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KiCad 7.0工程師上手體驗(yàn)

發(fā)布時(shí)間:2023-04-10作者來(lái)源:電子森林瀏覽:4692

市場(chǎng)情況

自2015年KiCad 5發(fā)布以來(lái)收獲了眾多開(kāi)源硬件的粉絲,被全球越來(lái)越多的工程師使用。KiCad作為一款免費(fèi)、開(kāi)源的EDA軟件套件,現(xiàn)在有足夠多的項(xiàng)目證明, KiCad 已經(jīng)足夠成熟, 用于開(kāi)發(fā)和維護(hù)復(fù)雜的電路板設(shè)計(jì)完全沒(méi)問(wèn)題。

最近,KICAD剛發(fā)布了7.0版本,這個(gè)版本是在6.0發(fā)布一年之后才做的更新,號(hào)稱是一次重大更新,開(kāi)發(fā)人員做出了 6000 多次提交,修復(fù)了 1200 多個(gè)報(bào)告的問(wèn)題并添加了許多新功能。

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產(chǎn)品特點(diǎn)

KiCad更新內(nèi)容詳細(xì)描述:(內(nèi)容較多,可先看“設(shè)計(jì)體驗(yàn)”部分)

(以下內(nèi)容來(lái)自 KiCad網(wǎng)站作者 Wayne Stambaugh, Jon Evans

1.一般的更新

自定義字體

原理圖、PCB 和工作表編輯器現(xiàn)在提供自定義字體支持,允許使用任何系統(tǒng)字體。

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圖 1:CJK 自定義字體示例

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圖 2:Wingdings 和其他字體示例

文本框

在原理圖和 PCB 編輯器中都添加了文本框支持。

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圖 3:文本框示例

3Dconnexion SpaceMouse 支持

3Dconnexion為其 SpaceMouse 產(chǎn)品線提供了原理圖、符號(hào)庫(kù)、PCB 和封裝編輯器以及 3D 查看器的支持。對(duì)于那些不熟悉的人,3D 鼠標(biāo)是替代輸入設(shè)備,它提供了一種在 3D 和 2D 畫布上導(dǎo)航的獨(dú)特方式,一些用戶發(fā)現(xiàn)它比傳統(tǒng)鼠標(biāo)更符合人體工程學(xué)或更直觀。擁有 3Dconnexion SpaceMouse 的用戶可能會(huì)發(fā)現(xiàn)這是對(duì) KiCad 支持他們需求的功能的一個(gè)受歡迎的補(bǔ)充。
目前此集成僅適用于 Windows 和 macOS,其中 3Dconnexion 提供官方支持。KiCad 團(tuán)隊(duì)正在探索與 libspacenav 的集成,以便為 Linux 和 3Dconnexion 不再支持的舊版 SpaceMouse 產(chǎn)品提供支持。

Sentry 崩潰報(bào)告數(shù)據(jù)收集

Sentry是一個(gè)開(kāi)源平臺(tái),用于捕獲應(yīng)用程序事件、故障轉(zhuǎn)儲(chǔ)和其他分析。

他們的托管平臺(tái)和用于處理 C++ 應(yīng)用程序中的崩潰報(bào)告的集成 SDK都在 MIT 許可下在 GitHub 上開(kāi)源。

Sentry 通過(guò)為核心團(tuán)隊(duì)提供訪問(wèn)其 SaaS 平臺(tái)的權(quán)限以接收來(lái)自 KiCad 用戶的崩潰報(bào)告來(lái)贊助 KiCad。在版本 7 開(kāi)發(fā)周期中,KiCad為 Windows 用戶啟用了選擇加入Sentry 崩潰報(bào)告(我們正在探索在未來(lái)版本中將 Sentry 擴(kuò)展到更多平臺(tái))。首次啟動(dòng) KiCad 時(shí)會(huì)提示用戶一次,可以選擇是否啟用 Sentry。用戶還可以隨時(shí)在 KiCad [敏感詞]項(xiàng)中打開(kāi)或關(guān)閉 Sentry 數(shù)據(jù)收集。

我們?yōu)槭裁匆占脩舻臄?shù)據(jù)?

  • KiCad 的主要用途是捕獲崩潰報(bào)告。如果 KiCad 崩潰,Sentry 工具會(huì)自動(dòng)向 KiCad 團(tuán)隊(duì)發(fā)送一份報(bào)告,其中包含堆棧跟蹤和核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)等信息。
  • 將來(lái),我們還可能使用它來(lái)收集更廣泛用戶群中算法的性能指標(biāo),以回答諸如“運(yùn)行 Fill All Zones 命令平均需要多長(zhǎng)時(shí)間?”之類的問(wèn)題。

如果啟用哨兵,會(huì)收集哪些數(shù)據(jù)?

