Introduction

KiCad est une suite de logiciel Open Source pour concevoir des schémas, et des circuits imprimés. Je ne vais pas revenir sur la présentation du logiciel, et je pars du principe que vous êtes déjà familiarisé avec le logiciel. Si tel n’est pas le cas, même si le logiciel est passé en version 5.0 depuis cet été, je vous encourage à lire les tutoriaux de pote gui qui restent très intéressants pour prendre en main le logiciel et la compréhension de la suite.

Lien vers les tutoriaux KiCad

Dans ce tutoriel, nous allons pousser un peu plus loin l’utilisation du logiciel KiCad pour nos besoins.
KiCad utilise 4 grandes catégories de libraires :

Les symboles pour les schémas
Les empreintes pour les circuits imprimés
Les packages 3D pour la représentation 3D du composants
Les templates pour les différentes topologies de circuits imprimés déjà définies (carte pour arduino ou raspberry pi par exemple)
Nous allons nous concentrer sur les trois premières catégories.

Il arrive qu’il manque parfois dans ces différentes librairies, un composant que nous voulons utiliser pour nos projets. KiCad propose alors des outils pour concevoir le symbole, et l’empreinte correspondante au composant utilisé. Et la Kicad Library Convention (KLC) nous donne les grandes lignes à respecter si on veut faire cela dans les règles de l’art et partager notre travail. Et c’est bien tout le propos de ce tutoriel : tant qu’à faire un nouveau symbole ou une nouvelle empreinte autant la faire correctement et la partager au plus grand nombre.

Premièrement, il nous faut un composant qui n’est pas dans les librairies KiCad à l’origine, et qui ne se trouve pas sur internet non plus via d’autres contributeurs (attention à la qualité des contributions d’ailleurs). C’est le cas des modules de réverbération Belton BTDR1, 2 et 3 dont je n’ai pas trouvé la librairie.

Commençons par le BTDR1H, qui est utilisé dans les projets de jptrol sur le forum actuellement.

Création d’une librairie de symbole

Vous connaissez le workflow de KiCad :
KiCad Work Flow

On doit commencer par créer le symbole correspondant à la BTDR1H. Pour cela on va commencer par télécharger la datasheet.

Et on ouvre l’éditeur de librairies de symboles :

Il va falloir créer notre propre librairie, pour cela cliquer sur ‘Créer une nouvelle librairie’ Image

Que nous dit la KLC sur le sujet :

Dans le chapitre Généralités :
– Seuls les caractères standards sont utilisés pour nommer les librairies, les symboles, et les empreintes. (lettres, chiffres, et caractères spéciaux _-.,+).
– L’espace est à proscrire.
– Les noms sont en anglais pour favoriser la compréhension du plus grand nombre. Et il est préférable d’utiliser le singulier dans les noms choisis.
– Chaque librairie est limitée à 250 éléments et sont organisées par fonctionnalité (ex : Connecteur)
– L’organisation suit un ordre hiérarchique dont chaque élément est séparé par un (_) :
1. Fonction de bibliothèque
2. Sous-fonction de la bibliothèque
3. Qualification tertiaire
4. Nom du Fabricant
5. Nom de la série de composants
6. Descripteurs de bibliothèque supplémentaires ex : Package_TO_SOT_THT
On note dans cet exemple que les capitales sont utilisées soit en début de mot soit pour les acronymes (TO, SOT, THT…). Si deux mots sont associés on utilise la convention de type CamelCase, avec la 1ère lettre de chaque mot en majuscule (TestPoint, BatteryHolder). Si on intègre une dimension dans un nom, l’unité doit être fournie (mm, degrés et Celsius sont celles par défaut).

Dans notre cas, nous souhaitons créer une librairie de symbole qui va regrouper les 3 modules de réverbération Belton. La KLC indique les grandes lignes et on peut s’inspirer de ce qui existe déjà dans les librairies officielles pour nommer notre librairie.Dans notre cas, elle devrait se nommer selon :

1. Fonction de la librairie : Digital Reverb mais si on regarde les librairies officielles il y en a très peu avec 2 noms, on va se contenter de Reverb
2. pas de sous fonction
3. pas de qualificatif tertiaire
4. Nom du fabricant : Belton
5. Nom de la série : Digital Reverb mais ça serait redondant, ou BTDR .
6. Pas de descripteur supplémentaire

Du coup, on va la nommer Reverb_Belton.lib. Il faut choisir où l’enregistrer, je vous déconseille de mettre ça au milieu des autres librairies officielles pour plus facilement la retrouver.
J’ai créé sur mon PC un répertoire User_Lib_Kicad et 3 sous répertoires qui accueilleront mes librairies personnelles, dont la librairie Reverb_Belton.lib dans le sous-répertoire Symbols.

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Il demande ensuite dans quelle ‘Table des librairies’ on souhaite l’enregistrer : Globale (dispo pour tous les projets) ou Projet (pour ce projet uniquement). On va enfin pouvoir commencer à créer notre symbole.

Création d’un symbole

Pour créer un nouveau symbole, il faut cliquer sur l’icone ‘Créer un nouveau symbole’ (1), et définir dans quelle librairie on veut l’enregistrer, ça tombe bien on vient de la créer, on l’enregistre dans Reverb_Belton.lib (2).

