harraste E L E K T R O N I I K K A

SISÄLTÖ
MILJOONALAATIKKO
Sekalaista elektroniikkaharrastajan tarvitsemaa tietoa, taulukoita, laskukaavoja, yms.
KIRPPIS
Elektroniikkaharrastajan kauppapaikka.
PIIRROSMERKIT
Elektroniikan, sähkötekniikan ja rakenussähköpiirrustusten piirrosmerkkejä.
RAKENNUSOHJEET
Kytkikset, piirilevykuvat, ja muut rakenteluohjeet pariin elektroniikkaprojektiin.
ARTIKKELIT
Elektroniikasta ja sähköstä yleensäkin, kirjoittelemiani juttuja, asiasta ja asian vierestä.
U.K.K.
Usein Kysytyt Kysymykset.
KÄRY KÄVI
Enemmän tai vähemmän hauskoja tapahtumia elävästä elämästä.
SALAISET PAHEET
Elektroniikkaharrastajan salaiset paheet... sovellettavissa omalla vastuulla.
LINKIT
Linkkejä sinne ja tänne.
PALAUTE
Näihin sivuihin liittyvä palaute, sekä elektroniikkaan liittyvät kysymykset tänne.
ETUSIVULLE

 


Poistututtaako?
Muutakin löytyy
kuin vain
elektroniikkaa.
Julkaistu:20.2.2011
Muokattu: 
KiCad OPAS
Osa 2 - KiCad:in sisäinen sielunelämä

KiCad-oppaan toisessa osassa emme vielä pääse tositoimiin, eli kytkiksiä tai levyjä piirtelemään, vaan perehdytään tarkemmin KiCad:in tekniikkaan ja toimintafilosofiaan. Vasta seuraavassa osassa alamme perehtymään varsinaiseen käyttöön.

Monissa netistä löytyvissä oppaissa, asiassa edetään toisinpäin, eli käydään suoraan asiaan, ja siten myöhemmin (ehkä) perehdytään tekniseen nippelitietämykseen. Mielestäni tuo on kuitenkin hieman väärä tapa. Ajatelkaa nyt itsekin: Käykö Hawkin ohjaimista, Hornetiin siirtyvä hävittäjälentäjä ensin ottamassa tyypit Hornetista, ja alkaa vasta siten opiskelemaan koneen tekniikkaa?

Projektinhallinta
KiCad ei ole yksi ainoa ohjelma, vaan se on pikemminkin paketti, joka sisältää useamman eri ohjelman, piirilevyn suunnittelun eri vaiheisiin. Kun klikkaat työpöydältä tai K-valikosta KiCad:in kuvaketta, käynnistyy projektinhallintaohjelma. Nimensä mukaisesti tämä ohjelma hallitsee suunnitteluprojektien kansioita ja tiedostoja, ja projektienhallinnan kautta nuo tiedostot avataan KiCad:in muihin ohjelmiin. KiCad muistaa viimeksi avoinna olleen projektin, ja tuo sen tiedostot näkyviin projektienhallintaan, kun KiCad avataan.

Ikkunan yläreunasta, valikkorivin alta, löytyvät työkalupainikkeet tärkeimmille projektinhallinnan työkaluille. Painikkeiden toiminnot vasemmalta oikealle ovat: Uuden projektin luonti, olemassa olevan projektin avaaminen, avoinna olevan projektin tietojen tallennus, avoimen projektin tiedostojen pakkaus ZIP-tiedostoksi, sekä viimeisenä painike, joka päivittää ikkunan vasemman reunan tiedostolistauksen.

Valikkorivin Projects-valikosta saa luotua uuden projektin, sekä avattua ja tallennettua olemassa olevia projekteja. Näiden perusjuttujen lisäksi on mahdollista pakata projektin tiedostot ZIP-tiedostoksi, ja vastaavasti purettua aiemmin pakattu projekti.