  • 為每個(gè) KiCad 安裝創(chuàng)建一個(gè)隨機(jī)生成的用戶 ID (GUID),用于識(shí)別來(lái)自同一安裝的 Sentry 報(bào)告(例如,如果一個(gè)用戶經(jīng)歷 3 次給定的崩潰)。
  • 用戶可以隨時(shí)通過(guò) KiCad [敏感詞]項(xiàng)重置此用戶 ID。
  • 與此用戶 ID 一起,Sentry 收集故障轉(zhuǎn)儲(chǔ)信息并提取相關(guān)部分,例如調(diào)用堆棧和堆棧幀。故障轉(zhuǎn)儲(chǔ)的其余部分將被丟棄。
  • 為了幫助避免收集個(gè)人身份信息 (PII),所有 Sentry 報(bào)告在傳輸?shù)?Sentry SaaS 平臺(tái)之前都會(huì)通過(guò) KiCad 擁有的“哨兵中繼”服務(wù)器。這可以防止將用戶 IP 地址泄露給 Sentry。
  • Sentry 從未捕獲過(guò)任何 KiCad 設(shè)計(jì)文件。

有關(guān) KiCad 中哨兵的更多詳細(xì)信息

  • 添加了一個(gè)新的 CMake 變量,KICAD_USE_SENTRY其中 OFF 值將完全禁用包含 Sentry SDK。當(dāng)前默認(rèn)值為 OFF,因?yàn)橹粶y(cè)試了 Windows 支持。
  • Sentry 最多只會(huì)為每個(gè)報(bào)告存儲(chǔ) 1 個(gè)原始故障轉(zhuǎn)儲(chǔ)以供分析。
  • Sentry 中的數(shù)據(jù)最多保留 90 天,然后被刪除。
  • Sentry 的引入解決了 KiCad 團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期以來(lái)在沒(méi)有用戶參與的情況下捕獲故障轉(zhuǎn)儲(chǔ)的愿望,而 Sentry 的使用為我們提供了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的解決方案來(lái)做到這一點(diǎn),并幫助讓 KiCad 更好地為每個(gè)人服務(wù)。
  • 在 KiCad 7 的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中,Sentry 工具已經(jīng)證明了它的實(shí)用性,它允許開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)解決超過(guò)兩打用戶以前沒(méi)有報(bào)告的崩潰錯(cuò)誤。我們期待這一功能使我們能夠隨著時(shí)間的推移不斷提高 KiCad 的可靠性。

PCM 自動(dòng)更新

插件和內(nèi)容管理器現(xiàn)在可以自動(dòng)檢查已安裝包的更新版本是否可用,并提示用戶進(jìn)行更新。內(nèi)容。每次啟動(dòng) KiCad 時(shí),都會(huì)在后臺(tái)自動(dòng)查詢插件狀態(tài)并顯示:

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圖 4:PCM 自動(dòng)更新指示

自動(dòng)更新檢查行為是可選的,可以禁用。

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圖 5:PCM 自動(dòng)更新[敏感詞]項(xiàng)設(shè)置

拖放

拖放手柄已添加到 KiCad 的各個(gè)部分,從而導(dǎo)致以下操作:

  • KiCad
    • 將一個(gè)kicad_propro文件拖到項(xiàng)目管理器上將打開(kāi)該項(xiàng)目。
    • 將 Gerber 或 Gerber Job 文件拖到項(xiàng)目管理器上將打開(kāi)帶有這些文件的 Gerber Viewer。
    • 拖動(dòng) Eagle 和 Cadstar 文件將觸發(fā)這些文件的導(dǎo)入。
  • 原理圖編輯器
    • kicad_sch文件拖到編輯器上會(huì)將原理圖附加到打開(kāi)的設(shè)計(jì)中。
  • PCB編輯器
    • 將文件拖到kicad_pcb編輯器上會(huì)將電路板附加到打開(kāi)的設(shè)計(jì)中。
  • 格柏瀏覽器
    • 將文件拖到 Gerber Viewer 上將打開(kāi)它們。
  • 圖紙編輯器
    • 將文件拖到kicad_wks編輯器上將打開(kāi)它。

macOS Apple Silicon 支持

KiCad 現(xiàn)在可以構(gòu)建并可以正確打包為原生 Apple 硅處理器(M1、M2 等)。這意味著 KiCad 不再需要在[敏感詞]的 Apple 硬件下以仿真模式運(yùn)行。

