1. Главная страница » Компьютеры » Gerber файл что это

Gerber файл что это

Автор: | 16.12.2019
Gerber
Расширение .gbr
MIME-тип application/vnd.gerber
Разработчик Ucamco [d] [1]
Опубликован 1980
Последний выпуск J3 (2014)
Тип формата графический формат
Стандарт(ы) yes
Сайт ucamco.com//en/file-form…

Gerber — файловый формат, представляющий собой способ описания проекта печатной платы для изготовления фотошаблонов на самом разнообразном оборудовании. Практически все современные системы автоматизации проектных работ для электроники позволяют генерировать выходные файлы в формате Gerber; с другой стороны — почти всё современное оборудование позволяет считывать данные в этом формате.

Формат был изначально разработан корпорацией Gerber Systems (Хартфорд, штат Коннектикут, США) [2] , признанным производителем плоттеров, устройств широкоформатной печати и оборудования прецизионной резки, систем автоматического оптического контроля (AOI) для печатных плат, CAD/CAM систем.

По сути Gerber-файл представляет собой текстовое описание последовательности команд, направленных на прорисовку различных элементов топологии (контактных площадок, переходных отверстий, линий, дуг, текстовых надписей) с помощью графопостроителя. Фактически данные в формате Gerber представляют собой программный код, управляющий выбором инструмента рисования, перемещением его в точку с заданными координатами и выполнением самой операции рисования. При изготовлении фотошаблонов рисование на светочувствительной плёнке производится световым пятном заданной формы — апертурой.

Обычный формат Gerber является подмножеством [ прояснить ] форматов семейства EIA Standard RS-274D.
Расширенный формат Gerber, иначе называемый RS-274X, является надмножеством [ прояснить ] формата EIA Standard RS-274D и включает в себя ряд дополнительных возможностей, таких как заливка полигонов, комбинирование негативных и позитивных изображений, задание пользовательских апертур; кроме того, файл в формате RS-274X содержит в своём заголовке список используемых апертур, что даёт пользователям возможность обмениваться данными без необходимости отдельного описания используемых инструментов. Также он поддерживает как коды параметрических данных (G-коды) и коды апертур (D-коды), так и массивы параметров (массивы параметров представляют собой наборы данных, описывающих или проект целиком, или его части, называемые слоями, что значительно расширяет возможности стандартного формата Gerber).

Несмотря на свой возраст и попытки разработать альтернативные форматы, Gerber, благодаря своей простоте и открытости стандарта, остается самым распространенным форматом для передачи данных производителю печатных плат. Конкурирующий ODB++ [en] , позиционируемый как замена Gerber, пока не смог его потеснить, предположительно из-за своей проприетарности.

Типы данных [ править | править код ]

Файл в формате RS-274X может содержать типы данных, располагающихся в следующем порядке:

  • Параметрические коды RS-274X. Также называются массивами параметров, включение их в стандартный код RS-274D превращает его в расширенный Gerber формат.
  • Стандартные RS-274D коды. Можно назвать командо-адресным форматом, состоящим из:
  • Односимвольных функциональных кодов, таких как G-коды, D-коды, М-коды и т. д. В старой терминологии функциональные коды назывались командами и описывали способ интерпретации координатных данных (например, способ интерполяции дуг) или функционирование устройства рисования (например, включение или выключение лампы при перемещении).
  • Координатных данных, определяющих точки, в которые устройство рисования должно перемещаться. В старой терминологии координатные данные назывались адресом и описывали линейные координаты точек на топологии (в формате X, Y) и дуги (в формате I, J).
Gerber
Расширение .gbr
MIME-тип application/vnd.gerber
Разработчик Ucamco [d] [1]
Опубликован 1980
Последний выпуск J3 (2014)
Тип формата графический формат
Стандарт(ы) yes
Сайт ucamco.com//en/file-form…

Gerber — файловый формат, представляющий собой способ описания проекта печатной платы для изготовления фотошаблонов на самом разнообразном оборудовании. Практически все современные системы автоматизации проектных работ для электроники позволяют генерировать выходные файлы в формате Gerber; с другой стороны — почти всё современное оборудование позволяет считывать данные в этом формате.

