Gerber文件简介

Gerber Format是电子业之间通用的资料格式，而它是被用于设计完成与上线制造PCB(Printed Circuit Board印刷电路板)的中间媒介，就像土木或机械五金业常用的Autocad软件所输出的DXF或HPGL格式一般，当设计师把图稿设计完成后所产生的与其它系统连结的工作资料档。这本是美国Gerber公司自行制定出来给该公司所生产的光学绘图机来使用的，也因此而称为Gerber data，但因为该格式颇能符合电子业间的需求，也因此大家广泛使用久而久之演变成一种业界标准的资料格式。Gerber格式是EIA标准RS一274D的子集。扩展Gerber格式是EIA标准RS一274D格式的超集，又叫RS一274X。RS一274X增强了处理多边形填充，正负图组合和自定义D码及其它功能。它还定义了Gerber数据文件中嵌入光圈表的规则。为了能够准确分析Gerber文件的数据格式，下文将先简析矢量光绘机的工作原理。

矢量光绘机工作原理

​矢量光绘机是在光源与胶片之间使用不同形状的曝光孔/符号盘/光圈(Aperture)，从而在胶片上得到不同形状的图素。在光绘机上有一个光孔轮，一般是个小圆盘，上面排布着一圈曝光孔，数量为24～70。光绘机在绘图时，光头行走到指定位置，光孔轮旋转到期望的曝光孔正好出现在光源与胶片之间，然后光线穿过曝光孔在底片上曝光。将光孔轮上的曝光孔旋转到指定位置上的命令称为D码(图样码/设计图码)。曝光孔可制作成任何形状，曝光孔制作很麻烦，是一件很费时的工作，因此多数厂家都使用一种标准光孔轮。矢量光绘机在曝光焊盘时采用闪光曝光(Flash)方式，即光绘机在曝光该焊盘的瞬间静止不动，停留在焊盘所在坐标位置上，快门开启，光源闪亮曝光。而在曝光线条时，使用移动曝光方式，光绘机在线条的起始位置打开快门，开始曝光，同时光绘机按一定的速率移动至线条结束位置，关闭快门，结束曝光。光斑在底片上的移动轨迹形成线条。光绘机的移动速度和光源亮度决定了底片的感光量。在曝光焊盘时使用闪光曝光，光源开闭频繁，且曝光时间短，因此要求光源亮度高，可靠耐用；而在曝光线条时，光绘机的移动速度相对较慢，要求亮度较低，所以光绘机通常使用不同的光源分别曝光焊盘和线条，如使用高压氙灯做焊盘的曝光 光源，使用钨灯作为线条的曝光光源。

Gerber文件的数据格式

从某种意义上来说，RS-274X文件（一般后缀为GBX,GBR等）是一种脚本文件，它用于指示光绘机进行各种绘制或运动形为。

一、数据块（Data Blocks)

RS-274X 文件是由数据块组成的，每个数据块都是以(*) 结尾，每个数据块都包括了一个或多个参数，如示例:

X0Y0D02*
X10000Y0DO1*

为了增强可读性，建议相关的数据块在一行（因为一个数据块可以在多行），

二、数据类型

数据类型主要包括以下几种类型，坐标数据（Coordinate Data），功能指令（Function Codes) ，参数（Parameters)

三、坐标数据

坐标数据主要是定义在平面的中点数据，在RS274D的术语中称为地址。
坐标数据可能是：

• 1）X和Y坐标定义的点，
• 2）相对于X，Y方向的便移量数据，称为I，J数据
  FS(Format Specification) 格式定义指示了数字如何被解释的。
  坐标系采用右手坐标系。
  坐标是模态（modal) 的，如果一个X被忽略，则X将保留上一次的X坐标值，如果在当前层的第一个X被忽略，因为没有上一次的X的坐标值，那么X坐标将被视为零。类似地，Y坐标也是这样处理的。
  偏移量不是模态上的，如果I或J被忽略，则缺省值为零。

注意：
GERBER的读者有时候会错误地处理缺省值零。为了清晰和鲁棒性，推荐总是显式地指定第一个坐标(即便就是零，也显式指定)，这样就不用考虑缺省的零。

示例：

1:  X100Y200*	点(+100, +200)
2:  Y-300*	点(+100, -300)
3:  I200J100*	平移(+200, +100)
4:  X300Y200I150J50*	点(+300,+200)且平移(+150,+50)
5:  X+100I-50*	点(+100,+200)且平移(-50,0)

四、功能指令(Function Codes)：

功能指令描述的是如何解析相关联的坐标数据。如，画一条线或画一个圆。（通常，但不是所有，这些代码是延续已经过时的RS-274D的格式，它们被称为字(words)或代码(codes)）。
如

G74*

每个指令都会影响到其后的数据块，直到遇到另外一个相同类型的代码或生成新层时结束。我们称这种持续性的活动为模态(modal)。例如G02指示的是顺时针圆弧插补（CCI, clockwise circular interpolation）。在遇到另外一个插补指令或生成新层之前，该指令后的所有坐标数据都被解释为顺时针圆弧插补。指令的细节描述后序再讨论。

五、参数 (Parameters)

