這篇就單刀直入，講一個我做過的 USB 電源控制板。簡單的說，就是一個 USB TYPE-A 的公頭與母頭，中間有一個開關，可以做電源的控制。另外再加上一個 LED 當做過電的指示燈。
本文會引用外部的元件庫, Adafruit Library, 用來引入簡單的電阻電容與LED等元件。
說明影片
本文的說明影片，發佈在 Youtube 上了，建議可以交互參考比較清楚
下載 Adafruit 元件庫
Adafruit 也是一家經營 DIY / Maker 資源的公司，他們也有開發自己做的一些 Eagle Design 的元件庫。使用者可以直接上 Google search 「Adafruit Eagle Design library」，就可以找到元件庫所在的 Github。
Adafruit 元件庫下載
下載紅框裡面的 zip 檔後，裡面會有一個 adafruit.lbr，這就是元件庫的檔案。將其放置到 C:\EAGLE-7.6.0\lbr，就可以使用了。往後打開 Eagle Design 時，若你注意一下左邊的 Library 裡，就會多出一個 Adafruit 的元件庫了。
Adafruit Lib 出現
加入 usb 元件庫
另外有一個小的元件庫，是 USB TYPE-A 公頭用的，由於比較久了，我也不記得在哪下載的了，可以在文末直接下載使用。
開始設計
Schematics 設計
USB 開關器 schematics
USB 開關器 PCB 圖
Schematics 在簡中版本的翻譯是叫「原理圖」，一般習慣都直接念英文。其目的是在設計各個硬體元件間的線路連線的邏輯關係，而真正的走線/擺件會留到 board design 才設計。
新增 Schematics
選擇 「File–>New–>Schematic」，就可以開啟一張新的 Schematic 圖了。
新增 Schematic
空的 Schematic
加入元件
接著我們要將元件新增到這張圖上，本文的範例會需要5個元件：
- USB TYPE-A 母座: con-berg –> PN87520-S, 搜尋 pn87520-s
- USB TYPE-A 公頭: usb –> USB-A-H, 搜尋 usb
- 0603 電阻: adafruit –> R-US_R0603, 搜尋 resistor
- 0603 LED: adafruit –> LEDCHIPLED_0603, 搜尋 chipled
- 壓動開關: switch-misc –> pvA2R, 搜尋 pva2r
這邊使用的電阻和LED都是貼片的，如果是想要使用插件的人，可能要再找一下適當的元件庫。
加入元件的方式，是選擇左邊工具列的這個圖示，或者可以選擇 Edit –> Add
新增元件
接著會跳出一個對話框，上面是元件庫的名稱，點開會有元件列表，也可以直接用下面的 Search 來找到想要的元件名稱。
加入新元件
以下圖為例，輸入 pn87520-s 就可以找到所需要的 TYPE-A 母頭，但這個搜尋功能也不是很完整，有時還是要完全符合才能找到想要的項目。
新增 USB TYPE-A 母頭
新增了上面所提到的5個元件後，接下來就是要把之間的接線正確連接了。
加入元件
連接元件
接下來就是要將各元件的接腳連線起來，這會用到幾個基本的操作。
移動
按下上面圖示後，然後在想要移動的元件上按一下，就可以移動該元件，在移動的過程中，按右鍵可以翻轉元件的方向。
接線
按下上面圖示後，然後在元件上想要連接 PIN 腳按一下左鍵，就可以開始做接線。移動滑鼠線就會跟著移動，要轉彎的話就按下左鍵就可以調整方向。線接到目的位置後，連接2下左鍵就可以停止接線，或按下 ESC 也可以。
要確定線有沒有正確連接上，可以試著移動元件，看線會不會跟著移動。
移除
若中間有放置錯元件，或接線接錯，可以選用移除的工具來將之移除。
前面有一個元件沒提到，就是 GND，也就是接地。基本上這不是實體元件，就是把線連接到負級的意思。要加入 GND，也是透過加入元件的方式，搜尋 GND，加入看起來比較喜歡的就可以。
加入 GND
複製
有些元件會常重複用到，GND 就會很常用到，若每次去新增就有點麻煩。此時可以用複製的方式，按下上面圖示後，再按一下想要複製的元件，就可以產生出另外一份了。
最後，依本文的例子，按圖連接就可以了。
產生 PCB 與擺件
Schematic 設計完後，就可以產生 PCB 圖，來設計實際的元件擺設位置與接線。選擇 「File–>Switch to board」，就會自動跳出板圖。一開始板圖的元件都是擠在一起，使用者可依自己實際想要的成品，來擺設位置。
擠在一起的PCB
元件的移動跟翻轉方式，也是跟之前描述的一樣。最終擺件的方式，可以參考本文例子，或者依個人喜好。
板子過大
擺件後其實會發現板子過大，也就是最週圍的白線的部份。可以透過 Tools –> statistics，看到板子目前的大小。
PCB板目前狀態