Формат был изначально разработан корпорацией Gerber Systems (Хартфорд, штат Коннектикут, США) [2] , признанным производителем плоттеров, устройств широкоформатной печати и оборудования прецизионной резки, систем автоматического оптического контроля (AOI) для печатных плат, CAD/CAM систем.

По сути Gerber-файл представляет собой текстовое описание последовательности команд, направленных на прорисовку различных элементов топологии (контактных площадок, переходных отверстий, линий, дуг, текстовых надписей) с помощью графопостроителя. Фактически данные в формате Gerber представляют собой программный код, управляющий выбором инструмента рисования, перемещением его в точку с заданными координатами и выполнением самой операции рисования. При изготовлении фотошаблонов рисование на светочувствительной плёнке производится световым пятном заданной формы — апертурой.

Обычный формат Gerber является подмножеством [ прояснить ] форматов семейства EIA Standard RS-274D.
Расширенный формат Gerber, иначе называемый RS-274X, является надмножеством [ прояснить ] формата EIA Standard RS-274D и включает в себя ряд дополнительных возможностей, таких как заливка полигонов, комбинирование негативных и позитивных изображений, задание пользовательских апертур; кроме того, файл в формате RS-274X содержит в своём заголовке список используемых апертур, что даёт пользователям возможность обмениваться данными без необходимости отдельного описания используемых инструментов. Также он поддерживает как коды параметрических данных (G-коды) и коды апертур (D-коды), так и массивы параметров (массивы параметров представляют собой наборы данных, описывающих или проект целиком, или его части, называемые слоями, что значительно расширяет возможности стандартного формата Gerber).

Читайте также:  Madvr media player classic

Несмотря на свой возраст и попытки разработать альтернативные форматы, Gerber, благодаря своей простоте и открытости стандарта, остается самым распространенным форматом для передачи данных производителю печатных плат. Конкурирующий ODB++ [en] , позиционируемый как замена Gerber, пока не смог его потеснить, предположительно из-за своей проприетарности.

Типы данных [ править | править код ]

Файл в формате RS-274X может содержать типы данных, располагающихся в следующем порядке:

  • Параметрические коды RS-274X. Также называются массивами параметров, включение их в стандартный код RS-274D превращает его в расширенный Gerber формат.
  • Стандартные RS-274D коды. Можно назвать командо-адресным форматом, состоящим из:
  • Односимвольных функциональных кодов, таких как G-коды, D-коды, М-коды и т. д. В старой терминологии функциональные коды назывались командами и описывали способ интерпретации координатных данных (например, способ интерполяции дуг) или функционирование устройства рисования (например, включение или выключение лампы при перемещении).
  • Координатных данных, определяющих точки, в которые устройство рисования должно перемещаться. В старой терминологии координатные данные назывались адресом и описывали линейные координаты точек на топологии (в формате X, Y) и дуги (в формате I, J).

Несмотря на многообразие оборудования для производства печатных плат, его производители как-то умудряются найти общий язык между собой, с производителями печатных плат и конструкторами. В результате, в отличие от программ для трассировки печатных плат, каждая из которых использует свой собственный формат данных, количество форматов для управления таким оборудованием, то есть технологических форматов, описывающих топологию печатных плат, можно буквально «по пальцам пересчитать». Наибольшее распространение получил формат под названием Gerber. Его ещё иногда называют «хребтом электронной промышленности». К сожалению, русскоязычной информации на эту тему не так уж и много. А она необходима. Больше всего она необходима технологам, занимающимся подготовкой печатных плат к производству. Но и конструкторам она тоже частенько нужна. Например, для того, что бы правильно сформировать gerber-файлы перед отправкой на производство. Попробуем слегка приоткрыть завесу сей «стра-а-ашной тайны».

Немного истории

Формат Gerber взял своё имя от несуществующей ныне компании Gerber Systems Corporation, бывшей в своё время ведущим производителем фотоплоттеров. Этот формат был задействован в далёком 1980-м году, и его первоначальная итерация представляла собой, так называемый, Standart RS-274-D. Так же, он стал известен под названием Standart Gerber – стандартный Gerber.