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Il faut remplir les propriétés du symbole, la KLC donne quelques indications pour le nom :

1. Le nom de la bibliothèque ne doit pas être dupliqué dans le nom de l’empreinte
2. Si le symbole portant le même nom existe pour plusieurs fabricants, le nom du fabricant est écrit en premier.
3. Spécifier le nom du fabricant pour les pièces atomiques.
4. Type de symbole (pour les parties génériques)
5. Peut être raccourci pour les composants communs (par exemple Conn pour Connector )
6. L’indicatif de référence peut remplacer les composants communs (p. Ex. D , C , LED )
7. Le nom de la pièce doit inclure une extension pour une empreinte spécifique si nécessaire (par exemple, SOIC ).
8. Toute modification du symbole d’origine, indiquée en ajoutant le motif (par exemple, une commande de broches différente – Q_NPN_CBE , Q_NPN_BCE )
9. Indiquer le nombre d’éléments pour les assemblage de symboles (par exemple, un réseau de résistances à 8 éléments – Resistor_x8 )

Selon les points 2, 3 et 5, on peut imaginer plusieurs cas possibles :

Belton_BTDR1-H
Comme on est déjà dans la librairie Reverb_Belton, on pourrait aussi se contenter du nom du composant :
BTDR1-H

Perso j’ai décidé de l’appeler BTDR1-H… (1)
La référence par défaut, on trouve les catégories dans la KLC, on va retenir U (2)
On veille à ce que la position d’offset du texte de la pin soit réglée à 20 mil (3), la valeur 40 mil est utilisée pour les formes triangulaires comme les AOP. Les 3 dernières cases doivent être cochées (4). On clic sur OK.

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Avant de commencer à dessiner le symbole, il faut connaitre quelques astuces, la première consiste à régler quelques préférences selon la KLC.

– La grille par défaut est de 100mil (2.54mm, et l’origine d’une broche (pin) doit être sur un noeud de la grille.
– La taille du trait pour dessiner le contour doit être de 10mil (0.254mm)
– La taille de la broche doit être entre 100mil et 300mil avec un incrément de 50mil (taille de 100mil par défaut).
– Les champs de textes doivent utiliser une taille de 50mil (>=20mil si petit symbole).
– L’offset du nom de la broche doit être compris entre 50mil (1.27mm) et 20mil (0.508mm) qui est la valeur par défaut.

On se rend dans le menu Préférences -> Options générales

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Tout ça c’est fait !

La KLC nous donne aussi d’autres infos :

– Pour les symboles symétriques, le symbole doit être centré autour de l’origine (0, 0) dans l’éditeur de symboles.
– Les circuits intégrés doivent avoir une couleur de fond, à contrario des composants simples (résistances, condensateurs…).
– Les broches doivent se situer à l’extérieur du contour du symbole. – Chaque broche doit avoir son propre numéro.
– Les broches sont regroupées par fonction : l’alimentation + en haut du symbole, l’alimentation – ou la masse en bas du symbole, les entrées à gauche et les sorties à droite.
– Chaque broche doit être définit au niveau du type électrique : Power Input/Output pour l’alimentation, Input et Output…
– Les broches non connectées (NC) peuvent ne pas être dessinées sur le symbole ou doivent être dessinées à l’intérieur du symbole pour éviter les connexions.

Très utile : les broches doivent être organisées en fonction de leur type nous dit la KLC !
Les broches sont regroupées par fonction : l’alimentation + en haut du symbole, l’alimentation – ou la masse en bas du symbole, les entrées à gauche et les sorties à droite.

Sachant tout cela ça donne ça :

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Info : le libellé de pin ‘Power output’ n’est pas utilisée pour la masse (GND), je ne l’ai rencontré que pour les régulateurs de tension. Donc on utilise le libellé ‘Power input’ pour VCC et pour GND

Il nous reste à renseigner quelques détails pour faire ça bien avant d’enregistrer. Commençons par les Propriétés du symbole en cliquant sur l’icone Image. Il y a au moins 2 onglets qu’il faut définir :

ImageImage

Je rentre le maximum d’infos que possible. L’onglet Alias ne nous concerne pas et nous verrons le suivant plus tard.

Rendons nous dans le menu Symbole -> Champs.
La KLC nous donne comme indications :

1. Le champ de Reference est sélectionné de manière appropriée pour le symbole et est visible
2. Le champ de Value contient le nom du symbole et est visible
3. Le champ Footprint contient un lien d’empreinte pour les pièces atomiques sous le format <footprint_library>:<footprint_name> et est laissé vide pour les pièces génériques. Il doit être invisible.
4. Le champ Datasheet est laissé vide et est invisible
5. Le symbole ne contient pas d’autres champs personnalisés

Seul le champ empreinte n’est pas rempli, même si l’empreinte n’est pas encore créée, on va lui donner le nom Reverb_BTDR1-H, nous verrons pourquoi plus tard, je peux donc renseigner le champ.

Et on valide !

Petite Astuce :

On peut tester le positionnement des broches en cliquant sur la petite coccinelle (1) dans les icônes pour vérifier la conformité.
Et on n’oublie pas sauvegarder le symbole en cliquant sur ‘Sauvegarder le symbole actuel’ (2) dans la barre d’icônes.

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Ca y est ! On a presque fait le plus le simple ;-)

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