命令行界面

已實(shí)施單獨(dú)的kicad-cli二進(jìn)制文件以允許編寫許多 KiCad 編輯器輸出的腳本。

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圖 6:調(diào)用幫助的命令行界面

KiCad 命令行界面提供了所有必要的功能來(lái)自動(dòng)導(dǎo)出原理圖和 PCB 設(shè)計(jì)的元素。

當(dāng)前可用的命令是:

kicad-cli sch export bomkicad-cli sch export python-bomkicad-cli sch export netlistkicad-cli sch export pdfkicad-cli sch export svgkicad-cli pcb export drillkicad-cli pcb export dxfkicad-cli pcb export gerberkicad-cli pcb export gerberskicad-cli pcb export pdfkicad-cli pcb export poskicad-cli pcb export stepkicad-cli pcb export svgkicad-cli fp export svgkicad-cli fp upgradekicad-cli sym export svgkicad-cli sym upgradekicad-cli version

您可以使用該-h參數(shù)來(lái)了解有關(guān)命令特定選項(xiàng)的更多信息。

與原始二進(jìn)制文件不同,這些更改還使 STEP 導(dǎo)出能夠在 Linux 上無(wú)頭地工作kicad2step。

2.原理圖和符號(hào)編輯器

原理圖和符號(hào)編輯器中添加了對(duì)簡(jiǎn)單矩形和圓形圖元的支持,以完善已提供的形狀。

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圖 7:新形狀示例

正交拖動(dòng)

什么是正交拖動(dòng)?在 6.0 及更早版本中,原理圖編輯器中的拖動(dòng)操作會(huì)移動(dòng)符號(hào),同時(shí)保持導(dǎo)線連接到符號(hào)。然而,這是“連接”的字面形式,電線最終會(huì)以奇怪的角度和方向結(jié)束。

可以在此處看到舊行為的示例:

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圖 8:舊的基本拖動(dòng)

正交拖動(dòng)迫使所有電線按照原理圖的預(yù)期延伸和移動(dòng)形成直角。

此動(dòng)畫演示了新行為:

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圖 9:新的正交拖動(dòng)

符號(hào)編輯器管腳表增強(qiáng)

Symbol Editor Pin Table 獲得了許多新功能,包括以下功能:

  • 過(guò)濾引腳到一個(gè)單元。
  • 從表中更改引腳的單位。
  • 通過(guò)添加/刪除引腳編號(hào)來(lái)創(chuàng)建或刪除組符號(hào)中的引腳。
  • 查看分組引腳的數(shù)量。

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圖 10:符號(hào)編輯器管腳表

離網(wǎng) ERC 警告

新的 ERC 檢查會(huì)在使用不兼容的網(wǎng)格放置符號(hào)時(shí)發(fā)出警告。網(wǎng)格不匹配可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法真正建立連接的情況,并且一系列其他問(wèn)題(例如引腳無(wú)源)可能會(huì)導(dǎo)致您最終生產(chǎn)出不良 PCB 的情況。

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圖 11:新的離網(wǎng) ERC 警告示例

45 度角的連線

KiCad 6 最初包括固定直角線和“任意角度”模式之間的單個(gè)切換。此更改引入了 45 度開(kāi)始和結(jié)束的線模式,以幫助繪制清晰的原理圖。

您可以開(kāi)始畫線并按下組合鍵Shift + Spacebar以在線畫模式之間循環(huán)。左側(cè)工具欄上的圖標(biāo)指示當(dāng)前模式。

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圖 12:有線模式轉(zhuǎn)換示例

不要填充支持

添加了對(duì)在原理圖中將符號(hào)明確標(biāo)記為不填充(“DNP”)的支持。生成的符號(hào)在原理圖中變灰并標(biāo)有紅叉。DNP 符號(hào)被排除在任何 KiCad 生成的放置文件之外。

