使用过Arduino的朋友或多或少应该都见过Arduino那种直插的扩展板,不用排线不用焊接,只需排针排母上下对齐然后轻轻一推,就完成了模块化和集成化的完美结合。本文从自己制作的一个板子出发,基于KiCAD简单介绍一下扩展板的画法。

设计思路

首先需要确定自己是要制作什么扩展板,这里我是为了自己的项目设计了一个stm32f103c8的板子,功能就是做成一个最小系统板,所有的接口都单独引出。

第一步:画好内部电路

Ultra找到需要的芯片的符号并下载,在导入后画出板子的内部电路。内部电路很简单,画出复位电路、供电电路、晶振时钟电路、冲击电流保护、开关显示电路。同时将BOOT1拉低,因为这块板子我不需要使用内置SRAM启动。

画好成果如下:

如何使用KiCAD画扩展板

第二步:画直插引脚符号

因为要做成扩展板,那么很多时候直插引脚的结构往往就是相同的,如果每次使用的时候都要重新画一次直插引脚,那么很显然这会是很复杂麻烦的一件事,所以直接将其做成一个直插引脚符号会很省时省力。在我的设计里面,这个板子是一个六边形,然后每条边上有八个引脚,同时这八个引脚里面前两个始终为GND和3V3,然后我画了如下的这样的符号,为了省时省力,在自认为不会犯错的情况下,我对每个引脚的设置都为Passive。

如何使用KiCAD画扩展板

第三步:将直插引脚符号导入并连接

画好符号后,就只需要将所需引脚连接起来即可,而后如果遇到其它的扩展板,也只需要将对应的引脚相互连接即可,这里我下拉了BOOT0,如果需要让它上拉,只需要在外部电路连接3V3即可。

如何使用KiCAD画扩展板

第四步:画直插引脚封装

和符号同理,这样设计之后就不需要每次都重新打孔,而且还要费心费力地去计算孔的位置,太麻烦,所以直接设计成封装。新建库、封装,通过计算找出所有孔的位置,然后挨个放孔、画边,最终结果如下,记住边框一定要用Fab层,这在后面的设计中很重要:

如何使用KiCAD画扩展板

第五步:修改路径

为了使用这个扩展板的时候所有工程都可以用这个库,可以把库文件夹放在当前工程的上一级路径,然后点击首选项-管理封装库,找到刚才新建的库,对其路径进行修改为$(KIPRJMOD)/../库文件夹名,例如我的路径即为:

如何使用KiCAD画扩展板

这里的/..可以理解为打开上一级目录,而$(KIPRJMOD)则表示当前工程路径,这样只要每次新建工程都放在和库同级路径下,即可保证该库的使用了。

如何使用KiCAD画扩展板

第六步:分配封装

回到原理图界面,在标注完成且电器规则检查无误后即可分配封装了。

如何使用KiCAD画扩展板

第七步:画PCB

分配完封装就可以直接开始连线了,不过注意的是需要现在电路板设置界面关闭要求封装中定义外框,这里的外框其实指的是Crt层,这样的话我们使用Fab层作为外框就可以在不干扰PCB电气特性的情况下同时不受禁止外框重叠的管束,那么其它元件就可以放在我们的直插引脚封装里面了!剩下的就是排布和拉线即可。

如何使用KiCAD画扩展板

如何使用KiCAD画扩展板

第八步:导出生产文件并打板

注意控制我们的PCB在10cm*10cm之间,这样我们就可以使用嘉立创的5元打样优惠了。导出生产文件然后打样的过程网上有很多,我在这里就不详述了。

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