使用者可以透過移動圖示，來移動邊界，以調整板子的大小。然後，將元件到適當的位子，以縮小板子面積。順便提一下，目前 PCB 板製做，都是以 10cm x 10cm 二層板 (就是只有前後2面有線路)最便宜，一次會製做5或10片板子，總價在人民幣 30~40元之間。台灣我之前做過幾次，一次是800元，由於價差太大，後來都在淘寶下單製做了。面積超過 10×10，價格就會向上跳一級，所以如果不是商業需求，盡量弄在 10×10 以內比較便宜。
縮小後的擺件
檢查一下
在 Schematic 和 PCB 的階段，都有一些基本的自動錯誤檢查功能。可以按下左方工具列的 ERC ，來進行檢查。
自動錯誤檢查
這些檢查，其實還是要一個一個看，個人也不是很清楚所有的訊息。以下圖為例
ERC OK
這些訊息是可以忽略的，沒名字、值或沒 junction。最常見的重要錯誤是「PIN腳沒有接線」，有時圖看起來有接，但其實沒接上。
ERC 錯誤
透過按下該錯誤訊息，程式會指出是哪裡有錯誤，可以透過移動元件，來確定線路是否有接好。
自動繞線
當檢查完畢 Schematic 的基本接線邏輯後，就可以對 PCB 進行自動接線。目前設計只是邏輯上的線路連接，實體上的線路連接，可以透過自動產生。有時會失敗，但這個我們先不討論。
自動繞線
在左邊的工具列上，按下自動繞線的功能。會跳出一個對話框
Auto Route
左邊是設定哪幾層要自動繞線，右邊是要自動繞線的複雜度。由於本範例只是簡單的電路，直接按下 Continue 就好了。然後按下 Start 開始自動繞線。
當所有的項目都到達 100% 線後，按下 Evaluate，就可以看到自動繞線的成果。
最終成果
如果往後電路有修改，想要清除繞線的結果，可以在上面的命令列打上「ripup;」，就可以清除。
清除繞線
鋪銅
接下來要做的一步叫做鋪銅，就是把 GND 鋪滿沒用到的電路板的正反面上，在簡單的線路裡，這一步有時可以不做。比較好理解的好處是，可以改善散熱，還有一些我不懂的電磁特性 (sorry, I’m sw guy)。這個流程主要是參考這篇，有時間的人也可以參考一下。
鋪銅的步驟是在正反面都以 Polygon 圖示，將 PCB 板框起來，再按 Rastnest 來完成動作。
Polygon與Ratsnest
Bottom Polygon
在按下 Polygon 時，可以選擇 Bottom (反面) 與 Top (正面)，所以要分兩次將 PCB 板都框住，最後按下 Ratsnest，就可以完成鋪銅。
完成鋪銅
輸出 Gerber 檔
Gerber 檔是從 PCB 轉出後，要製做成實體板子的格式，之前在「 我是 Maker! WiFi995 無線求救信標 (2) 電路設計」已有提過，這邊只說明其產生的流程。
在 PCB 設計的頁面裡選擇「File –> Cam Processor」，在跳出的視窗裡再選擇 「File –> Open –>Job」，選擇附件裡的 gerb274x_vcut.cam。
CAM輸出
接著按下 “Process Job”，就會產生所需的檔案了。
將下列幾個副檔名的檔案，壓縮起來成 zip 檔，就可以交給板廠進行製做了。
- drd: drill data. Drills + Holes 層
- gko: Gerber Keep out. bKeepout 層，那時要做vcut特別加的
- cmp: component side. Top + Vias + Pads 層
- sol: Soldier side. Bottom + Vias + Pads 層
- plc: Silk screen CMP: 正面文字, Dimension + tPlace + tNames + tValues
- pls: Silk screen solder: 背面文字, Dimension + bPlace + bNames + bValues
- stc: Solder stop mask CMP: 正面範圍, tStop 層。這個沒有很瞭解，可能是正面元件所佔用的範圍
- sts: Solderstop mask SOL: 背面範圍, bStop 層。可能是背面元件所佔用的範圍
有興趣的讀者，也可以透過 online viewer 來觀查一下最後的輸出 gerber 檔案。不知是不是 eagle design 相容性不好，目前發現的是 Online Gerber Viewer 的這個網站才看的到，不過板廠好像沒這個問題。
Gerber Viewer
結語
這一篇講的有點長，的確做一個 PCB 出來說難不難，其實細節也是蠻多的。下一篇會說明如何透過板廠，委託製做實體板子。
附件
gerb274x_vcut – Eagle Design 產生 Gerber 檔
adafruit – Eagle Design Adafruit 基本元件庫
- USB電源開關實例設計){kind=link}