Проект имеет целью предоставить набор библиотек, выполненных максимально близко к требованиям стандартов ЕСКД в сочетании с возможностью описывать компоненты в простом и удобном для редактирования тектовом формате, пригодном для последующей автоматизированной генерации библиотек. Все схемные компоненты спроектированы на основе сетки 100 mils (2.54 мм).
В настоящее время проект содержит только схемные библиотеки. Библиотеки можно условно разделить на две категории:
- созданные вручную;
- исходные описания компонентов-микросхем для последющей генерации файлов схемных библиотек.
| Имя | Описание |
|---|---|
discrete.lib |
содержит резисторы, конденсаторы, индуктивные элементы, биполярные, полевые и МОП транзисторы, диоды, светодиоды, коммутационные элементы и т.д. |
conn.lib |
несколько соединителей одиночного типа |
graphic.lib |
графические символы |
power.lib |
символы цепей питания |
Основная идея подхода основана на том, что символы микросхем в соответствии с требованиями ЕСКД не позволяют большого разнообразия исполнения и могут создаваться по заданному алгоритму. Для исходных описаний выбран YAML формат, который сочетает в себе простоту просмотра и редактирования средствами обычного (но лучше "программерского") текстового редактора с хорошей структурированностью, желательной для машинной обработки данных.
Описание микросхемы очень простое и состоит из двух основных частей:
- общие свойства компонента;
- описания частей (parts) компонента.
В свою очередь описание каждой части состоит из:
- функциональной метки - то, что отображается на символе;
- описания секций (вертикальных отделов): количество и размеры;
- групп выводов.
Каждая группа выводов содержит следующие параметры:
- сторона размещения (левая или правая);
- флаг разделителя - указывает, надо ли отделять группу выводов от следующей группы горизонтальной линией;
- списки вывовов - каждый вывод описывается списком из:
- номера вывода;
- имени выввода;
- расстоянием (в шагах вертикальной разметки) от предыдущего элемента (предыдущий элемент - это либо верх компонента, либо предыдущий вывод, либо разделитель групп).
Пример описания приведён ниже.
#-------------------------------------------------------------------------------
#
# Общие свойства компонента
#
Name: LTC2256IUJ-14 # название компонента
NameOffset: 600 # смещение названия по горизонтали (mils); опционально, значение по умолчанию: 1000
Description: Cmp description # описание; опционально; пример: 14-Bit, 25Msps Ultralow Power 1.8V ADC
Keywords: Keywords list # ключевые слова; опционально
Ref: D # база позиционного обозначения
Footprint: QFN-40 # посадочное место по умолчанию; опционально
PinLen: 400 # длина вывода (mils)
PinNameOffset: 50 # смещение имени пина (mils)
Spacing: 200 # шаг разметки по вертикали (mils)
Filled: Yes # флаг, задающий, надо ли заполнять компонент цветом, значенияs: Yes | No
#-------------------------------------------------------------------------------
#
# Описания частей
#
# Компонент может иметь сколько угодно частей. Части именуются по схеме PartN, где N - целые числа, начиная с 1
#
Part1: # имя части
Caption: [ADC, 1500, -300] # функциональная метка части; Текст и координаты размещения
Sections: [1000, 1000, 1000] # описание секций: количество и размеры (ширина). Секций может быть 1, 2 или 3.
# Например, [500] задаёт одну секцию шириной 500 mil,
# [600, 600. 600] - 3 секции по 600 mil и т.д.
#---------------------------------------------------------------------------
#
# Pin groups definition
PinGroup1: # имя группы выводов; задаётся по схеме PinGroupN, где N - целые числа
Side: Left # сторона размещения группы
Sep: Yes # флаг разделителя, величины Yes | No
Height: 4 # высота группы, заданная явно; опционально, по умолчанию высота вычисляется
# исходя из описания выводов (их количество и промежутки между ними)
Pins: #
- [1, AIN+, 1] # описание вывода: [<номер>, <имя>, <расстояние от предыдущего объекта>]
- [2, AIN-, 3] # предыдущим объектом может быть верх части, вывод или разделитель
PinGroup2:
Side: Left
Sep: Yes
Pins:
- [9, VDD, 1]
- [10, VDD, 1]
- [40, VDD, 1]
- [3, VDD, 3]
...
PinGroupN:
Side: Right
Sep: No
Pins:
- [11, ENC+, 1]
- [12, ENC-, 1]
- [28, CLKOUT+, 1]
- [27, CLKOUT-, 1]
Part2:
...
...
PartN:
...Процесс сборки библиотек очень похож на процесс сборки программных продуктов, широко применямый в отрасли разработки программного обеспечения (ПО). Он включает в себя:
- компиляцию компонента (
.cmpфайл) из исходного описания (.ymlфайл) (аналог операции "компиляцияисходный файл->объектный файл"); - сборка файла библиотеки (
.libфайл) из файлов компонетов (.cmpфайлы) (аналог операции "сборка (линковка)исполняемого файлаизсписка объектных файлов
Особенностью является то, что при сборке программных продуктов как правило основная цель одна (хотя и может состоять из нескольких файлов), а в данном случае целей сразу много - по количеству библиотек. И хотя при разработке ПО целей тоже может быть не одна, тем не менее каждая такая цель собирается индивидуально (например, имеет отдельные Makefile или другие служебные файлы системы сборки). В даном же случае все цели (библиотеки) собираются за один проход в цикле. В результате генерируется по два файла на каждую библиотеку:
.lib: собственно файл библиотеки компонентов;.dcm: файл документации к библиотке, содержит текстовые описания компонентов, доступные из программ САПРKiCad, и ключевые слова.