С течением времени аппаратура для производства плат развивалась, а платы становились всё сложнее и сложнее. Соответственно этому, развивался и Gerber. В результате он превратился в целое семейство форматов. В целях стандартизации в 1997-м году всё это семейство было сведено в один формат, и, таким образом, появился так называемый расширенный Gerber (Extended Gerber), или RS-274X. Фактически, новый формат стал стандартом для данных, описывающих топологию печатных плат. С 1997 года было произведено несколько изменений данного формата с целью его адаптации к развивающимся технологиям.

Ну, а компания Gerber Systems Corporation в 1998 году прекратила своё независимое существования. Она вошла в состав группы компании Barco в качестве подразделения Barco ETS, занимающегося вопросами технологии производства печатных плат. В настоящее время она носит название Ucamco.

Ещё немного истории, но уже другой…

Что бы было проще понять «идеологию» формата Gerber, рассмотрим, от чего отталкивались его разработчики. Первые фотоплоттеры представляли собой, по сути, графопостроители с ЧПУ. Следовательно, и формат Gerber представляет собой программу для управления такими графопостроителями. Рассмотрим, принцип действия первых фотоплоттеров.

Рис.1 Принцип действия фотоплоттеров

Апертура – отверстие определённой формы. Луч света, проходя через апертуру на апертурном колесе, затвор и систему оптики, попадает на расположенный на координатном столе фотошаблон и оставляет на нём пятно. Это пятно по форме повторяет форму апертуры. Если при этом координатный стол двигается относительно осей X и Y, то на фотошаблоне «вычерчивается» линия, толщина и форма концов которой зависят от выбранной апертуры. Нужная апертура выбирается поворотом апертурного колеса таким образом, что бы она оказалась ровно напротив источника света. Открываясь или закрываясь, затвор «включает» или «выключает» «вычерчивание».

Для данной системы программа управления состоит из команд, которые управляют затвором, положением координатного стола и выбором апертуры. Опираясь на этот относительно нехитрый набор, на фотошаблоне можно построить практически любое изображение. Первоначальный стандартный Gerber как раз и состоит из подобного набора команд. Слегка забегая вперёд, необходимо отметить, что в отличие от расширенного Gerber, стандартный не имеет в своём составе файлов данных об апертурах. Для них формируется отдельный файл.

И последний «исторический факт», на который стоит обратить внимание. Первые фотоплоттеры управлялись при помощи программ, записанных на перфоленты или магнитные ленты. Как следствие – данные устройства были чувствительны к объёму программ, что наложило свои особенности на задание координат. Вместо запятой, отделяющей дробную часть числа, используются такие параметры, как «количество цифр перед запятой» (Digits Integer) и «количество цифр после запятой» (Digits Decimal). Каждый из них представляет собой по две цифры. Суть в следующем: запятая – определённый символ, занимающий определённое место в памяти. Количество запятых равняется сумме количества координат по оси X и количества координат по оси Y. Соответственно, в программе убираются все запятые, а вместо них один раз используется запись о положении запятой, что значительно сокращает размер программы.

Читайте также:  Asus radeon r7 360 2gb gddr5

Рис.3 Магнитная лента

Вторая особенность – отсечение относительно ненужной информации – ведущих или замыкающих нулей. Суть в том же – символ нуля занимает определённое место в памяти. Поэтому из координат удаляются все ведущие или все замыкающие нули, а вместо этого делается одна запись, представляющая собой один символ, что так же значительно сокращает объём программы. И, наконец, третья особенность – возможность не указывать одну или обе координаты. Такой подход позволяет сократить объём программы за счёт случаев, когда последующая координата не меняется или меняется только по одной из осей. В этом случае неизменяющееся значение можно вообще не указывать.

Естественно, с течением времени аппаратура для производства плат постоянно развивалась. В настоящее время фотоплоттеры представляют собой скорее принтеры, чем графопостроители. Однако идеология и терминология программ для построения рисунка топологии печатной платы осталась неизменной.

Gerber с точки зрения файловой системы

Модель печатной платы в формате Gerber представляет собой набор файлов. Каждый файл описывает только один слой платы, независимо от его назначения. То есть, и для каждого слоя металлизации, и для каждого слоя шелкографии, и так далее, формируется отдельный gerber-файл. Иными словами, будут одновременно верны оба определения: «для описания одного слоя печатной платы нужен один gerber-файл» и «один gerber-файл описывает один слой печатной платы».