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圖 13:不填充指示

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圖 14:不填充符號(hào)設(shè)置

仿真模型編輯器

現(xiàn)在有一個(gè)模擬模型編輯器。這是一個(gè)新對(duì)話框,可作為任何原理圖符號(hào)的符號(hào)屬性中的“仿真模型”按鈕使用。它允許在 GUI 中配置仿真模型參數(shù),而不是在原理圖上[敏感詞] spice 文本。生成的配置按預(yù)期傳遞給模擬器。支持從將符號(hào)配置為“標(biāo)準(zhǔn)”spice 模型(電阻器、電容、二極管、bjts)到在庫(kù)中分配自定義模型(它甚至?xí)虞d庫(kù)并讓您選擇其中包含的單個(gè)模型)的所有內(nèi)容。它還允許自定義原理圖引腳到 spice 模型引腳映射。

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圖 15:符號(hào)屬性對(duì)話框旁邊的仿真模型編輯器對(duì)話框

數(shù)據(jù)庫(kù)圖書館

許多 KiCad 用戶長(zhǎng)期以來(lái)要求的功能是能夠?qū)⒎?hào)選擇鏈接到數(shù)據(jù)庫(kù),這在其他原理圖 CAD 工具中很常見(jiàn)。KiCad 現(xiàn)在可以通過(guò) KiCad 的三個(gè)主要平臺(tái)上的 ODBC 功能添加與外部數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。

數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)系統(tǒng)允許創(chuàng)建符號(hào)與封裝關(guān)聯(lián)的集中式數(shù)據(jù)庫(kù),以及關(guān)于您的零件的任何元數(shù)據(jù),您和連接到同一數(shù)據(jù)庫(kù)的其他人可以在您的原理圖中共享這些元數(shù)據(jù)。

可以在 KiCad數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)文檔中找到更多信息。

正在進(jìn)行的關(guān)于該功能的論壇討論顯示了一些用戶如何開(kāi)始在他們的 KiCad 工作流程中使用數(shù)據(jù)庫(kù)。

符號(hào)選擇器中的動(dòng)態(tài)字段列

數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)支持還引入了在交易品種選擇器中顯示和搜索自定義字段的能力。

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圖 16:選擇符號(hào)對(duì)話框中的動(dòng)態(tài)列

原理圖上的超鏈接

原理圖中現(xiàn)在支持超鏈接。這意味著原理圖頁(yè)面上的文本對(duì)象可以檢測(cè)文本是否為超鏈接屬性。超鏈接文本使文本對(duì)象變得可點(diǎn)擊。

支持的超鏈接是:

  • http://
  • https://
  • 文件://
  • #:(其中是任何有效的示意圖頁(yè))

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圖 17:原理圖超鏈接示例

PDF改進(jìn)

PDF 書簽(目錄)

添加了對(duì)使用有用信息填充 PDF 查看器的書簽部分(也稱為目錄)的支持。

由原理圖編輯器中的 plot 操作生成的原理圖 PDF 將包含書簽,其中填充了工作表列表和指向工作表中符號(hào)的鏈接。單擊書簽列表中的項(xiàng)目將跳轉(zhuǎn)到相關(guān)頁(yè)面和位置。

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圖 18:原理圖 PDF 書簽

嵌入式符號(hào)信息

添加了將原理圖中的符號(hào)信息導(dǎo)出到繪制的 PDF 的支持。這是在 PDF 查看器中單擊符號(hào)時(shí)顯示的符號(hào)字段數(shù)據(jù)列表。不幸的是,這個(gè)工作所需的功能是根據(jù) PDF 規(guī)范實(shí)現(xiàn)的,但對(duì) PDF 查看器的支持并不一致。只有 Adobe PDF Reader/Acrobat 才能正確顯示列表。

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圖 19:PDF 中的符號(hào)信息

PDF超鏈接

原理圖超鏈接現(xiàn)在嵌入到 PDF 中并且可以交互。

這包括:

  • 頁(yè)面之間的超鏈接。
  • 指向外部 URL 的超鏈接。
  • 表符號(hào)鏈接到數(shù)據(jù)表。

電路板和封裝編輯器

PCB封裝一致性檢查

一項(xiàng)新的可選檢查,以確定您的電路板設(shè)計(jì)是否有偏離它們鏈接到的庫(kù)的封裝。

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圖 20:電路板到庫(kù)封裝檢查示例

忽略的 DRC 測(cè)試選項(xiàng)卡

忽略的測(cè)試現(xiàn)在列在它們自己的單獨(dú)選項(xiàng)卡中。

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圖 21:DRC 窗口中顯示的 Ignored Tests 選項(xiàng)卡

機(jī)械間隙規(guī)則

兩個(gè)新的 DRC 規(guī)則約束mechanical_clearance并mechanical_hole_clearance已添加到補(bǔ)充clearancehole_clearance約束的自定義規(guī)則中。

