Справочное руководство

Авторские права на данный документ © 2010-2015 принадлежат его разработчикам (соавторам), перечисленным ниже. Вы можете распространять и/или изменять его в соответствии с условиями лицензии GNU General Public License (http://www.gnu.org/licenses/gpl.html), версии 3 или более поздней, или лицензии типа Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/), версии 3.0 или более поздней.

Все торговые знаки этого руководства принадлежат его владельцам.

Соавторы

Jean-Pierre Charras, Fabrizio Tappero.

Перевод

Юрий Козлов <[email protected]>, 2016.

Отзывы

Просьба оставлять все комментарии и замечания на следующих ресурсах:

Дата публикации и версия ПО

21 мая 2015 года

Введение

KiCad

KiCad — это кроссплатформенный комплекс программ с открытым исходным кодом, предназначенный для разработки электрических принципиальных схем и автоматизированной разводки печатных плат. Под обёрткой (логотипом) KiCad содержится изящный пакет следующих программных инструментов:

  • KiCad : Менеджер проектов.

  • Eeschema : Редактор электрических схем и компонентов.

  • CvPcb : Программа выбора посадочных мест для компонентов (всегда запускается из Eeschema).

  • Pcbnew : Редактор топологии (проводящего рисунка) печатных плат и посадочных мест.

  • GerbView : Программа просмотра файлов в формате Gerber.

Кроме этого, ещё 3 дополнительных инструмента:

  • Bitmap2Component: Программа создания компонентов из рисунков. Она создаёт компонент схемы или посадочное место из графического изображения.

  • PcbCalculator: Калькулятор, помогающий рассчитать компоненты под напряжения, ширину дорожек для токов, передающие линии …

  • PlEditor: Редактор оформления листа.

Обычно, эти инструменты запускаются из менеджера проектов, но их можно запускать и отдельно.

В настоящее время KiCad считается сложившимся комплексом программ, чтобы использовать его для успешной разработки и сопровождения сложных печатных плат.

В KiCad нет ограничения на размер платы, с его помощью можно разрабатывать платы, содержащие до 32 медных слоёв (слоёв металлизации), до 14 технических слоёв и до 4 вспомогательных слоёв.

С KiCad можно создать все необходимые файлы для создания печатных плат:

  • Файлы Gerber для фото-плоттеров

  • файлы для сверления отверстий

  • файлы для установки на них компонент

  • и другие.

Будучи ПО с открытым исходным кодом (лицензируемое GPL), KiCad представляет собой идеальный инструмент для проектов, ориентированных на разработку электронных устройств с открытой документацией.

KiCad доступен для Linux, Windows и Apple OS X (экспериментальная разработка, но работает хорошо).

Файлы и каталоги KiCad

При работе над схемой и платой KiCad создаёт и использует файлы со следующими расширениями файлов (и каталогов):

Файл менеджера проектов:

*.pro

Маленький файл, содержащий параметры текущего проекта, включая список библиотек компонентов.

Файлы редактора схем:

*.sch

Файлы схем без компонентов.

*.lib

Файлы библиотек компонентов, содержат описания компонентов: внешний вид, контакты, поля.

*.dcm

Документация к библиотеке компонентов схемы, содержит некоторые описания компонентов: комментарии, ключевые слова, ссылку на технические спецификации.

*_cache.lib

Кэш-файл к библиотеке компонентов схемы, содержит копии компонентов, используемых в проекте.

Файлы и каталоги редактора платы:

*.kicad_pcb

Файл платы, содержит всю информацию кроме оформления страницы.

*.pretty

Библиотечные каталоги посадочных мест. Сам каталог является библиотекой.

*.kicad_mod

Файлы посадочных мест, содержат по одному посадочному месту на файл.

*.brd

Файл платы в старом формате. Может читаться, но не записываться редактором платы.

*.mod

Библиотека посадочных мест в старом формате. Может читаться, но не записываться редактором платы или редактором посадочных мест.

fp-lib-table

Список библиотек посадочных мест (таблица библиотек посадочных мест): список библиотек посадочных мест (в разных форматах), которые загружаются редактором платы, редактором посадочных мест или CvPcb.

Общие файлы:

*.kicad_wks

Файлы описания оформления страницы, требуются когда нужно исправить вид основной надписи.

*.net

Файл списка цепей схемы, создаётся редактором схемы и читается редактором платы. Этот файл связывается с файлом .cmp, если нужно иметь отдельный файл для связи компонент/посадочное место.

Специальный файл:

*.cmp

Stores the association between components used in the schematic and their footprints.

