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 <yuray@komyakino.ru>, 2016.

Отзывы

Просьба оставлять все комментарии и замечания на следующих ресурсах:

Дата публикации и версия ПО

21 мая 2015 года

1. Введение

1.1. 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.

  • 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 и т.п.

  • 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

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 macOS.

1.2. 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

Сопоставление компонентов схемы с их посадочными местами. Импорт из Pcbnew в Eeschema полезен, если производилось изменение посадочных мест внутри Pcbnew (например, используя команду Замена посад.места) и нужно импортировать эти изменения в электрическую схему.

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.

2. Установка и настройка

2.1. Оборудование для отображения

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

2.2. Инициализация настроек по умолчанию

Файл с настройками по умолчанию kicad.pro находится в kicad/template. Он служит шаблоном любого нового проекта и определяет, какие библиотек должны быть загружены в Eeschema. В нём также содержится несколько других параметров для Pcbnew (размер текста по умолчанию, толщина линий по умолчанию и пр.).

Может существовать другой файл fp-lib-table с настройками по умолчанию. Он будет использован один раз, для создания списка библиотек посадочных мест; в противном случае, этот список будет создан с нуля.

2.3. Редактирование настроек по умолчанию

Если необходимо, файл с настройками по умолчанию kicad.pro можно свободно редактировать.

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 так, чтобы получить список библиотек, необходимых 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 и второй, если существует (расположен в каталоге проекта), относится только к своему проекту.

2.4. Инициализация внешних приложений

При работе с KiCad, нужно выбрать предпочтительный текстовый редактор и программу просмотра PDF.

Эти параметры доступны из меню Настройки:

images/ru/preferences_menu.png

2.5. 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 абсолютные пути неизвестны или меняются, а также, когда один общий каталог содержит множество подобных элементов. Рассмотрим следующие объекты, которые могут быть установлены в разных местах:

  • Библиотеки компонентов Eeschema

  • Библиотеки посадочных мест Pcbnew

  • Файлы 3D-форм, используемых в посадочных местах.

Например, полный путь к библиотеке посадочных мест connect.pretty, при использовании переменной окружения KISYSMOD будет следующей ${KISYSMOD}/connect.pretty

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

Переменные окружения в KiCad:

KICAD_PTEMPLATES

Шаблоны, которые используются при создании проекта.

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.

images/ru/configure_path_dlg.png

Заметьте также, 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.

2.6. Выбор текстового редактора

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

Выберите Настройки → Выбрать текстовый редактор, чтобы установить желаемый редактор текстовых файлов.

2.7. Выбор программы просмотра PDF

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

Чтобы отказаться от использования программы просмотра PDF-файлов, установленной системе по умолчанию, воспользуйтесь меню Настройки → PDF просмотрщик → Выбрать PDF просмотрщик для выбора другой программы просмотра PDF и, затем, Настройки → PDF просмотрщик → Предпочитаемый PDF просмотрщик.

Известно, что в Linux вызов стандартной программы для просмотра PDF-файлов проблематичен, поэтому, рекомендуется выбрать своё приложения просмотра PDF.

2.8. Принципы использования KiCad

Для управления файлами проекта KiCad — электрической схемы, топологии печатной платы, 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".

Внимание
Используйте отдельный каталог для каждого проекта KiCad. Не совмещайте 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.*

Различные файлы, создаваемые другими программами.

example-cache.lib

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

3. Использование менеджера KiCad

Менеджер KiCad (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 только файлы 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.

3.1. Главное окно

images/ru/main_window.png

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.

3.2. 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):

images/launch_pane.png

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.

3.3. Дерево проекта

images/project_tree.png

Двойной щелчок по файлу со значком Eeschema запускает редактор электрических схем, который, в данном случае, 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.

3.4. Верхняя панель инструментов

images/main_toolbar.png

Верхняя панель инструментов KiCad позволяет выполнять некоторые простые файловые операции.

images/icons/new_project.png

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

images/icons/new_project_with_template.png

Создать проект из шаблона.

images/icons/open_project.png

Открыть существующий проект.

images/icons/save_project.png

Обновить и сохранить дерево текущего проекта.

images/icons/zip.png

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

images/icons/reload.png

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

4. Шаблоны проектов

Шаблоны облегчают создание новых проектов, используя параметры из шаблона. Они могут содержать предопределённые контуры печатной платы, расположения разъемов, компоненты схемы, правила проектирования и т.п. Для наследования в новых проектах могут использоваться завершенные файлы схемы и/или печатной платы.

4.1. Использование шаблонов

Элемент меню Файл → Новый проект → Новый проект из шаблона откроет диалоговое окно выбора шаблона для нового проекта:

images/ru/template_selector.png

После щелчка левой кнопки мыши на значке шаблона будет показана информация о нём, а следующий щелчок на кнопке OK приведёт к созданию нового проекта. Файлы шаблона будут скопированы в каталог нового проекта и переименованы в соответствии с новым именем.

После выбора шаблона:

images/ru/template_selected.png

4.2. Местонахождение шаблонов

Список доступных шаблонов формируется из следующих источников:

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

  • Пользовательские шаблоны:

    • Unix: ~/kicad/templates/

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

    • Mac: ~/Documents/kicad/templates/

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

4.3. Создание шаблонов

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

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

Все именах файлов и каталогов, которые начинаются с имени шаблона, будут переименованы, используя имя нового проекта, без учёта расширения файлов.

Метаданные состоят из одного обязательного файла и, если необходимо, нескольких вспомогательных. Все файлы должны создаваться пользователем с помощью текстового редактора или на основе существующих файлов проекта и помещаться в нужных каталогах структуры проекта.

Далее приведён перечень файлов проекта raspberrypi-gpio:

images/template_tree.png

И файл метаданных:

images/template_tree_meta.png

4.3.1. Обязательный файл

meta/info.html

Информация о шаблоне в формате HTML.

Тег <title> определяет настоящее имя шаблона, которое будет показано пользователю в диалоге выбора шаблона. Примите к сведению, что имя шаблона проекта будет укорочено, если окажется слишком длинным. В зависимости от параметров шрифта, обычно, 7 или 8 символов может быть показано.

Использование формата HTML позволяет вставлять изображения просто, без добавления новых схем. Достаточно использовать обычные HTML-теги.

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>

4.3.2. Необязательные файлы

meta/icon.png

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

Любые другие файлы изображений, используемые в meta/info.html, такие как, например, иконка файла печатной платы, также располагается в этом каталоге.