雖然后者不在同一網(wǎng)絡(luò)的項(xiàng)目上運(yùn)行,但 mechanical_* 版本是。

# Prevent solder wicking from SMD pads(rule holes_in_pads    (constraint mechanical_hole_clearance (min 0.2mm))    (condition "B.Pad_Type == 'SMD'"))

自定義規(guī)則嚴(yán)重性

現(xiàn)在可以為每個(gè)自定義規(guī)則定義自定義規(guī)則嚴(yán)重性,可能的值為ignorewarningerrorexclusion

(rule "Via Hole to Track Clearance"    (constraint hole_clearance (min 0.254mm))    (condition "A.Type =='Via' && B.Type =='Track'")    (severity warning))

填充到區(qū)域規(guī)則

新的自定義規(guī)則約束thermal_relief_gapthermal_spoke_widthzone_connection已添加用于規(guī)則檢查焊盤和區(qū)域填充之間生成的銅連接。

約束zone_connection具有solidthermal_reliefs或 的有效選項(xiàng)none。

(rule heavy_thermals   (constraint thermal_spoke_width (min 0.5mm))   (condition "A.NetClass == 'HV'"))# Don't use thermal reliefs on heatsink pads(rule heat_sink_pad    (constraint zone_connection solid)    (condition "A.Fabrication_Property == 'Heatsink pad'"))

徑向尺寸

現(xiàn)在可以使用徑向尺寸。

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圖 22:徑向尺寸示例

PCB 中的反向文本對(duì)象

文本對(duì)象現(xiàn)在可以聲明為“Knockout”,這意味著文本將從陰影框中減去。這對(duì)于制作更引人注目的絲網(wǎng)印刷很有用。

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圖 23:符號(hào)編輯器管腳表

自動(dòng)區(qū)域填充

現(xiàn)在有一個(gè)新選項(xiàng),可以在檢測(cè)到電路板更改時(shí)自動(dòng)重新填充區(qū)域,而不需要用戶手動(dòng)觸發(fā)區(qū)域填充。默認(rèn)情況下啟用此功能以幫助新用戶,但如果它妨礙高級(jí)用戶或從事超大型設(shè)計(jì)的用戶,則可能會(huì)被禁用。

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圖 24:自動(dòng)區(qū)域填充[敏感詞]項(xiàng)設(shè)置

PCB 工具增強(qiáng)功能

對(duì)電路板和封裝編輯器進(jìn)行了許多易用性增強(qiáng)。

背景位圖

用戶要求的一項(xiàng)功能是能夠在背景中顯示圖像,以便可以從一些原始參考 PCB 或被逆向工程的封裝中輕松復(fù)制 PCB 走線和封裝布局。

取消路由選擇

現(xiàn)在可以完全取消路線封裝。

自動(dòng)完成跟蹤路由

現(xiàn)在可以部分繪制軌跡,電路板編輯可以完成剩余的軌跡,直到最近的 ratsnest 端。如果找不到路線,它將停止并強(qiáng)制您手動(dòng)路線。

嘗試完成選擇

與上面的跟蹤路由完成功能相關(guān),板編輯器中的選定項(xiàng)目可以嘗試在它們之間自動(dòng)路由跟蹤。它將迭代項(xiàng)目的每個(gè)未路由部分,并嘗試將其連接到最近的老鼠巢。

搜索面板

添加到板編輯器的新面板允許使用通配符鍵入查詢字符串并過(guò)濾掉設(shè)計(jì)中的對(duì)象,同時(shí)在列表中顯示剩余結(jié)果??梢詥螕粼摿斜硪赃x擇編輯畫布上的對(duì)象。

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圖 25:新的搜索面板

屬性面板

板編輯器中現(xiàn)在提供了一個(gè)新的屬性面板。

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圖 26:選定文本項(xiàng)的屬性面板

此面板允許快速訪問(wèn)對(duì)象的許多屬性,并允許您同時(shí)編輯多個(gè)對(duì)象。隨著時(shí)間的推移,將添加對(duì)更多屬性的訪問(wèn),未來(lái)的 KiCad 版本會(huì)將屬性面板擴(kuò)展到原理圖和庫(kù)編輯器。

改進(jìn)的打包和移動(dòng)封裝工具

改進(jìn)了在 PCB 上放置封裝的算法,使布局更加緊湊。

此更改的算法之前:

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圖 27:使用舊算法的初始封裝布局

這種變化后的算法:

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圖 28:使用新算法的初始封裝布局

添加了一個(gè)強(qiáng)大的新工具,允許在原理圖編輯器中選擇原理圖的邏輯部分,并使用新的右鍵單擊菜單選項(xiàng)或P電路板編輯器中的熱鍵,選定的符號(hào)封裝現(xiàn)在可以使用“打包和移動(dòng)”算法創(chuàng)建一個(gè)緊湊的組,而不必在電路板編輯器中手動(dòng)定位和拖動(dòng)封裝。

STEP 導(dǎo)出器更改

STEP 導(dǎo)出器現(xiàn)在使用與 KiCad 其余部分相同的 PCB 解析引擎。此更改現(xiàn)在將附加相關(guān) 3d 模型路徑添加到封裝中。只需以預(yù)期的 ./ 或 ../ 開(kāi)始路徑,3D 查看器和 STEP 導(dǎo)出器將嘗試查找與封裝文件相關(guān)的模型。此更改應(yīng)允許封裝庫(kù)和 3d 模型具有更好的可移植性。

“3D 路徑別名”已從 KiCad 中刪除。這些是來(lái)自“環(huán)境變量”系統(tǒng)的獨(dú)立系統(tǒng),也用于路徑。它有自己的文件格式和使用語(yǔ)法,這都引入了意想不到的錯(cuò)誤。統(tǒng)一系統(tǒng)使得整個(gè) KiCad 環(huán)境變量的使用成為標(biāo)準(zhǔn)?!?D 路徑別名”將在啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)遷移到環(huán)境變量。但是,由于跨平臺(tái)環(huán)境變量的限制,如果別名包含大寫 AZ、0-9 和下劃線以外的字符,則別名可能會(huì)被重命名。

設(shè)計(jì)體驗(yàn)

下面我們?cè)谑褂眠^(guò)程中一起看一下KiCad的基礎(chǔ)功能和新版本的特性。

打開(kāi)KiCad7.0,主界面與之前的6.0版本沒(méi)有區(qū)別,右側(cè)是KiCad的工具套裝,應(yīng)用最多的是原理圖編輯器,符號(hào)編輯器,PCB編輯器和封裝編輯器。另外幾個(gè)都是實(shí)用小工具。

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圖1:KiCad7.0軟件主界面

下面我們通過(guò)設(shè)計(jì)一塊電源小板子來(lái)體驗(yàn)一下KiCad的基礎(chǔ)功能。使用KiCad 最主要的兩個(gè)任務(wù)是繪制原理圖和布局布線電路板。

1)新建工程

新建一個(gè)工程,這里自動(dòng)新建兩個(gè)文件,一個(gè)原理圖文件,另一個(gè)是PCB文件。

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圖2:新建工程

2)放置元件符號(hào)

雙擊原理圖文件會(huì)自動(dòng)打開(kāi)原理圖編輯器,軟件默認(rèn)設(shè)置了一張A4的圖紙,我們可以在圖框設(shè)置里更換圖紙和模板,如果沒(méi)有合適的模板也可以在圖框編輯器里編輯一張新的模板。

在圖紙上,我們可以放置原理圖符號(hào),編輯它的屬性,移動(dòng)位置,調(diào)換方向等,這和AD等其他PCB軟件是一樣的。

當(dāng)然這些操作有的會(huì)有快捷鍵,比如移動(dòng)是M,旋轉(zhuǎn)是R,編輯屬性是E,編輯值是V,另外滾動(dòng)鼠標(biāo)滾輪可以調(diào)整視野,按住鼠標(biāo)右鍵可以拖動(dòng)圖紙。這些操作非常方便實(shí)用。

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圖3:器件右鍵功能選項(xiàng)

3)編輯符號(hào)屬性

放置的元件符號(hào)我們需要編輯它的屬性,設(shè)置值、標(biāo)號(hào)或名稱,添加封裝等等,此外還可以編輯符號(hào)的仿真模型,在KiCad7.0中增加了仿真模型的參數(shù)設(shè)置窗口,以前只能通過(guò)文本的方式配置。

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圖4:器件符號(hào)屬性編輯

原理圖中除了放元件符號(hào)之外,還可以放文本,繪圖,KiCad7.0原理圖編輯器中增加了一個(gè)文本框功能,并且可以自定義文本的字體,此外還多了一個(gè)圓形和矩形的繪畫工具,這幾點(diǎn)都是KiCad7.0的新功能。