参数定义了整个图像或单层的各种特征。它们被用于解释其他的数据类型，（通常，这些参数被称为Mass 参数）。控制整个图像的参数通常会放在文件的开始处。产生新层的参数被放置在文件恰当的位置。参数由两个字符加一个或多个紧随其后的可选修改符组成。参数的限定符号为“%”.每个包含在数据块内的参数必须以“*”结束。并且参数限定符必须立即跟在块结束符后面，不允许插入空格。

例如：

%FSLAX23Y23*%

参数必须是在成对的参数限定符内，限定符内可以放一个或多个参数，两个限定符之间最大的字符数为4096个。

例如：

%SFA1.0B1.0*ASAXBY*%

为了提高可读性，两个参数间允许换行，如：

%SFA1.0B1.0*

ASAXBY*%

当然，为了简化和可读性，推荐每行是只设置一个参数。与参数联合的所有数值都使用显式的小数点，如果不使用小数点，数值应当认为是整数。

参数的语法为：

%参数指令<必选修饰符>[可选修饰符]% 

语法|说明|
---|:--😐---:
参数指令(parameter code)|两个字符的指令，如AD,AM,FS等
必选修饰符(required modifiers)|必须是完整的定义
可选修饰符(optional modifiers)|依赖必选修饰符的定义

PCB各层含义及Gerber

对于不同的PCB设计就有不同的输出Gerber文件数,特别是不同板层的PCB设计差别更大。但是通常来讲有七种板层数据需要输出，这们分别是：

• (1)Routing(丝印层)：如果是两层以上板，将分为上、下或中间走线层

• (2)Silkscreen(丝印层)：多层板有上、下两层，如果底层没有丝印，则不用出；

• (3)Plane(电源、地平面层)：只是针对多层板而言(以负片输出)；

• (4)Paste Mask(SMD贴片层)；
  主要针对PCB板上的SMD元件。如果板全部放置的是Dip(通孔)元件，这一层就不用输出Gerber文件了。在将SMD元件贴PCB板上以前，必须在每一个SMD焊盘上先涂上锡膏，在涂锡用的钢网就一定需要这个Paste Mask文件,菲林胶片才可以加工出来。
  Paste Mask层的Gerber输出最重要的一点要清楚，即这个层主要针对SMD元件，同时将这个层与下面即将介绍的Solder Mask作一比较，弄清两者的不同作用，因为从菲林胶片图中看这两个胶片图很相似。

• (5)Solder Mask(主焊层)；
  主要用途是保证被选项(比如元件脚焊盘和某些特殊的铜皮等)在PCB板上不被绿油覆盖而直接以铜皮的形式出现在板上，凡是需要焊接与贴的对象都一定要选择，简单地讲，在设计中如果希望某对象以裸铜的形式出现在板上，那么在输出主焊层就可以把它选上。
  对于主焊层Gerber，输出选项Pads(焊盘)一定需要选择，但是主焊层的Pads(元件脚焊盘)跟PastMask中不一样，它包括了SMD和Dip两种焊盘，而PastMask却只包含SMD焊盘。

• (6)NC Drill(NC钻孔层)；
  对于有通孔的PCB板设计，NC Drill输出文件必不可少的，没有这个文件就没法给PCB板钻孔。

• (7)Drill Drawing(钻孔参考图层)；
  钻孔参考图是为钻孔提供的一个数据参考图。输出该层时要注意在进行选项设置时，有钻孔的对象一般都需要选上，因为它的输出主要就是针对钻孔对象，比如Pads(焊盘)与Vias(过孔)等。

Gerber文件后缀名及含义

Gerber文件本身就是一个文本文件，没有固定的后缀名(像通常的Windows上的文件那样)。但通常Gerber文件还是会约定俗成地附上一个后缀名，下面是一个后缀名及其对应的含义的列表：
后缀名|含义
---|:--😐---:
.APR|光圈文件 Aperture Data
.EXTREP| 额外文件（比如中心点位置)
.REP|光圈表文件
.RUL|规则表
.GKO|Keep Out Layer 禁止布线层(可做板子外形) outline
.GTO|Top Overlay 顶层丝印 silkscreen
.GBO|Bottom Overlay 底层丝印 silkscreen
.GPT|Top Pad Master 顶层主焊盘 Parts
.GPB|Bottom Pad Master 底层主焊盘 Parts
.GTS|Top Solder 顶层阻焊(也叫防锡层,负片) solder mask
.GBS|Bottom Solder 底层阻焊(也叫防锡层,负片) solder mask
.GTL|Top Layer 顶层走线 signal
.GBL|Bottom Layer 底层走线 signal
.GTP|Top Paste 顶层表贴(做激光模板用)
.GBP|Bottom Paste 底层表贴(做激光模板用)
.G1|MidLayer1 内部走线层1
.G2|MidLayer2 内部走线层2
.G3|MidLayer3 内部走线层3
.G4|MidLayer4 内部走线层4
.GP1| lnternal Plane1 内平面1(负片)
.GP2| lnternal Plane2 内平面2(负片)
.GM1|Mechanical1 机械层1
.GM2| Mechanical2 机械层2
.GM3| Mechanical3 机械层3
.GM4|Mechanical4 机械层4
.GD1|Drill Drawing 钻孔数据
.DRL|Drill Data 钻孔数据
.TXT|Drill Position 钻孔位置
.DRR|Drill Tool size 钻孔尺寸
.LDP|Drill Report 钻孔报告

附上一个开源的Gerber渲染库(C++).