CAD в Program Files (в моём случае - "EAGLE-6.6.0" ) будет зависеть от версии Eagle CAD на Вашем компьютере. Однако такой способ неудобен тем, что, если потом возникнет необходимость найти какую-то библиотеку (к примеру, с кем-то поделиться или перенести в другую версию Eagle CAD), придётся искать её среди огромного количества библиотек стандартной поставки. Поэтому советую создать отдельную папку для скачанных с Интернета и собственноручно созданных библиотек рядом с папкой, где хранятся Ваши проекты - т.е. по пути My Documents/eagle/lbr . 

В панели управления Eagle CAD открываем меню "Options" и выбираем пункт "Directories...":

Ставим курсор в строке напротив пункта Libraries, затем кликаем мышью на кнопке Browse внизу окошка. Добираемся до папки eagle в  My Documents, создаём в ней папку lbr, выбираем её и нажимаем Ok. Путь к этой папке должен появиться в строке напротив пункта Libraries:

(у меня вместо пути к папке My Documents стоит Z:/, потому что я использую сетевой диск)

Теперь можно удобно добавлять свои библиотеки в отдельную папку и искать их там, не смешивая их с библиотеками из стандартной поставки. Этот способ хорош ещё и тем, что позволяет использовать Eagle CAD на разных компьютерах, при этом работая с одними и теми же материалами. Можно просто-напросто скинуть все проекты и свои библиотеки на флешку или сетевой диск, а после прописать нужные пути на компьютере, на котором будет вестись работа. 

Как создать свою деталь для Eagle CAD?

Что делать, если библиотеку с нужной микросхемой не удалось найти в интернете? Не беда! Можно создать свою библиотеку и самому внести туда нужную микросхему. Для этого нужно лишь найти даташит на микросхему с её распиновкой - тут ничего проблематичного в 99% случаев нет. Для примера я возьму микросхему HT9200 - генератор DTMF-кодов. Я собираюсь использовать её для одного из своих проектов, для которого мне определённо придётся разводить плату в Eagle CAD. В даташите указано, что микросхема есть в двух вариантах - 8 и 14 контактов, и для каждого варианта есть два возможных корпуса - DIP и SOIC. 

Сначала я займусь микросхемой с 8 контактами, а потом по  горячим следам создам деталь ещё и для 14-ногой версии. Итак, открываем Eagle CAD. Напомню один из принципов работы Eagle CAD из предыдущей статьи:

4) Любые компоненты для создания плат группируются в библиотеки.

Соответственно, нужно будет создать свою библиотеку для того, чтобы можно было кидать туда собственноручно изготовленные детали. В панели управления Eagle CAD идём в меню File->New->Library:

Открывается... Что-то совсем не похожее на библиотеку, какое-то окошко с пустым полем по центру и всего-то одной кнопкой на панели слева.

Впрочем, оно нам пока не понадобится - нужно лишь сохранить только что созданную пустую библиотеку. Идём по пути File->Save, откроется меню, спрашивающее, куда же сохранить библиотеку. Если Вы ранее по моей рекомендации создали отдельную папку для библиотек (что я всё же рекомендую сделать) - перейдите туда. Если нет и не хотите этого делать - оставайтесь на том же месте. В любом случае - перед нажатием кнопки Save нужно поменять название библиотеки untitled на что-то более осмысленное.

Так как я создаю библиотеку для микросхемы HT9200, я назову библиотеку просто - ht9200.lbr, в строку имени файла, соответственно, впишу ht9200. Если получилось так, что Вы следуете этому туториалу, но создаёте что-то своё - название не имеет особой важности, но для упрощения поиска советую либо назвать соответственно названию микросхемы, либо не париться и создать библиотеку типа moi_mikroshemi.lbr, куда можно будет скидывать всё, что создано на скорую руку.   

После сохранения не закрываем пока что пустующее окно библиотеки и возвращаемся в панель управления. Вспоминаем ещё один из основных принципов Eagle CAD:

2) Каждая радиодеталь состоит из двух частей – символ (symbol) и упаковка (package). 

Если символ (определяющий логическое назначение и названия контактов детали) для каждой микросхемы свой и его придётся создавать самому, то упаковка или корпус (определяющий физическое размещение контактов на плате и их положение относительно друг друга) очевидно, будет одинаковым для каждой микросхемы в корпусе с тем же названием, будь то DIP-8, SOP-16 или TQFP-64. Так что первое и самое простое задание на тернистом пути создания своей детали - найти корпус с нужным названием в библиотеках стандартной поставки. Собственно, есть даже библиотека ic-package.lbr, откуда можно взять пару корпусов, но ассортимент в ней не самый богатый. Как правильно искать корпуса в библиотеках?