Стоит обратить внимание на то, что gerber-файлы используются не только для вычерчивания топологии слоёв, но и для обработки контуров плат, и для создания трафаретов для паяльной пасты. Более того, формат файлов сверления является прямым наследником Gerber.

С точки зрения расширенного Gerber, каждый gerber-файл – законченная программа, не требующая дополнительных файлов или иных внешних параметров. В то же время при применении gerber-файлов старого образца – RS-274-D – требуется дополнительный файл апертур, поскольку сами gerber-файлы в данном случае не содержат данных об апертурах.

Каждая программа является «однопроходной». То есть, структура управляющих кодов построена таким образом, что при создании изображения коды считываются и выполняются последовательно и при этом не происходит возвратов в начало программы или на какую-либо её строку.

Gerber-формат является векторным форматом, то есть по его данным формируется изображение, не зависящее от разрешения.

Каждый gerber-файл является текстовым файлом. При этом расширение *.txt используется крайне редко. Как правило, расширение gerber-файла соответствует типу его слоя. Каждый разработчик программного обеспечения, оперирующего gerber-данными, закладывает свои правила определения расширений. В таблице 1 приведены наиболее распространённые расширения.

Таблица 1. Наиболее распространённые расширения gerber-файлов

Тип слоя Расширение
Верхний слой металлизации *.art01, *.gtl, *.cmp, *.top, *.gtl, *.layer1, *.soldcom, *.comp
Нижний слой металлизации *.art02, *.gbl, *.bottom, *.sld, *.bot, *.GBL, *.layer2, *.soldsold,*.sol
Внутренний слой *.art, *.in, *.internal, *.gt1, *.gt2, *.gt3, *.gt4, *.gt5, *.gt6, *.g1, *.g2, *.g3, *.g4, *.g5, *.g6
Негативный экранный слой *.pgp, *.pwr, *.gp1, *.gp2, *.gp3, *.gp4, *.gp5, *.gp6, *.gnd, *.ground
Позитивный экранный слой *.pgp, *.pwr, *.gnd, *.ground
Слой сверловки *.dd01, *.gd1, *.gg1, *.drill, *.drl, *.tap, *.nc1, *.dd02, *.gd, *.gg, *.drill, *.drl, *.tap, *.nc2, *.dd, *.gd, *.gg, *.drill, *.drl, *.tap, *.nc3, *.nc4, *.nc5
Верхний слой шелкографии *.sst01, *.gto, *.top silk, *.silk, *.slk, *.sst, *.ts, *.skt
Нижний слой шелкографии *.sst, *.bsilk, *.gbo, *.ssb, *.bot silk, *.silk, *.bs, *.skb
Верхний слой маски *.sm01, *.cmask, *.gts, *.tmask, *.tmk, *.smt, *.mask1, *.maskcom, *.tr, *.top mask, *.mst
Нижний слой маски *.sm, *.gbs, *.bmask, *.bmk, *.smb, *.mask2, *.masksold, *.br, *.bot mask, *.msb
Верхний слой пасты *.sp01, *.gtp, *.tm, *.top paste, *.paste, *.pst
Нижний слой пасты *.sp02, *.gbp, *.bm, *.bot paste, *.paste, *.psb
Периметр платы *.BDR, *.gko, *.border, *.out
Список цепей *.ipc, *.net

Рис.5 Пример реального набора gerber-файлов, сформированных средствами Altium Designer

Немного подробнее про апертуры

Апертура – основной инструмент формирования топологического рисунка, она представляет собой «пятно» определённой формы. С её помощью фотоплоттер прорисовывает все элементы топологии за исключением полигонов (а в случае формата RS-274-D – и полигоны тоже). Можно сказать, что это аналог карандашей, но с той разницей, что апертуры отличаются друг от друга не цветом, а формой. Апертуры делятся на два типа – стандартные и макроапертуры.

Читайте также:  Dvb digital video broadcasting

Рис.6 Стандартные апертуры

Чаще всего используются стандартные апертуры. Макроапертуры могут быть любой формы.

Рис.7 Пример макроапертур

Для формирования линии, как правило, используется апертура круглой формы с диаметром, соответствующим ширине линии. Данная апертура «передвигается» из одной точки в другую по определённой траектории. Аналогичным образом могут использовать как стандартные апертуры, так и макроапертуры любой формы.

