## 使用KiCad设计PCB ### 教程撰写的要点 - 安装和配置KiCad - 体验KiCad的屏幕并创建一个原理图和PCB板图 - 选择正确的器件并创建你自己的项目 - 创建你自己的库和元器件并修改现有的元器件 - 生成Gerber文件并提交加工 - 焊接穿孔的元器件和SMD元器件 - 学会如何组织你的设计思路和工作流程 - 设计异形板 - 学习进阶技能，将你的设计升华到另一个层次 ### 1 简介 #### 印刷电路板PCB #### 表面贴装和穿孔器件 #### 原型板 - 面包板 - 洞洞板 #### 1 下载并安装KiCad - KiCad的版本及下载链接 - Windows下的安装 - Mac下的安装 - Linux下的安装 #### 第一次运行 #### 加载一个示例工程 #### 安装第三方软件 - 安装Adafruit和Sparkfun的库 - 安装SParkfun的设计规则 - 下载本书的案例 #### 总结 ### 2 快速熟悉 #### 创建一个项目 #### 绘制原理图 - 添加一个元器件 - 将它们连在一起 #### 电气规则检查ERC #### 布板 - 将元器件放置在板上 - 调整板子的尺寸 - 布线 #### 总结 ### 3 元器件和库 #### 美标和欧标的符号 #### 电阻 * 穿孔电阻 * SMD电阻 #### 电容 * 穿孔电容 * SMD电容 #### 晶体管和二极管 * 穿孔晶体管 * SMD晶体管和二极管 #### 集成电路 * 穿孔IC * SMD IC #### 连接器 #### 其它元器件 #### 购买元器件 #### 纸制PCB #### 总结 ### 4 编辑原理图 #### 原理图编辑器剖析 #### 命令工具栏 * 公共命令 * 其它命令 #### 网络标号 #### 总线 #### Worked案例 - 启动一个原理图 - 添加一个元器件 - 添加一个供应商 - 添加一个网络名称 - 分配一个网络类别 - 运行ERC #### 总结 ### 5 PCB布局布线 #### 实验 #### 层 #### 公共工具栏 - 公共工具栏 - 其它工具栏 #### 网格 #### 声音表布局（穿孔） ##### 从原理图创建一个板 ##### 决定板子的大小 ##### 调整元器件的位置和方向 ##### 添加安装孔 ##### 获得一些设计规则 ##### 运行自动布线 ##### 微调结果 ##### 运行设计规则检查 ##### 丝印层上的文字 ##### 添加文字到背面 #### 声音表的布局（SMD） ##### 创建一个新的原理图和板 ##### 在原理图上交换器件的parts ##### 调整正板子的大小并规整化 #### 手工布局 #### 总结 ### 6 印刷电路板加工 #### Gerber文件 #### 生成Gerber文件 #### 加载Gerber View查看生成的Gerber文件 #### 提交Gerber文件到制板厂 #### 遵守指令 #### 光刻 #### 切割 #### 总结 ### 7 焊接 #### 工具 ##### 通用工具 ##### 用于表面贴装的工具 #### 焊接穿孔电路板 #### SMD的手工焊接 ##### 焊接2-3个管脚的元器件 ##### 焊接IC封装 #### SMT的热风枪焊接 ##### 焊接2-3个管脚的元器件 ##### 焊接IC封装 ##### 处理有隐蔽连接的封装 #### 用回流炉焊接 ##### 准备工作 ##### 上锡膏 ##### 安装器件在板子上 ##### 烘烤板子 #### 总结 ### 8 案例1：设计一个Arduino的扩展板 #### 关于Arduino #### Arduino外设的设计 #### Arduino R3外设的模版 #### 一个四位LED的案例 ##### 原理图 ##### PCB布局布线 #### 加工 #### 总结 ### 9 案例2：一个树莓派扩展板 #### 设计考虑 #### 原理图 #### 板子 ##### 电源部分的布局布线 ##### 电源和电机走线的布线考虑 #### 总结 ### 10 命令、脚本 ### 11 创建库和元器件 #### 创建一个库 #### 从其它库中复制一个器件 #### 元器件编辑 #### 器件、符号和封装 #### 编辑一个器件 #### 创建一个新的器件 ##### 创建一个封装 ##### 创建一个符号 ##### 创建一个器件 #### 总结 ### 12 PCB设计要点 #### 工作座右铭 #### 开始前知道你要什么 #### 实际点 #### 要知道每层的含义 #### 美观 #### 规范 #### 安装 #### 角度 #### 连接 #### 改变方向 #### 重新放置器件 #### 收缩 #### 设计规则检查DRC #### 英制还是公制 #### 0欧姆电阻的使用 #### 记住，不是所有的板子第一次都能工作 #### 总结 ### 13 设计不同形状的PCB #### 不是所有的板子都是长方形或正方形的 ##### 圆角 ##### 复合的形状 #### 内部挖槽、割板 #### 真正的双面板 #### 拼板 #### 总结 ### 14 高级PCB设计技巧 #### 地平面以外 ##### 电源平面 ##### 散热 #### 混合网格 #### 定制化的图案 #### 自动元器件放置 #### 板子还是模块？ #### 总结 ### 15 从供应商处获得更好 #### 铜的厚度 #### 板厚 #### 板材 #### 表面处理 #### 板子、阻焊、丝印颜色 #### 附加服务 #### 总结 ### 附录A 设计资源 #### 官方文档 #### 论坛 #### 教程 #### 获取库的渠道 #### 众筹网站 * [Kickstarter](https://www.kickstarter.com) - 号称是全球最大的众筹网站，能够帮助很多新创意迅速获得全球性的曝光，并能够通过众筹的方式测试市场的反应，因此在这个网站上的项目都具有很高的参考价值，我们不仅可以看其创意、构成，也可以看市场对每个产品创意的反响； * [Crowdsupply](https://www.crowdsupply.com) - 一家新的众筹网站（成立于2012年），号称其众筹的成功率是Kickstarter和Indiegogo的两倍以上；上面的产品不是很多，但比较专业，会广受工程师的喜爱，大名鼎鼎的SiFive板子就通过这个网站进行了众筹发布； * [Indiegogo](https://www.indiegogo.com) - 比较老牌的众筹网站，创办于2008年，每个月有1500万访问用户，现在跟著名的分销商Arrow深度合作； #### 元器件数据手册查询 * [DataSheet5](http://www.datasheet5.com), 与非网旗下的数据手册网站，汇聚了全球3000多家半导体原厂的上亿颗元器件的技术参数和PDF数据手册 * [EasyDatasheet](http://easydatasheet.cn)，矽搜网络旗下的数据手册网站，汇聚了海量的元器件技术资料和贸易商的货源信息 * [DatasheetArchive](http://www.datasheetarchive.com)，号称全球最大的元器件免费资源网站，汇聚了5亿个器件型号、12000家半导体厂商3.5亿个元器件的技术参数和数据手册 * [AllDatasheet](http://www.alldatasheet.com)，比较历史悠久的数据手册网站，韩国的一家公司做的 * [Octopart](https://octopart.com), 知名PCB工具厂商Altium旗下的元器件信息查询网站 #### 元器件库下载网站 * [UltraLibrarian](http://www.ultralibrarian.com), 该网站已经汇聚了400个元器件原厂的主流元器件，能够支持20多种CAD软件的格式输出，个人用户直接注册就可以查询、下载，对于企业用户每年收费500美元，也可以在Digikey官网上进行操作。 * [SnapEDA](https://www.snapeda.com/), 该网站已经汇集了2500家元器件原厂的原理图库、封装库信息，其3D模型是收费的。 * [Samacsys](https://www.samacsys.com) 英国的一家做库的网站，跟Zuken、Mentor、Findchips有合作，已经被SupplyFrame收购，SupplyFrame也已经成为西门子旗下的公司。 * [GrabCAD](http://www.grabcad.com/)，非常有用的3D模型分享、下载网站。 * [3dcontentcentral](http://www.3dcontentcentral.com/)，是由网友上传分享的一个3D模型网站，质量需要注意，但可以供参考。 #### 板卡及外设 * [Adafruit industries](https://www.adafruit.com) - 由MIT的女学生Limor Fried于2005年在其宿舍里创办的开源硬件公司，该公司设计和制造很多产品、模块、工具等，2014年的年收入已经达到3300万美元； * [Sparkfun](https://www.sparkfun.com), 这也是一个大学生在2003年创办的开源硬件平台，现已经成为150多个员工的公司，其网上商店销售各种创客、开源硬件相关的产品、模块，帮助这些人群快速构建各种原型产品； * [Seeed Studio](https://www.seeedstudio.com) - 虽然网站界面全英文，但这是一家中国公司，在深圳，做的非常好，立足深圳的加工配套优势，面向全球的市场，为国内的创业团队、创客提供全方位的服务，帮助他们将创意做成产品并推向市场；在其网站上也能看到很多流行的开发平台、配套模块等； * [Tindie](https://www.tindie.com) - 这也是SupplyFrame旗下的一个帮助创客制作、销售产品的C2C网站； #### PCB/PCBA制造生产 * 深圳[兴森快捷](http://www.chinafastprint.com/)，高端PCB加工及PCBA，上市公司 * 深圳[博敏电子](http://www.bominelec.com)，PCB加工及PCBA * 深圳[嘉立创](https://www.jlc.com/)，快板加工 * 杭州[捷配](https://www.jiepei.com/)，快板加工 * 深圳[捷多邦](https://www.jdbpcb.com/)，快板加工 * 深圳[华秋电路|“原华强PCB”](http://www.hqpcb.com)，快板加工 * 深圳[SeeedStudio](http://www.seeedstudio.com)，快板加工，主要定位海外创客市场 * 苏州[欧朗](http://www.eolane.cn/zh/index.html)，法国在苏州投资的加工企业 * 苏州[易德龙](http://www.etron.cn)，苏州上市企业，服务物联网领域的大企业 * 瑞典[NCAB](https://www.ncabgroup.com)，全球著名的PCB服务企业，自己没有加工厂，但针对海内外大客户提供高质量的加工保障 #### 重量级厂商 ##### 传感器 * [盛思锐](https://www.sensirion.com/cn/)，温湿度传感器很出名 * [意法半导体](https://www.st.com/)，处理器很厉害，传感器也很强 * [微芯电子](http://www.microchip.com)，经过几轮收购MCU产品线越来越强，触摸传感器也很厉害 * [芯科科技](https://cn.silabs.com/)，技术很强的模拟器件公司，最近几年聚焦物联网应用 * [TDK/Invensense](https://invensense.tdk.com/)， 主要产品MPU6050 * [意法半导体ST](https://www.st.com/)，在汽车、工业功率控制、电源管理、传感器解决方案和物联网(IoT)安全等领域提供了全面的半导体设计 ##### 模拟/电源厂商 * [亚德诺ADI/凌力尔特Linear Technology](http://www.anlog.com)，模拟器件从低频到微波短最强，ADC、DAC、SDR、电源都是业界的领头羊 * [美信Maxim](http://www.maximintegrated.com/cn)，产品线很全，在中国家喻户晓 * [德州仪器TI](http://www.ti.com.cn)，全球半导体行业的龙头企业 * [安森美OnSemi](http://www.onsemi.com)，老牌半导体帝国Motorola分出来的模拟器件公司 * [意法半导体ST](https://www.st.com/)，MCU很知名的公司，其模拟器件也有悠久的历史 * [英飞凌Infineon（收购Cypress）](https://www.infineon.cn/) ，德国血统，可靠，产品线也很全 * [恩智浦NXP](https://www.nxp.com.cn/)，老飞利浦的血缘，继承了飞利浦的半导体产品线，并掉了飞思卡尔 * [Power Integration](http://www.powerint.cn/)， 主要产品 高压电源转换系统 * [MPS](https://www.monolithicpower.cn/cn/)，主要产品 各种电源变换器件及模块 * [瑞萨电子](https://www2.renesas.cn/cn/zh)，日系企业，曾收购了美国的Intersil ##### 模数/数模转换器件 * [亚德诺ADI](http://www.analog.com)，我心目中这个领域的老大 * [德州仪器TI](http://www.ti.com.cn) ，我心目中这个领域的老二 * [美信Maxim](https://www.maximintegrated.com/cn)，有几款物美价廉的器件 * [瑞萨电子](https://www2.renesas.cn/cn/zh)，日系企业，曾收购了美国的Intersil ##### 数字逻辑/数字信号处理 * 主要的厂商 * [赛灵思Xilinx](http://www.xilinx.com)，主要产品Spartan、Artix、Kintex、Virtex、ZYNQ系列FPGA * [Intel/Altera](https://www.intel.cn/)，主要产品：MAX PLD/FPGA（内置Flash）、Cyclone、Arria、Stratix系列FPGA * [莱迪思Lattice](http://www.latticesemi.com)，主要产品ICE、MACH（内置Flash）、CrossLink（视频连接） * [微芯Microchip/Microsemi](http://www.microsemi.com)，主要产品：反绒丝FPGA、Risc V * [思得普科技StepFPGA](http://www.stepfpga.com)，主要产品 小脚丫FPGA模块 * 相关资源类网站, 参见[[fpgaresource|FPGA应用相关的资源网站]] * [StepFPGA](http://stepfpga.com/doc)，你可以不知道Lattice，但不能不知道小脚丫 * [Zedboard](http://www.zedboard.org)，来源于Zynq，基于Zynq的技术社区 * [Digilent](http://www.digilentinc.com)，背靠Xilinx起价的学院派公司，先委身于NI变得更高贵起来 * [nandland](https://www.nandland.com)，有不少有意思的项目和教程 * [fpga4fun](https://www.fpga4fun.com)，偶然发现的网站，里面有不错的通俗教程和案例 * [[FPGA4FUN上的基础项目]] * [[FPGA4FUN上的接口项目]] * [[FPGA4FUN上的高阶项目]] * [fpga4students](https://www.fpga4student.com)，虽然说针对学生学习FPGA的网站，但工程师也可以用啊 * [[fpga4students上FPGA相关的项目]] * [[fpga4students上用Verilog写的项目]] * [[fpga4students上用VHDL写的项目]] * [opencores](http://opencores.org)，曾经业界大名鼎鼎的开源代码分享网站，貌似好久都没更新了，估计是受Github的影响吧 * [[Arithmetic OpenCore]] * [[Prototype board OpenCore]] * [[communicationcontroller OpenCore]] * [[coprocessor OpenCore]] * [[crypto OpenCore]] * [[dsp OpenCore]] * [[ecc OpenCore]] * [[Library