• Нужно искать не радиодетали, а именно корпуса. Они внизу списка в каждой библиотеке и перед их названием другая иконка. 
• 
• Ctrl+F - ваш друг, но стандартизации в названиях корпусов в библиотеках Eagle CAD не существует. Соответственно, в поиск можно и нужно забивать как, к примеру, "SO8", так и "SO-8". 
• DIL и DIP - одно и то же.
• Тем не менее, поскольку каждая библиотека должна иметь свою копию корпуса, вероятность, что Вы найдёте нужный корпус, если он более-менее распространён в реальной жизни - 100%. Особенно если подключите пару внешних более-менее активно пополняемых библиотек. 

Но вот вы нашли корпус, он призывно высвечивается в списке, а Вы растерянно смотрите на него и не представляете, что же делать дальше... Нужно просто щёлкнуть по нему правой кнопкой мыши и выбрать пункт "Copy to Library". Если пункт неактивен и не реагирует на нажатия - значит, не нужно было закрывать то самое бесполезное пустое окошко библиотеки. Найдите свою библиотеку в  списках панели управления и откройте её двойным щелчком, чтобы появилось это окошко, затем вернитесь к нужному корпусу и попробуйте добавить его ещё раз. После добавления корпуса в библиотеку пустое окошко внезапно преображается и становится не таким уж и пустым. 

Итак, вы нашли и добавили в библиотеку все нужные для детали корпуса. Чтобы проверить это, сохраните свою библиотеку (File->Save в окошке библиотеки) и в панели управления полюбуйтесь на её содержимое:

Отлично, корпуса есть... Теперь нужно заняться созданием символа. Обычно туториалы в Интернете советуют создавать символ во встроенном редакторе, для этого проходя через кучу монотонных шагов... Я опишу тот способ, который намного быстрее и удобнее, но в туториалах обычно не встречается. В стандартной поставке Eagle CAD наличествует скрипт специально для этой цели, который хоть немного и угловат в использовании, но прекрасно, как по мне, справляется с задачей. Для его использования заходим в то самое окошко редактирования нашей библиотеки и идём по пути File->Run ULP, там нам нужно найти make-symbol-device-package-bsdl.ulp. Открываем его:

Окно скрипта можно разделить на две части - верхнюю и нижнюю. В верхней нам понадобится описать назначение выводов микросхемы, а в нижней - всего-то задать несколько опций на вкладках, поэтому начнём с нижней. Итак, вспоминаем даташит:

Теперь нам нужно перевести названия и назначения контактов в текст. Для того, чтобы Eagle CAD мог их интерпретировать, в левом окне должно быть столько же строчек, сколько контакта у микросхемы. Каждая строчка должна состоять из трёх значений, разделённых пробелами - в формате "название_контакта номер_контакта назначение_контакта". Естественно, у Eagle CAD свои понятия о том, как обозначать назначение контакта. Возможные значения:

NC - не подключён, обычно в даташите обозначен NC 
IN - вход
OUT - выход
IO - вход/выход
OC - выход с открытым коллектором
HIZ - высокоимпедансный выход (Hi-Z)
PAS - контакт, предназначенный для подключения пассивных компонентов (резисторов, конденсаторов, кварцевых осцилляторов и т.п.)
PWR - контакт питания/земли

К примеру, в моём случае для микросхемы HT9200A текст будет выглядеть так:

!CE 1 IN

X2 2 PAS

X1 3 PAS

VSS 4 PWR

CLK 5 IN

DATA 6 IN

DTMF 7 OUT

VDD 8 PWR

Замечу, что если для контакта активным является низкий логический уровень и над ним для обозначения этого необходимо поставить черту, можно просто поставить восклицательный знак перед названием контакта, как это сделано с контактом CE (Chip Enable). 