It can be created by Pcbnew, and imported by Eeschema.

The purpose is a back import from Pcbnew to Eeschema, for users who change footprints inside Pcbnew (for instance using Exchange Footprints command) and want to import these changes in schematic.

Другие файлы:

Эти файлы генерируются KiCad для изготовления платы или документирования.

*.gbr

файлы Gerber, для изготовления

*.drl

файлы для сверления (формат Excellon), для изготовления.

*.pos

файлы позиционирования (формат ascii), для машин автоматического размещения.

*.rpt

файлы отчётов (формат ascii), для документирования.

*.ps

файлы чертежей (формат postscript), для документирования.

*.pdf

файлы чертежей (формат pdf), для документирования.

*.svg

файлы чертежей (формат svg), для документирования.

*.dxf

файлы чертежей (формат dxf), для документирования.

*.plt

файлы чертежей (формат HPGL), для документирования.

Установка и настройка

Оборудование для отображения

Для работы Pcbnew требуется поддержка OpenGL v2.1 или новее.

Инициализация настроек по умолчанию

Файл с настройками по умолчанию kicad.pro находится в kicad/template. Он служит шаблоном любого нового проекта.

Если существует другой файл настройки по умолчанию с именем fp-lib-table, то он однократно будет использоваться для создания списка библиотек посадочных мест (иначе, этот список будет создан с нуля).

При необходимости, файл по умолчанию kicad.pro можно изменять; применяется, в основном, для задания списка библиотечных файлов, загружаемых в Eeschema.

В нём также хранятся некоторые другие параметры (размер шрифта по умолчанию, толщина линий по умолчанию; в основном, параметры касаются Pcbnew).

Проверьте, что файл kicad/template/kicad.pro доступен на запись.

Запустите KiCad и загрузите проект kicad.pro.

Запустите Eeschema из KiCad. Измените и обновите настройки Eeschema, и особенно список библиотек, которые хотите использовать при создании новых проектов.

Запустите Pcbnew из KiCad. Измените и обновите настройки Pcbnew, и особенно список библиотек посадочных мест. Pcbnew создаст или обновит файл списка библиотек, называемый таблицей библиотек посадочных мест. Существует 2 списка библиотечных файлов (называемых fp-lib-table). Первый (расположен в домашнем каталоге пользователя) является общим для всех проектов. Второй, если существует (расположен в каталоге проекта), относится только к своему проекту.

Инициализация некоторых параметров и инструментов

При работе с KiCad полезно иметь текстовый редактор и программу просмотра PDF. Задайте те, которые нужно использовать.

Эти параметры доступны из меню «Настройки»

preferences menu

3 пункта особенно важны:

  • Настройка путей

  • PDF Просмотрщик

  • Выбрать текстовый редактор

Настройка путей

В KiCad некоторые пути можно задать с помощью переменных окружения. Некоторые переменные окружения создаются самой программой KiCad и могут использоваться для задания путей (библиотек, фигур 3D и т. п.).

Это полезно, когда неизвестны абсолютные пути или они меняются. Так происходит, когда собираются «официальные» библиотеки для KiCad:

  • Для путей к этим библиотекам, когда они установлены на диск.

  • Для путей к файлам 3D-форм, используемых в посадочных местах.

Например, так задаётся полный путь библиотеки посадочных мест connect.pretty, если определена переменная окружения KISYSMOD: ${KISYSMOD}/connect.pretty

Очевидно, можно использовать обычное определение полного пути, если этот полный путь известен и никогда не изменяется.

Этот пункт позволяет задавать некоторые пути на основе переменных окружения, и добавлять собственные переменные окружения, чтобы, в случае необходимости, определить персональные пути.

KIGITHUB

Часто используется в примерах таблиц библиотек посадочных мест. Должна быть определена перед использованием.

KISYS3DMOD

Базовый путь по умолчанию для файлов 3D-форм, должна быть определена, так как абсолютный путь, обычно, не используется.

KISYSMOD

Базовый путь по умолчанию для каталогов библиотек посадочных мест, должна быть определена, если абсолютный путь не используется в именах библиотек посадочных мест.
configure path dlg

Также обратите внимание, что переменная окружения

  • KIPRJMOD

всегда создаётся внутри KiCad и указывает на абсолютный путь текущего проекта.

Например, ${KIPRJMOD}/connect.pretty — это всегда каталог connect.pretty (библиотека посадочных мест pretty) внутри каталога текущего проекта.

  • После изменения путей лучше перезапустить KiCad, чтобы не было проблем с их обработкой.