Сборка библиотек осуществляется на основе скриптов языка программирования (ЯП) Python и использует:
- утилиту
SCons, которая, собственно, и осуществляет процесс сборки под управленем конфигурационного файлаSConstruct; - утилиту
icgen.pyконвертацииYAMLописания компонента в формат компонентаKiCad. Для работы утилита требуетPython3и пакетpython3-yaml. Взять утилиту можно из этого репозитория.
Проект имеет следующую структуру (dcm и некоторые служебные файлы для краткости не показаны):
../lib # корневая директория библиотеки (lib - имя для примера, имя может быть любым
/sch # директория схемных библиотек
/src # директория, содержащая директории с исходными описаниями компонентов
/adi # микросхемы Analog Devices Inc.
/lt # микросхемы Linear Technology
/ti # микросхемы Texas Instruments
/<..> # и т.д.
/ic # директория со сгенерированными библиотеками
/cmp # директория, куда помещаются файлы компонентов;
/adi # файлы помещаются не в одну "кучу", а по директориям,
/lt # соответствующим структуре директорий исходных описаний
/ti #
/<...> #
adi.lib # сгенерированные библиотеки
lt.lib #
ti.lib #
<...>.lib #
<libfiles> # библиотеки созданные вручную
SConstruct # сборочный скрипт для утилиты SconsПри запуске сборки автоматически создаётся директория ic и всё её содержимое. В конфигурации САПР KiCad необходимо указать пути к библиоткам, для приведённого выше примера это два пути:
<path-to-lib>/<path-to-lib/ic
Для того, чтобы scons "нашёл" утилиту конвертации icgen.py, необходимо в системе создать переменную окружения KICAD_TOOLS, которая будет указывать путь до директории с icgen.py, например:
export KICAD_TOOLS="$CAD/kicad/tools"
Рабочий процесс сводится к созданию файлов описания в YAML формате, помещения их в директориях src/<имя библиотеки>и запуска scons, например, вот так:
scons -Q -s -D all
или так, если нужно пересобрать все библиотеки:
scons -Q -s -D rebuild all
Разумеется, в первом случае генерируются только изменённые компоненты и пересобирается соответствующая библиотека.
Name: LTC2256IUJ-14
Description: 14-Bit, 25Msps Ultralow Power 1.8V ADC
Keywords: Ultralow Power ADC Linear Techology
Ref: D
Footprint: QFN-40
PinLen: 400 # mils
PinNameOffset: 50
Spacing: 200 # mils
Filled: Yes
Part1:
Caption: [ADC, 1500, -300]
Sections: [1000, 1000, 1000]
PinGroup1:
Side: Left
Sep: Yes
Pins:
- [1, AIN+, 1]
- [2, AIN-, 3]
PinGroup2:
Side: Left
Sep: Yes
Pins:
- [9, VDD, 1]
- [10, VDD, 1]
- [40, VDD, 1]
- [3, VDD, 3]
PinGroup3:
Side: Right
Sep: Yes
Pins:
- [26, OVDD, 1]
- [25, OGND, 3]
PinGroup4:
Side: Left
Sep: Yes
Pins:
- [37, VCM, 1]
- [4, REFH, 2]
- [5, REFH, 1]
- [6, REFL, 3]
- [7, REFL, 1]
PinGroup5:
Side: Left
Sep: No
Pins:
- [39, SENSE, 1]
- [38, VREF, 1]
PinGroup6:
Side: Right
Sep: Yes
Pins:
- [18, D0_1, 1]
- [20, D2_3, 1]
- [22, D4_5, 1]
- [24, D6_7, 1]
- [30, D8_9, 1]
- [32, D10_11, 1]
- [34, D12_13, 1]
- [36, OF, 2]
PinGroup7:
Side: Right
Sep: Yes
Pins:
- [8, PAR/~SER, 1]
- [13, ~CS, 1]
- [14, SCK, 1]
- [15, SDI, 1]
- [16, SDO, 1]
PinGroup8:
Side: Right
Sep: No
Pins:
- [11, ENC+, 1]
- [12, ENC-, 1]
- [28, CLKOUT+, 1]
- [27, CLKOUT-, 1]
Компонент разбит на три части: две - "половинки" усилителя, третья - питание.
#-------------------------------------------------------------------------------
Name: LT6234IDD
NameOffset: 600
Description: Low-noise low-power dual OpAmp
Keywords: Dual Low-noise Linear Techology
Ref: D
PinLen: 200 # mils
PinNameOffset: 50
Spacing: 200 # mils
Filled: Yes
#-------------------------------------------------------------------------------
Part1:
Caption: ['|>', 700, -250]
Sections: [500, 500, 500]
PinGroup1:
Side: Left
Sep: No
Pins:
- [3, IN+, 1]
- [2, IN-, 3]
PinGroup2:
Side: Right
Sep: No
Pins:
- [1, OUT, 1]
#-------------------------------------------------------------------------------
Part2:
Caption: ['|>', 700, -250]
Sections: [500, 500, 500]
PinGroup1:
Side: Left
Sep: No
Pins:
- [5, IN+, 1]
- [6, IN-, 3]
PinGroup2:
Side: Right
Sep: No
Pins:
- [7, OUT, 1]
#-------------------------------------------------------------------------------
Part3:
Caption:
Sections: [800]
PinGroup1:
Side: Left
Sep: No
Pins:
- [8, V+, 1]
- [4, V-, 3]
#-------------------------------------------------------------------------------