После ввода текста нужно нажать на кнопку "Parse -->" между левым и правым полем, чтобы значения появились в списке справа, можете свериться с картинкой сверху для проверки. После того, как всё готово, в нижней части выбираем вкладку "Use Package" и в единственном на всю вкладку выпадающем меню выбираем корпус, который мы собираемся использовать с деталью (с этим скриптом можно использовать только один корпус за раз, но пока что это не такая большая проблема). Возвращаемся во вкладку Make и заполняем пару полей:

• Package Name - если мы только что правильно выбрали корпус, там должно быть его название. Галочку ставить не надо.
• Symbol Name - указываем название микросхемы, для меня - HT9200A, затем ставим галочку. 
• Device Name - точно так же указываем название микросхемы и ставим галочку. 
• Variant - тут надо бы вписать постфикс микросхемы, который обычно различается в зависимости от корпуса. Для микросхемы, которую я использую в туториале, это неактуально, но приведу пример, где постфикс нужно было бы указать (название микросхемы - MAX7318):
• 
• Я всё же выдумаю и укажу постфикс, так как позже я добавлю корпусов в эту микросхему и мне нужно будет их различать - к примеру, "-DIL08" (постфикс автоматически добавится после названия микросхемы, поэтому ставлю тире вначале)

Всё готово...

...Но кнопку "Ok" пока не нажимаем. Сначала копипастим куда-нибудь текст, который мы составили для описания названий и назначений контактов - он нигде не сохраняется и тут же теряется, и я могу гарантировать, что Вам не понравится набирать его снова, если нужно будет сделать какое-либо маааленькое изменение в настройках скрипта и запустить его снова. Открытое окно Notepad вполне подойдёт.  После копирования нажимаем "Ok":

Перед нами результат нашего труда, готовая микросхема в библиотеке. Что ещё можно сделать?

1) Добавить ещё варианты этой же микросхемы, только в другом корпусе (если вы до этого позаботились о том, чтобы добавить все нужные корпуса в свою библиотеку, конечно). Для этого нажимаем огромную кнопку New справа внизу:

Там выбираем из списка нужный корпус, внизу указываем постфикс по уже описанному принципу, нажимаем OK и возвращаемся в библиотеку к микросхеме. Теперь нажимаем на огромную кнопку Connect:

Щёлкаем по левой кнопке Connect, пока левый и центральный список не станут пустыми, а правый не заполнится связанными значениями названий и номеров контактов, затем нажимаем "Ok":

Отлично, теперь микросхема доступна в двух вариантах:

Что ещё можно сделать?

2) Сделать символ микросхемы красивее. Он был создан автоматически, скриптом, а при написании скрипта, по всей видимости, красота не считалась ключевым параметром, поэтому автоматически созданный символ выглядит так:

Это - не совсем то. что мы привыкли видеть на схемах. Идём в нашу библиотеку и редактируем символ. Для этого в вертикальном меню инструментов выбираем кнопку Symbol (внизу в строке состояния отображается как Edit Symbol), появляется список:

Выбираем из списка наш символ, нажимаем "Ok":

Теперь инструментом Move () передвигаем символ по частям:

• Знаки Name и Value передвигаем на верх и низ символа.
• Передвигаем саму четырёхугольную основу символа за углы по одному. Высоту не меняем, а вот ширина пусть будет, к примеру, 6 клеточек.
• Передвигаем оторвавшиеся от основы контакты обратно на основу, по одному.

Готово, теперь наша микросхема будет нормально смотреться на схеме!

Чем ещё интересным можно заняться?

3) Изменить описание микросхемы и библиотеки на что-то более вменяемое, нежели "edit this description". Если будешь работать с библиотекой сам - удобно, если будешь делиться с другими - просто необходимость.

Заходим в библиотеку, в меню Library выбираем пункт Description... , в открывшемся поле выбираем нижнее поле для текста и набираем описание библиотеки, что-то вроде:

Для смены описания самой созданной нами микросхемы вверху на вертикальной панели выбираем кнопку Device (Edit a device), в списке выбираем нашу микросхему:

Попадаем в меню редактирования микросхемы, в левом нижнем поле щёлкаем по Description (подсвечено синим):

Кстати, тут, как и в меню редактирования описания библиотеки, можно использовать что-то типа HTML-разметки. Что ж, меняем описание микросхемы на что-то более адекватное:

Отлично. Пожалуй, на этом я закончу этот туториал. В следующий раз расскажу о схематиках и платах, а именно - какие приёмы можно использовать для облегчения работы с ними и для полного использования всех фич, что предоставляет Eagle CAD. В архиве, приложенном к статье, содержится созданная мной в процессе работы библиотека, как и описание выводов микросхемы HT9200B (14-выводная), в создании которой я предлагаю попрактиковаться читателю. Подсказка - в скрипте не забудьте поменять как название символа (Symbol), так и название микросхемы (Device), иначе будут вполне логичные сообщения о конфликтах.

Теги:

• Eagle