Article about KiCad 4.0 written by me in 2015 on LinuxFR. It was published under the license CC By-SA.
Le 29 novembre 2015, la quatrième version du projet KiCad a été publiée.
Commençons par une courte présentation, tirée de l'article Wikipédia:
KiCad est un ensemble de logiciels libres de conception pour l'électronique pour le dessin de schémas électroniques et la conception de circuits imprimés.
Cet ensemble offre principalement un gestionnaire de projet, un éditeur de schémas, un éditeur de circuits imprimés gérant jusqu'à 32 couches de cuivre, une visionneuse de fichier gerber et une calculatrice d'aide à la conception. Le logiciel a été créé en 1992 par Jean-Pierre Charras, professeur à l'IUT de Saint-Martin-d'Hères.
Les sources ont été publiées sous licence GPL dans le début des années 2000 et ont été depuis constamment améliorées par une équipe de développement bénévole. Depuis 2013, le CERN s'investit dans le développement du logiciel, en récoltant des dons et en mettant à disposition des développeurs.
Côté technique, le cœur du logiciel est codé en C++ et utilise la bibliothèque wxWidget 3. Il est également possible d'écrire des extensions en Python.
Site officiel Téléchargement Faire un don Contribution du CERN Documentation Présentation du routage en mode « Push and shove » Présentation du routage de pistes à longueur controllée Présentation du routage de paires différentielles
Présentation des différents composants Kicad
Eeschema, l'éditeur de schémas
La première étape dans la conception d'un circuit électronique est d'en dessiner le schéma électrique.
Eeschema, l'éditeur de schémas de Kicad, permet donc de représenter les différents composants électroniques utilisés dans le projet et leurs connexions.
Le logiciel propose deux paradigmes différents pour la représentation d'un circuit :
- Schéma simple-page
- Schéma hiérarchique
Un schéma simple-page tient dans une seule page et n'utilise pas de sous-circuits.
Un schéma hiérarchique est composé de plusieurs pages, représentant des sous-circuits, qui peuvent ensuite être réutilisés facilement. Un peu à l'image de la séparation d'un code source en plusieurs fichiers.
La capture d'eeschema ci-dessus nous montre un schéma hiérarchique. En effet, si on regarde attentivement, on aperçoit sur la droite un bloc « Sheet pic_socket » qui renvoie vers le fichier « pic_socket.sch ».
Création de bus
L'outil permet aussi de créer des bus, fonctionnalité qui permet de regrouper plusieurs équipotentielles en un seul et même fil. Cette fonction permet aussi de rendre le schéma plus clair et donc plus simple à lire.
Génération de liste de composants
Une fois la carte conçue et fabriquée, il faut alors commander puis souder les composants sur la carte. Pour une petite carte avec quelques composants un traitement manuel suffit amplement. Cependant, pour une carte avec plusieurs centaines de composants, cette tâche peut vite devenir fastidieuse. Kicad permet de générer une liste de pièces, appelée BOM (Bill Of Material), qui est la liste des composants présents sur la carte. Ceci facilite grandement la commande des composants et le câblage (soudage des composants sur la carte) de la carte. Cette BOM peut être générée sous plusieurs formes différentes grâce à un système de greffon écrit en XML.
Éditeur circuits imprimés (layout) -- pcbnew
L'éditeur de circuit imprimé ou layout en anglais permet d'éditer des cartes jusqu'à 32 couches de cuivre et sans limite de dimension. Le CERN qui contribue désormais de manière très active au développement du logiciel a apporté des fonctionnalités très importantes comme la longueur contrôlée des équipotentielles (length matching), le routage différentiel ou le routage assisté (push and shove).
Visionneuse de films de fabrication -- GerbView
(**NdM:** 2022/03/20 l'image tirée de la documentation de kicad-pcb.org a été perdue, le domaine squatté, et elle a donc été remplacée par l'écran principal de GerbView)
KiCad permet l'export au format Gerber, le format standard pour la transmission de donnée à une usine de fabrication de circuit imprimé. L’outil GerbView permet de visionner les fichiers produit, afin d'y détecter les erreurs éventuelles avant l'envoi en fabrication du circuit.
Calculatrice d'aide à la conception
Visualisateur 3D
Kicad intègre un module de visualisation, permettant d'inspecter un circuit en 3D.
Nouveautés de la version 4
PcbNew
Durant le développement de cette nouvelle version, les développeurs de KiCad se sont concentrés sur « pcbnew », le module de création et de routage de circuits imprimés.
Nouveaux formats de fichiers
Le format de fichier pour les empreintes de composants et pour les circuits imprimés a été remplacé par un format maison basé sur la syntaxe S-expression.
(module R_0805 (layer F.Cu) (tedit 5415CDEB)
(descr "Resistor SMD 0805, reflow soldering, Vishay (see dcrcw.pdf)")
(tags "resistor 0805")
(attr smd)
(fp_text reference R_0805 (at 0 -2.1) (layer F.SilkS)
(effects (font (size 1 1) (thickness 0.15)))
)
(fp_text value VAL** (at 0 2.1) (layer F.SilkS)
(effects (font (size 1 1) (thickness 0.15)))
)
(fp_line (start -1.6 -1) (end 1.6 -1) (layer F.CrtYd) (width 0.05))
(fp_line (start -1.6 1) (end 1.6 1) (layer F.CrtYd) (width 0.05))
(fp_line (start -1.6 -1) (end -1.6 1) (layer F.CrtYd) (width 0.05))
(fp_line (start 1.6 -1) (end 1.6 1) (layer F.CrtYd) (width 0.05))
(fp_line (start 0.6 0.875) (end -0.6 0.875) (layer F.SilkS) (width 0.15))
(fp_line (start -0.6 -0.875) (end 0.6 -0.875) (layer F.SilkS) (width 0.15))
(pad 1 smd rect (at -0.95 0) (size 0.7 1.3) (layers F.Cu F.Paste F.Mask))
(pad 2 smd rect (at 0.95 0) (size 0.7 1.3) (layers F.Cu F.Paste F.Mask))
(model Resistors_SMD/R_0805.wrl
(at (xyz 0 0 0))
(scale (xyz 1 1 1))
(rotate (xyz 0 0 0))
)
)
L'exemple ci-dessus représente une résistance SMD de type 0805. NdM: les images du rendu 2D/3D avec KiCad 4.0 ont été perdues.
Nouveau moteur de rendu 2D
L'équipe du CERN a aidé à développer un nouveau moteur de rendu pour PcbNew, destiné à remplacer l'ancien.
Le nouveau moteur n'implémente pas encore toutes les fonctionnalités de l'ancien, et donc les deux modes restent accessibles pour cette version 4. À noter que les nouveaux outils pour l'aide au routage présentés ci-dessous sont uniquement disponibles dans le nouveau mode.
Routeur « Push and Shove »
Ce mode de routage déplace automatiquement les pistes gênantes pour la connexion en cours.
Routage de paire différentielle
Permet de router deux pistes en gardant une largeur fixe entre elles. Utile pour les transmissions différentielles.
Piste à longueur contrôlée « length matching »
Cette fonction permet de définir une longueur souhaitée à un fil et de voir en temps réel, pendant le routage si on s'approche ou si on s'éloigne de cette valeur. Lorsqu'un concepteur route un bus analogique rapide, il est particulièrement important que toutes ses pistes mesurent bien la même longueur afin d'éviter les problèmes de désynchronisation, c’est-à-dire une différence de temps de transmission sur deux lignes parallèles.
Prise en charge de Mac OS X
Dans la version précédente, la prise en charge de Mac OS X était notée comme expérimentale. Avec cette nouvelle version, Mac OS X est devenu un citoyen de première classe :
-
Image d'installation simple « glisser déposer »
-
Prise en compte des trackpads modernes pour le défilement horizontal et vertical à deux doigts, ainsi que le « pinch to zoom ».
Bibliothèques
Un effort particulier a été effectué sur les bibliothèques, avec notamment la création d'une convention pour la création de composants schémas et d'empreintes. Voir KiCad Library Convention.
Et pour les prochaines versions?
La prochaine version devrait amener plusieurs améliorations intéressantes, notamment :
- Nouveaux formats basés sur la syntaxe S-expression pour les schémas et les composants schémas
- Amélioration et ajout des fonctionnalités manquantes dans le nouveau moteur de rendu de Pcbnew, permettant de supprimer l'ancien moteur
- Réécriture du moteur 3D.