Выбор текстового редактора

Перед тем как использовать текстовый редактор для просмотра/правки файлов в текущем проекте, его нужно выбрать. Меню:

Настройки/Выбрать текстовый редактор

позволяет это сделать.

Выбор программы просмотра PDF

Из KiCad можно вызывать программу просмотра PDF по умолчанию или указать другой просмотрщик PDF.

Выберите Настройки/PDF просмотрщик/Предпочитаемый PDF просмотрщик для указания предпочитаемого (по умолчанию) просмотрщика PDF.

Чтобы использовать выбранный (а не системный) просмотрщик, отметьте пункт меню Настройки/PDF просмотрщик/Предпочитаемый PDF просмотрщик.

В Linux программой просмотра PDF по умолчанию иногда назначается не очень удобная, поэтому обязательно щёлкните по пункту Предпочитаемый PDF просмотрщик после выбора подходящего PDF просмотрщика.

KiCad: принципы использования

Для управления файлами проекта KiCad: электрической схемы, разводки дорожек, вспомогательных библиотек, файлов для фото-печати, сверления и автоматического размещения компонентов, рекомендуется создавать проект следующим образом:

  • Создать рабочий каталог для проекта (с помощью KiCad или вручную).

  • В этом каталоге с помощью KiCad создать файл проекта (файл с расширением .pro), щёлкнув по значку «Создать новый проект» или «Создать новый проект из шаблона».

Для каждого проекта KiCad рекомендуется использовать отдельный каталог. Не ведите несколько проектов в одном каталоге.

KiCad создаёт файл с расширением .pro, в котором хранит некоторые параметры для управления проектом (например, список используемых в схеме библиотек). Имена по умолчанию для файлов схемы и дорожек платы создаются из имени проекта. То есть, если проект с именем example.pro создан в каталоге с именем example, то по умолчанию создаются следующие файлы:

example.pro

Файл управления проектом.

example.sch

Главный файл электрической схемы.

example.kicad_pcb

Файл печатной платы.

example.net

Файл списка цепей.

example.xxx

Различные файлы, создаваемые другими программами.

example-cache.lib

Файл библиотеки, автоматически создаваемый и используемый редактором схемы (это резервная копия компонентов, используемых в схеме).

Использование менеджера KiCad

Менеджер KiCad (файл kicad или kicad.exe) — это программа, из которой можно легко запускать другие инструменты (редакторы, просмотрщик gerber и вспомогательные инструменты) проектирования.

Запуск инструментов из менеджера KiCad имеет несколько преимуществ:

  • Выполняется обмен данными между редактором электрических схем и платы.

  • Выполняется обмен данными между редактором электрических схем и программой выбора посадочных мест (CvPcb).

Но при этом можно редактировать файлы только текущего проекта.

(Если эти инструменты запускаются в автономном режиме, то можно открыть любой файл из любого проекта, но обмен данными между инструментами приводит к странным результатам.)

Главное окно

main window

Главное окно KiCad состоит из дерева проекта, панели запуска различных программных инструментов и области сообщений. Из меню и панели инструментов можно создавать, читать и сохранять файлы проекта.

Панель запуска инструментов

KiCad позволяет автономно запускать все программы, имеющиеся в комплекте.

Панель запуска состоит из 8 значков, которые соответствуют следующим командам (с 1 по 8, слева направо):

launch pane

1

Eeschema

Редактор электрических схем.

2

LibEdit

Редактор компонентов и программа управления библиотеками компонентов.

3

Pcbnew

Редактор печатных плат.

4

FootprintEditor

Редактор посадочных мест и программа управления библиотеками посадочных мест.

5

Gerbview

Программа просмотра файлов в формате GERBER. Также может показывать файлы для сверления.

6

Bitmap2component

Инструмент для создания посадочного места или компонента из ч/б растрового изображения.

7

Pcb Calculator

Инструмент для расчёта толщины дорожек и других элементов.

8

Pl Editor

Редактор формата рабочего листа и создания/изменения рамочных данных.

Дерево проекта

project tree

  • Двойной щелчок по файлу со значком Eeschema запускает редактор электрических схем, который открывает файл pic_programmer.sch.

  • Двойной щелчок по файлу со значком Pcbnew запускает редактор печатных плат, который открывает файл pic_programmer.kicad_pcb.

  • Правый щелчок по любому из файлов в дереве проекта вызывает меню обычных действий с файлом.