OpenCore]] * [[memory OpenCore]] * [[other OpenCore]] * [[processor OpenCore]] * [[System on Chip OpenCore]] * [[System on Module OpenCore]] * [[System controller OpenCore]] * [[Testing / Verification OpenCore]] * [[video controller OpenCore]] * [[Uncategorized OpenCore]] #### 控制器/处理器 * 主要的厂商 * [意法半导体ST](http://www.st.com)和www.stmcu.org，STM32 * [恩智浦NXP](https://www.nxp.com.cn/)，主要产品 LPC * [微芯Microchip](http://www.microchip.com) ，主要产品 AVR、8051、MIPS * [英飞凌Infineon](https://www.intel.cn/) * [瑞萨Renesas](https://www2.renesas.cn/cn/zh.html) * [赛普拉斯Cypress（被英飞凌收购）](http://www.cypress.com)，PSOC * [芯科科技Silicon Labs](http://www.silabs.com) * [兆易创新GigaDevices](http://www.gigadevice.com)，主要产品Flash存储器、M3/M4处理器 * 技术交流网站 * [STM32工程师社区](https://www.stmcu.org.cn/) * [NXP工程师社区](http://www.nxpic.org) * [英飞凌工程师社区](https://www.infineon-autoeco.com/Home/Index) * [罗姆技术社区](https://rohm.eefocus.com/) ##### 连接/网络 * [乐鑫信息](http://www.espressif.com)，主要产品ESP8266、ESP32 * [飞特蒂亚FTDI](http://www.ftdichip.com)，主要产品 FT232、FT2232 * [高通Qualcomm](http://www.qualcomm.cn)，主要产品WiFi * [赛普拉斯Cypress](http://www.cypress.com)，主要产品WiFi、蓝牙、BLE、USB * [意法半导体ST](http://www.st.com) * [Particle](http://www.particle.io)，主要产品 用于物联网的Wifi、3G模块 ##### 测试测量工具 * [是德科技Keysight](http://www.keysight.com)，原来的HP、安捷伦，测试测量行业的鼻祖 * [泰克Tektronix](http://www.tek.com) * [恩艾NI](http://www.ni.com)，虚拟仪器行业的领军企业 * [普源精电Rigol](http://www.rigol.com)，本土做得最国际化的测试测量仪器厂商 ##### 设计工具（PCB/FPGA） * [奥腾Altium](http://www.altium.com)：主要产品Altium Designer，家喻户晓的设计工具 * [铿腾电子Cadence](http://www.cadence.com)： 主要产品OrCad、Allegro * [明导Mentor](http://www.mentor.com)： 主要产品PADS、Valor、Xpedition * [新思Synopsys](http://www.synopsys.com)：主要产品Synplify * [Autodesk](https://www.autodesk.com/products/eagle/overview) * [Mathworks](http://www.mathworks.cn)：主要产品MATLAB、Simulink * [[KiCad]]开源，免费的PCB设计工具，在本网站有详细的文章介绍 ##### 元器件采购 * [得捷电子Digikey](http://www.digikey.cn)，全球知名的现货分销商 * [贸泽电子Mouser](http://www.mouser.cn)，全球知名的现货分销商 * [e络盟E14](http://cn.element14.com)，Avnet旗下的现货分销商 * [欧时电子RS Components](http://www.rsonline.cn) ，电子元器件以及配件现货分销商 * [艾睿电子Arrow](http://www.arrow.com)，全球知名的元器件授权分销商 * [安富利Avnet](http://www.avnet.com)，全球知名的元器件授权分销商 * [富昌电子Future](http://www.futureelectronics.cn)，全球知名的元器件授权分销商 * [买芯片Bom2buy](https://www.bom2buy.com)，基于大数据的一站式现货采购服务平台 * [Findchips](https://www.findchips.com)，全球最大的元器件交易比较网站 * [ICEasy](http://www.iceasy.com),中电港旗下的电商平台 ### 附录B KiCad的层 #### 布局布线编辑器中的层 #### 原理图编辑器中的层 ### 附录C 脚本/插件 ### 附录D 线宽和电流的关系表