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圖5:新增圓形和矩形繪圖工具

4)符號(hào)連線

放置元件符號(hào)后,可以通過(guò)連線,把符號(hào)的電氣引腳按照電路設(shè)計(jì)功能完成連接,當(dāng)然除了線之外,還可以通過(guò)放置標(biāo)簽來(lái)連接,這兩種方式是一樣的,電路中的電源和地我們需要單獨(dú)放置,放置電源,選擇一個(gè)電源符號(hào),選擇一個(gè)地符號(hào)。

5)原理圖符號(hào)編輯器

如果需要的元件在符號(hào)庫(kù)中沒(méi)有,則可以找網(wǎng)絡(luò)資源,比如器件廠商的網(wǎng)站或?qū)I(yè)的PCB資源下載網(wǎng)站,比如ultralibrarian,或者可以從先前的設(shè)計(jì)中提取。如果以上渠道無(wú)法獲取,只能根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)在符號(hào)編輯器中繪制。比如我們新建一個(gè)自己的庫(kù),在庫(kù)中添加自己的符號(hào)。

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圖6:繪制原理圖符號(hào)

原理圖和PCB之間是通過(guò)網(wǎng)表聯(lián)結(jié)在一起的,KiCad在由原理圖更新到PCB時(shí)會(huì)自動(dòng)檢查標(biāo)號(hào),封裝,然后生成網(wǎng)表,將封裝和連接信息導(dǎo)入到PCB文件中。

在更新到CB文件之前,還需要批注標(biāo)號(hào),在KiCad7.0版本中,會(huì)自動(dòng)標(biāo)號(hào),以前的版本是沒(méi)有這個(gè)功能的。批量編輯封裝,檢查電氣規(guī)則。當(dāng)然此時(shí)所有的元器件已經(jīng)確定的話,可以導(dǎo)出BOM,去采購(gòu)物料了。

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圖7:繪制原理圖

6)PCB編輯器

下面的工作就是在PCB編輯器中,布局布線完成設(shè)計(jì),導(dǎo)出可加工的Gerber文件。

PCB編輯器右側(cè)是不同的層,在PCB圖紙上,不管放置什么,都需要切到對(duì)應(yīng)的層,先切到Edge Cuts層,使用繪圖工具繪制板框。

7)布局

下面就是布局工作,把元件封裝放到該放的位置,布局的原則是信號(hào)流向清晰,在保證電氣功能的基礎(chǔ)上,整齊美觀。

以原理圖為參考,將同一個(gè)功能模塊的元件靠近放置,我們?cè)谠韴D中選擇元件符號(hào),在PCB中這個(gè)元件的封裝也會(huì)被選中,這樣就可以移動(dòng)它。在KiCad7.0中有一個(gè)我認(rèn)為是最重要最實(shí)用的一個(gè)功能,在原理圖中選擇多個(gè)元件符號(hào),在PCB中可以一起打包移動(dòng),這一點(diǎn)在以前的版本中是沒(méi)有的,只能單個(gè)選中。這個(gè)功能非常贊。

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圖8:布局新功能-打包并移動(dòng)

8)布線

封裝布局完成后,下面就是布線。在7.0中增加了幾個(gè)新功能,比如,簡(jiǎn)單的自動(dòng)布線功能,自動(dòng)尋找布線路徑功能。

這里選中這個(gè)芯片封裝,按shift鍵+F,這時(shí)會(huì)自動(dòng)把這個(gè)元件相關(guān)的線布完。

如果需要?jiǎng)h除布線,可以選中這個(gè)元件或某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的線,右鍵有一個(gè)“取消布線所選項(xiàng)”。這也是KiCad7.0的新功能,之前的版本只能一點(diǎn)一點(diǎn)選中刪除。這個(gè)功能也非常贊。

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圖9:布線新功能-取消布線所選項(xiàng)

完成布線之后,調(diào)整絲印,DRC檢查,沒(méi)有問(wèn)題后,我們導(dǎo)出gerber文件和鉆孔文件,文件-繪制,生成Gerber生成鉆孔文件。交給加工廠可以打板了。