Рис.8 Пример «вычерчивания» линии

Синтаксис

Допустимым набором символов в gerber-файлах являются символы с 32 по 126 7-битной ASCII-таблицы, а так же символы под номерами 10 (LF, Line Feed) и 13 (CR, Carriage Return). Все остальные символы являются недопустимыми. LF и CR могут использоваться как разделители строк. Разделители строк могут использоваться только между блоками данных и в составе макроапертур. Символы «*» и «%» зарезервированы. Первый может быть использован только в качестве символа конца блока данных, второй – только как ограничитель параметров. Символ пробела может быть использован лишь в комментариях. Разработчики формата gerber настоятельно рекомендуют каждый новый блок данных начинать с новой строки, что улучшает «читабельность» программы, никак не влияя при этом на построение изображений.

В составе программ допускается применять имена для идентификации макросов, изображений и уровней. В именах можно использовать все допустимые символы, за исключением пробела, CR, LF, «%» и «*». Длина имён не должна превышать 255 символов. Имена не могут начинаться с цифр и символов «+» и «-».

Описание платы в формате Gerber состоит из блоков данных и объявлений. Блоки данных – это низшие синтаксические элементы, из которых строится программа. Каждый блок данных должен заканчивать символом конца блока данных, как правило – «*». Каждый блок данных может содержать один или несколько параметров, кодов или координат. Примеры блоков данных:

Несколько блоков данных могут объединяться в высшие синтаксические элементы – объявления. По сути, gerber-программа представляет собой последовательность объявлений. Объявления могут содержать как один блок данных, так и группу. Если в объявлении присутствуют параметры, то оно представляет собой «объявление параметров» и заключается между символами «%». Примеры объявлений:

Gerber оперирует тремя типами данных:

  1. параметры
  2. функциональные коды;
  3. координаты.

Параметры определяют характеристики gerber-файлов. Параметры, определяющие характеристики всего gerber-файла, должны располагаться в его начале, остальные – в соответствующем месте. Блоки данных, содержащие параметры, являются «объявлениями параметров», заключаются между символами «%», и их длина не может быть более 4096 символов. Объявления параметров состоят из двух-символьного параметрического кода, определяющего назначение параметра, и следующих за ним параметрических данных. В большинстве случаев параметры состоят из одного блока данных. При этом символ конца блока данных должен располагаться непосредственно перед символом «%». Параметры макроапертур могут состоять из нескольких блоков данных. Для хорошей читаемости, разработчики gerber рекомендуют каждый блок данных начинать с новой строки. Примеры объявлений параметров:

Функциональные коды определяют действия, необходимые для прорисовки топологии слоя. Они состоят из буквенного символа D, G или M и двух цифр. Например, D01 или M02.

Координаты определяют текущую точку, в которой необходимо совершить текущее действие. Координаты записываются в форме:

«X» и «Y» – координаты по осям X и Y, «I» и «J» — сдвиг по тем же осям. Квадратные скобки указывают на то, что каждую из координат или сдвигов возможно опустить. Вместо опущенной координаты подразумевается соответствующая координата из предыдущего блока данных. Вместо опущенного смещения подразумевает ноль. Примеры задания координат:

Как определить систему измерений и способ задания координат

В практике любого инженера иногда возникает необходимость определить такие параметры gerber-файлов, как система измерений и способ задания координат. Данное действие несложно, достаточно лишь открыть gerber-файл как текст в любом текстовом редакторе, найти в его начале описанные ниже строки и расшифровать их.

Система измерения и способ задания координат определяют характеристики всего gerber-файла, поэтому, как уже говорилось выше, они объявляются в начале файла. Строка, объявляющая способ задания координат, выглядит следующим образом:

FS – начало строки объявления параметров.

Xa, Yb – количество знаков целой и дробной частей (подставляется вместо a, b).

Пример подобной строки:

В данном примере объявляется следующее: FS – начало строки объявления параметров, D – нули не подавляются, A – абсолютный режим координат, X56Y56 – 5 цифр целой части и 6 – дробной, * – конец строки объявления параметров.

Строка объявления системы измерений бывает двух видов: %MOMM*% – координаты заданы в миллиметрах, %MOIN*% – координаты заданы в дюймах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *