KiCad5サンプルデータの使い方

KiCadの使い方についての参考リンク

KiCad 使い方―Google検索
KiCad ことはじめ – kicad.jp
kicadの使い方(回路図編) – KiCADで基板設計

KiCad用データの使い方

KiCad 5をインストールしたPCのフォルダに 、Githubからサブフォルダも含めてサンプルデータのファイル全体をダウンロードして下さい。

KiCad5のファイルメニュー → プロジェクトを開く で、メインフォルダのプロジェクトファイル xxxxx.proを開けば回路図と基板を開くことが出来ると思います。

KiCad事始め

KiCadで回路図を作成し、基板データを作るおおまかな流れは次のようになります。

  1. 回路図レイアウトエディタの「配置→シンボル」で部品を配置する
  2. 「配置→配線」で部品のピンを配線でつなぐ
  3. 「ツール→回路図をアノテーション」で各パーツに固有記号を割り振る
  4. 「ツール→フットプリントを関連付け」でシンボルにフットプリントを割り当てる
  5. 「ツール→ネットリストファイルを生成」で基板に渡すデータを生成する
  6. PCBレイアウトエディタで「ツール→ネットリストをロード」で部品と配線情報を読み込む
  7. 基板の外形を決め、部品を移動して配置する
  8. 「配線」を使ってピン間のネットをパターン化する
  9. 配線が終了したら「配置→ゾーン」で空いた部分をGNDパターンで塗りつぶす
  10. 「検査→デザインルールチェッカー」でパターンをチェックする
  11. 「ファイル→プロット」でガーバーデータを出力する

基板Cadを使ったことのない人にとって慣れない言葉が多いので、最初は戸惑うと思いますが、工程自体はそれほど複雑ではありません。
参考リンクやテキストを見ながらひとつひとつ進めていけば慣れることが出来ると思います。

回路図シンボルやフットプリントについて

インストールしたKiCadのライブラリにあるシンボルやフットプリントを使う場合は、チュートリアルに沿って進めていくだけで基板データを作るのはそれほど難しくないと思います。

また、ここで提供した回路や基板データにあるシンボルやフットプリントはプロジェクトに含まれているので、新たに部品を使わずに済む場合は回路図やパターンを変更するだけで済みます。

KiCadを使ってパターンの作成まで出来るようになり、次の段階で戸惑うのは、用意されていないシンボルやフットプリント及び3D表示で使うフットプリントに割り当てた3Dデータではないかと思います。

実は、シンボルエディターとフットプリントエディターを使えば 、回路図シンボルやフットプリントの作成も それほど難しくはありません。
KiCadのライブラリには、膨大なシンボルとフットプリントが用意されていて、色々な場所のライブラリを使えるようになっています。

「設定→シンボルライブラリの管理」、「設定→フットプリントライブラリの管理」でプロジェクトで使うライブラリを指定することになっています。

自分が作ったシンボルやフットプリントの置き場所を管理するためにも、「シンボルライブラリの管理」と「フットプリントライブラリの管理」を使い慣れておく必要があります。

3次元表示用データの置き場所

このページの上の図にあるようにPCBレイアウトエディタの3Dビューアを使えば基板の仕上がりを立体的に確認することができ、 基板の実装前に3Dビューア―で部品の干渉を確認すること出来ます。
3次元CADを使ってロボットの機構設計をしているならば、実装済み基板の3Dデータをロボットに読み込んで確認することも出来ます。

KiCad5では多くの部品メーカーや3Dデータ提供サイトが提供している標準フォーマットのステップデータ(.stp)も読み込めるようになったので、少し慣れれば自分が作ったフットプリントを3Dデータ付きで表示できるようになりました。

提供しているデータをGithubからダウンロードしてKiCad5で開いて、3Dビューアを見ても基板の形だけが表示されて部品は表示されないでしょう。
3次元表示用データはダウンロードしたデータに含まれていますが、プロジェクトの設定ではプロジェクトにある3Dデータを認識できないためです。

3次元表示データを認識させるための手順

3次元表示データをKiCad\から認識して3Dビューアで上図のように部品を表示するためにはプロジェクトからKiCadライブラリにデータをコピーする必要があります。

プロジェクトディレクトリ下の modules\packages3d\jsd.3dshapesの
jsd.3dshapes をディレクトリごとコピーし

KiCadをインストールしたディレクトリの下のshare\kicad\modules\packages3d\に貼り付けます。

KiCadをインストールしたディレクトリの下にshare\kicad\modules\packages3d\jsd.3dshapes が出来て、その中に.wrl と .step のファイルがたくさんあればOKです。

ものづくりコンテスト出力ボードのKiCad5データ

ものづくりコンテスト演習用出力ボード のデータを公開します

工業高校ものづくりコンテストの課題演習に使える出力ボードのデータです。
KiCad5用データをgithubの下記リンクに置いています。

KiCad5-syutsuryokukiban20

回路図PDF

syuturyokukiban20_sch

データとライセンス

KiCad Ver5.0用にアップデートしました、githubを使って公開しています。
ライセンスはオープンソースハードウェア扱いとし、オリジナル元の記載を忘れないようにしていただければ、使用上の制限は設けません。

ものづくりコンテスト演習用出力ボードについて

ものづくり検定・コンテストの課題演習用に設計した出力ボードです。
ものづくり検定・コンテストの課題で使う出力基板に統一の規格はありませんが、過去の基板を少しづつ変更しながら使われているので、よく課題に使われる回路で基板を作ってみました。
部品には出来るだけ秋月電子で入手可能なものを使っています。

KiCad用サンプルデータの使い方

このサンプルデータをKiCadで開いて編集する方法については KiCad5サンプルデータの使い方 を参照してください

PIC18F45K22CPUボードのKiCad5データ

PIC18F45K22CPUボードのKiCad Ver5のデータを公開します

KiCadデータはgithubの下記リンクに置いています。

KiCad5-pic18f45k22-v2cpubrd

回路図PDF

pic18f45k22-v21_sch

データとライセンス

KiCad Ver5.0用にアップデートしました、githubを使って公開しています。
ライセンスはオープンソースハードウェア扱いとし、オリジナル元の記載を忘れないようにしていただければ、使用上の制限は設けません。

PIC18F45K22CPUボードについて

広島県工業高校ものづくり検定の課題用に設計したCPUボードです。
部品には出来るだけ秋月電子で入手可能なものを使っています。

このCPUボードの特徴

最近のワンチップCPUは非常に使い勝手が良くなり、基板に載せて端子を入出力の相手に接続するだけで使えるようになりました。
この基板もCPUボードの機能としては、CPU端子をコネクタで接続できるようにしただけですが、教育用CPUボードとして工夫した点がいくつかあります。

1.電源供給とUSBシリアル通信機能を備えたUSBコネクタがある

USB機器が普及した今では、ダイソーでも、USB用電源アダプタやUSBケーブルを手に入れることが出来ますし、PCのUSBコネクタから電源を供給することも出来ます。
そのため、USBコネクタを電源供給用コネクタとして使うことで電源供給機器を用意する手間を最小化出来ると考えてUSBコネクタから電源供給が出来るようにしています。

また、組み込みプログラミングではprintf文を使って、プログラム動作中の情報をPCに表示することが大きなデバッグ効果を発揮します。
Ardinoがプログラミング入門用に広く受け入れられているのも、使い始めるときの敷居の低さと、シリアルモニタ、シリアルプロットというプログラム動作中の情報表示機能を備えているからです。
PICの場合、プログラム書き込み用ツールPicKitによるデバッガ機能を備えていますがシリアルモニタは出来ません。

PICはUSB通信をおこなう機能も備えていますが、入門者にUSB機能を使うためのプログラムを書かせるのは負担が大きすぎますし、割り込み関数の周期が不正確になるなどCPUの動作に影響を及ぼしてしまいます。

秋月でも入手できるFTDIのUSBシリアルを使えば、CPU側では単純なシリアル通信を行うだけでPCからは通信機能を持ったUSB機器として認識できるので、USBコネクタに電源供給とUSBシリアル通信機能を持たせて、教育効果を上げることを狙っています。

2.LEDで入出力ポートの状態を確認出来るようにしている

自分が撃ち込んだプログラムが思った通りに動作しない時、初心者はPCの画面だけを見て、「どこに問題があるんだろう?」と考え込んでしまうことがあります。
しかし、実際にはプログラムのせいではなく、コネクタの接続を間違っていたり、接触が悪かったりと、ハードウェア的要因によるトラブルの可能性もあります。

組み込みプログラミングに慣れてくれば、プログラムの確認と同時にオシロスコープ等を使ったハードウェアの確認が自然に出来るようになるものですが、初心者が少しでもハードウェアに意識を向けられるように、コネクタにつながる信号をLEDの点滅で確認できるようにしてあります。

また、限られた時間で課題に取り組む場合には、測定器などを準備する手間なくポートの状態を確認して、課題を解く時間を短縮できるという効果もあります。

KiCad用データの使い方

このサンプルデータをKiCadで開いて編集する方法については KiCad5サンプルデータの使い方 を参照してください