以上呢,就是KiCad7.0最簡(jiǎn)單的功能使用,比較簡(jiǎn)潔,實(shí)用。

優(yōu)勢(shì)&局限

總結(jié)一下KiCad7.0的幾個(gè)新特性。

1、整體層面的更新

  • 自定義字體,可以使用系統(tǒng)字體
  • 添加了一個(gè)文本框功能
  • 3D鼠標(biāo)支持,沒(méi)有用過(guò),聽(tīng)說(shuō)很好用
  • Sentry 崩潰報(bào)告數(shù)據(jù)收集
  • 插件和內(nèi)容管理器自動(dòng)更新功能
  • 拖放-文件拖到編輯器上會(huì)自動(dòng)打開(kāi)
  • macOS Apple Silicon 支持
  • 命令行界面,通過(guò)腳本自動(dòng)導(dǎo)出原理圖和 PCB 設(shè)計(jì)的元素

2、原理圖和符號(hào)編輯器的更新

  • 正交拖動(dòng),以前拖到元件符號(hào),線會(huì)亂跑,現(xiàn)在可以自動(dòng)幫整理一下,行吧,這個(gè)功能早就應(yīng)該是這樣。
  • 符號(hào)編輯器管腳表增強(qiáng)
  • 離網(wǎng) ERC 警告,主要是針對(duì)斷頭線,現(xiàn)在ERC檢查會(huì)報(bào)警告了
  • 45 度角的連線,原理圖中一般不會(huì)畫45度的線
  • 不要填充支持,有些元件符號(hào),雖然畫在圖上,但是只是調(diào)試用,加工時(shí)去掉就可以設(shè)置為DNP
  • 仿真模型編輯器,可以用圖形界面來(lái)配置仿真參數(shù)了,以前是[敏感詞]文本的方式,不過(guò)仿真功能還是弱項(xiàng),希望后續(xù)版本會(huì)加強(qiáng)這個(gè)功能。
  • 數(shù)據(jù)庫(kù)圖書館,將符號(hào)選擇鏈接到數(shù)據(jù)庫(kù)
  • 原理圖上加超鏈接,可鏈接到網(wǎng)站或文件
  • PDF 功能改進(jìn)

3、PCB和封裝編輯器的更新

  • PCB封裝一致性檢查,這一點(diǎn)可以避免庫(kù)里封裝改了,忘了更新到PCB的錯(cuò)誤
  • 忽略的 DRC 測(cè)試選項(xiàng)卡
  • 增加機(jī)械間隙規(guī)則
  • 自定義規(guī)則嚴(yán)重性
  • 填充到區(qū)域規(guī)則
  • 徑向尺寸
  • PCB中的反向文本對(duì)象,對(duì)于制作更引人注目的絲網(wǎng)印刷很有用
  • 自動(dòng)區(qū)域填充

4、PCB 布局布線功能更新

  • 背景位圖:能夠在背景中顯示圖像,以便可以從一些原始參考 PCB 或被逆向工程的封裝中輕松復(fù)制 PCB 走線和封裝布局。抄板很有用。
  • 取消布線選擇
  • 自動(dòng)完成布線路徑
  • 局部自動(dòng)布線
  • 搜索面板、屬性面板改進(jìn)
  • 更新封裝布局算法,從原理圖更新到PCB之后,布局更加緊湊
  • STEP 導(dǎo)出器更改,將附加相關(guān) 3d 模型路徑添加到封裝中

從一名工程師的角度來(lái)講,我之所以喜歡用KiCad設(shè)計(jì)PCB,除了他免費(fèi)、開(kāi)源,不用考慮版權(quán)問(wèn)題之外,還有好多優(yōu)點(diǎn)吸引我。它可以跨平臺(tái)運(yùn)行,對(duì)硬件要求極低,在樹(shù)莓派上都可以安裝,此外具有豐富的元件庫(kù)、封裝庫(kù),簡(jiǎn)潔易用的操作工具,足夠用的功能模塊,這些對(duì)設(shè)計(jì)一般的PCB項(xiàng)目已經(jīng)足夠了。

但是KiCad的功能還不夠強(qiáng)大,有些設(shè)計(jì)功能欠缺,比如電路模型仿真功能太簡(jiǎn)單,缺乏批量操作工具,很多功能依賴Python擴(kuò)展不夠簡(jiǎn)單,PCB設(shè)計(jì)中文支持不好,布線時(shí)弧形走線、內(nèi)電層設(shè)計(jì)、焊盤開(kāi)窗等操作比較麻煩。這些缺點(diǎn)不能說(shuō)雞蛋里挑骨頭,確實(shí)影響了設(shè)計(jì)體驗(yàn),畢竟工欲善其事必先利其器。KiCad會(huì)每年發(fā)布一次大版本的更新,期待KiCad會(huì)越做越好用。

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