Верхняя панель инструментов

main toolbar

Верхняя панель инструментов KiCad позволяет выполнять некоторые простые файловые операции (слева направо).

new project

Создать файл проекта. Если в kicad/template существует файл шаблона kicad.pro, то он копируется в рабочий каталог.

new project with template

Создать проект из шаблона.

open project

Открыть существующий проект.

save project

Обновить и сохранить дерево текущего проекта.

zip

Создать архив zip всего проекта. В него будут включены файлы электрической схемы, библиотеки, платы и т. п.

reload

Пересобрать и перерисовать дерево проекта, иногда требуется после изменений в дереве.

Использование шаблонов

Определения

Шаблон — это каталог с файлами, который включает каталог метаданных.

Системное имя шаблона (SYSNAME) — это имя каталога, в котором хранятся файлы шаблона. Каталог метаданных (METADIR) содержит готовые файлы с информацией о шаблоне.

При создании проекта из шаблона все файлы и каталоги в шаблоне копируются в путь нового проекта, за исключением METADIR.

Во всех именах файлов и каталогов, которые начинаются с SYSNAME, SYSNAME будет заменено на имя нового проекта (расширения файлов не учитываются).

Шаблоны

Шаблоны облегчают создание проектов, имеющих общие свойства, например габариты платы, расположение разъёмов, электрические элементы, правила разработки и т. д.

Метаданные

В METADIR шаблона должны содержаться необходимые файлы, и могут содержаться любые необязательные файлы.

Обязательные файлы:

meta/info.html

Содержит информацию о шаблоне в формате html, по которой пользователь может понять подходит ли он для нового проекта. В теге <title> задаётся реальное имя шаблона, которое показывается пользователю при выборе шаблона.

Использование html позволяет вставить в этот документ изображения.

При создании этого документа используйте только основной набор тегов языка HTML.

Необязательные файлы:

meta/icon.png

Файл значка 64 x 64 пикселя в формате PNG, который используется как нажимаемый значок в окне выбора шаблона.

Пример:

Вот пример шаблона для платы raspberrypi-gpio:

template tree

И метаданные:

template tree meta

Файл brd.png является необязательным.

Вот пример файла info.html:

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0 Transitional//EN">
<HTML>
<HEAD>
<META HTTP-EQUIV="CONTENT-TYPE" CONTENT="text/html;
charset=windows-1252">
<TITLE>Raspberry Pi - Expansion Board</TITLE>
<META NAME="GENERATOR" CONTENT="LibreOffice 3.6 (Windows)">
<META NAME="CREATED" CONTENT="0;0">
<META NAME="CHANGED" CONTENT="20121015;19015295">
</HEAD>
<BODY LANG="fr-FR" DIR="LTR">
<P>This project template is the basis of an expansion board for the
<A HREF="http://www.raspberrypi.org/" TARGET="blank">Raspberry Pi $25
ARM board.</A> <BR><BR>This base project includes a PCB edge defined
as the same size as the Raspberry-Pi PCB with the connectors placed
correctly to align the two boards. All IO present on the Raspberry-Pi
board is connected to the project through the 0.1&quot; expansion
headers. <BR><BR>The board outline looks like the following:
</P>
<P><IMG SRC="brd.png" NAME="brd" ALIGN=BOTTOM WIDTH=680 HEIGHT=378
BORDER=0><BR><BR><BR><BR>
</P>
<P>(c)2012 Brian Sidebotham<BR>(c)2012 KiCad Developers</P>
</BODY>
</HTML>

Эксплуатация

В меню KiCad «Файл» «Новый проект» есть два пункта:

menu file

  • Новый проект Создаёт пустой проект, копируется только template/kicad.pro в текущий каталог.

  • Новый проект из шаблона Открывает окно выбора шаблона. Оно предоставляет собой список значков и окно отображения. Однократным щелчком по значку шаблона происходит загрузка файла info.html метаданных шаблона и показ его в окне отображения. Щелчком по кнопке «OK» запускается процесс создания нового проекта. Шаблон будет скопирован в расположение нового проекта (за исключением METADIR, как упоминалось ранее) и все файлы, подпадающие под правила замены, будут переименованы в соответствии с новым именем проекта.

template selector

После выбора шаблона:

template selected

Местонахождение шаблонов:

Список доступных шаблонов формируется из следующих источников:

  • Системные шаблоны: <kicad bin dir>/../share/template/

  • Пользовательские шаблоны:

    • on Unix: ~/kicad/templates/

    • on Windows: C:\Documents and Settings\username\My Documents\kicad\templates

    • on Mac: ~/Documents/kicad/templates/

  • Если установлена переменная окружения KICAD_PTEMPLATES, то появляется третья вкладка — «Переносимые шаблоны», которая содержит список шаблонов, найденных в пути KICAD_PTEMPLATES.