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開源PCB設計工具KiCad與樹莓派相互支持

   

作者:陸向陽

KiCad是一套免費開放的電子設計自動化軟體(EDA),下載與安裝後即可用它來繪製電路圖,包含繪製電路原理圖或者是繪製印刷電路板(PCB)的實體線路布局圖。

繪製原理圖與佈局圖是EDA軟體普遍常見的功能,然而KiCad更厲害的一點是能將繪製的佈局圖以3D面貌模擬呈現,使電路設計者更有真實掌握感。KiCad將原理圖、佈局圖、3D模擬圖三種功能,分別以Schematic Capture、PCB Layout、3D Viewer稱之。

KiCad設計的電路佈局圖可以用3D模擬方式高度逼真呈現(圖片來源:KiCad官網)

KiCad專案團隊近期正在線上募資,目標是10萬美元,費用除了會用來強化KiCad軟體開發外,也會用於名為KiPro的KiCad軟體支援專業服務上,以便讓KiCad更適合用於真正的業務,而非只是興趣與學習之用。此服務會由KiCad Services Corp.來提供。對此Raspberry Pi Ltd.也資助了5,000美元,以加速盡快達標到10萬美元目標。

KiCad與Raspberry Pi相互支持

事實上早在2014年,樹莓派官方即已支持KiCad開發出差動式電路的佈局佈線功能,今日差動式電路非常常用,例如USB介面、HDMI介面等均有使用。

可以設計差動式電路佈局後,KiCad就更邁向實務運用,樹莓派官方開始用KiCad來設計Raspberry Pi 4 Compute Module的I/O板,也用來設計樹莓派專屬控制晶片RP2040的最小設計板、Pico VGA示範板。

樹莓派使用KiCad設計RP2040最小設計板(圖片來源:樹莓派官網)

不過樹莓派官方也承認還是有使用一些付費的高階EDA軟體來開發樹莓派相關板卡,特別是在設計一些類比電路或數位高速電路的時候,而非全都使用KiCad,但KiCad也已經非常強大好用。

樹莓派官方使用KiCad、資助KiCad,而KiCad開發團隊也支持樹莓派,具體行動是KiCad也推出Raspberry Pi OS適用的版本,只要是基於代號Bulleye的Debian Linux之後的Raspberry Pi OS都可以使用KiCad(註1)。

必須是2021年10月30日之後釋出的Raspberry Pi OS才可以安裝KiCad(圖片來源:英文維基百科)

KiCad之後也改版,強化對OpenGL的硬體加速能力,如此在樹莓派電腦上跑KiCad可以更流暢快速。現在樹莓派官方內的成員已經用第四代樹莓派去跑新版KiCad,然後來設計內部用的USB線路測試板。

用第四代樹莓派電腦來執行KiCad(圖片來源:樹莓派官網)

值得注意的是,有些網友已反應,可能要用比較高規格的樹莓派來跑KiCad比較好,倘若在2GB記憶體版本的第四代樹莓派上跑似乎不會有反應,可能要用4GB、8GB的版本跑,並且要用好一點microSD記憶卡。

如果已經有樹莓派電腦(且有安裝GUI圖形化使用者介面)想要安裝Kicad也很簡單,只要打開可以輸入命令列的終端機畫面,輸入「sudo apt install kicad」即可,接下來就會自動連網下載並安裝完成。

小結

最後,可能會有人對KiCad的專業支援服務KiPro有興趣,此方面目前有三種計價。一是專業KiCad支援,年費400美元;二是專業KiCad月支援,每月支付45美元,因為有些專案只會用幾個月的時間去設計完成,不是長年設計軟體,只有專案期間需要支援,只針對支援期間付費;三是針對KiCad 5版的支援,即提供KiCad 5.0.0到5.0.2的舊版支援,年費500美元,而前述兩者其實是針對5.1之後的新版提供支援。

無論是哪一種支援服務,都提供簽署保密協議(NDA)的額外選項,亦即不會透露尋求支援過程中的內容,確保客戶的商業機密安全。

歸結而言,這樣的模式其實也與紅帽(Red Hat,已由IBM於2019年併購)Linux類似,Red Hat Linux本身不用軟體授權費,但Red Hat官方提供軟體的支援維護服務,需要支援服務的用戶才付費,通常是企業用戶。

KiCad專業支援服務KiPro的三種訂價(圖片來源:KiCad官網)

除了KiCad外也有其他免費的EDA軟體,如FreePCB、Fritzing、gEDA、pcb-rnd等,都值得去摸索嘗試。或者也有專屬、付費的EDA軟體但提供功能較限縮的免費版,如EasyEDA,若限縮的程度仍能滿足使用需求,其實也是可用的。

(責任編輯:謝嘉洵)

註1:KiCad支援的作業系統廣泛,包含Windows、macOS以及許多主要的Linux發行版,例如Debian、Arch Linux、Fedora、openSUSE、Linux Mint、Gentoo等,另也支援FreeBSD或Linux的應用程式虛擬化系統Flatpak。

延伸閱讀

KiCad 初学者 – 第1集(共8集,中文語音,簡體中文)

1110320-kiCAD電路板設計與實戰經驗分享(上)(上下集,中文語音,繁體中文)

中原大學自控社31屆 KiCAD 第一堂社課2集,中文語音,繁體中文)

陸向陽
陸向陽

Author: 陸向陽

從電子科系畢業後,即以媒體人的角色繼續這段與「電子科技」的不解之緣。歷任電子技術專書作者、電子媒體記者、分析師等角色,並持續寫作不殆。近來投入Arduino、Raspberry Pi等開放硬體的研究與教程介紹。

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