Browse-valikosta saadaan avattua tekstieditori. Lisäksi tuolta pääsee määrittelemään, mitä tekstieditoria halutaan käyttää. Oletuksena ei ole valittuna mitään editoria.

Preferences-valikosta löytyy käytettävän fontin, sekä käyttöliittymän kielen valinta. Valitettavasti suomen kieli puuttuu KiCad:in vanhemmista versioista. Myös käytettävän PDF-katselimen valinta tapahtuu tämän valikon kautta.

Ikkunan vasemmassa reunassa on tiedostoselain, jossa näkyy avoimena olevaan projektiin kuuluvat tiedostot. Tiedoston saa avattua, sitä käsittelevään ohjelmaan, tuplaklikkaamalla tiedostonimeä. Hiiren oikealla saa esiin valikon, jonka kautta valitun tiedoston saa uudelleen nimettyä, poistettua, tai avattua tekstieditoriin. KiCad:in tiedostoformaatithan ovat tekstitiedostoja, joita voi tutkia, tai vaikkapa muokata millä tahansa tekstieditorilla.

Ikkunan oikean reunan alaosa kertoo hakemistopolun, jossa avoinna olevan projektin tiedostot on tallennettuna. Oikean reunan yläosasta löytyvät neljä painiketta, käynnistävät KiCad:in eri ohjelmia:


eeschema
Kytkentäkaavioiden piirto-ohjelma. Sisältää myös piirrosmerkkien muokkaustyökalun (Libedit).

cvpcb
Komponenttien koteloiden valintaohjelma.

pcbnew
Piirilevyjen suunnitteluohjelma. Sisältää komponenttikoteloiden muokkaustyökalun (Module Editor).

gerbview
Gerber katseluohjelma.

KiCad:in tiedostoformaatit

Tiedostopääte Tiedoston luova
ohjelma
Tiedoston käyttötarkoitus
*.pro Projektinhallinta Projektikokonaisuutta koskevia asetuksia.
*.sch eeschema Kytkentäkaavion rakenne ja ulkoasu.
*.cache.bck eeschema Kytkentäkaaviossa käytettyjen komponenttien listaus. Ei liene oleellinen käyttäjän kannalta?
*.cache.lib eeschema Piirrosmerkkikirjasto kytkentäkaaviossa käytetyistä komponenteista. Tämä voi olla oleellinen tiedosto silloin, jos kytkentäkaaviotiedosto (*.sch) kopioidaan toiselle tietokoneelle.
*.bak eeschema Varmuuskopio kytkentäkaaviotiedostosta (*.sch). Aikaisempi kytkentäkaaviotiedosto muutetaan bak-tiedostoksi uuden tieltä.
*.lib Libedit Piirrosmerkkikirjasto. Yksi tiedosto voi sisältää yhden tai useampia piirrosmerkkejä. KiCad:in mukana tulee melko laaja kirjasto, ja lisää kirjastotiedostoja voit luoda itse Libedit:illä.
*.net eeschema + cvpcb Tiedot komponenttien välisistä johdotuksista. Oleellinen tiedosto koko suunnitteluprosessin kannalta. Tämän tiedoston välityksellä kytkentäkaaviossa suunnitellut johdotukset siirtyvät, kotelovalinnan kautta, piirilevysuunnittelun puolelle.
*.cmp cvpcb Kotelonvalinnassa tehdyt valinnat, piirilevysuunnittelun käyttöön.
*.brd pcbnew Piirilevytiedosto. Suunnitellun piirilevyn rakenne ja ulkoasu.
*.000 pcbnew Varmuuskopio piirilevytiedostosta (*.brd). Aikaisempi piirilevytiedosto muutetaan 000-tiedostoksi uuden tieltä.
*.mod Module Editor Kotelokirjasto piirilevysuunnittelussa käytettävistä komponenttien koteloista. Yksi tiedosto voi sisältää yhden tai useampia koteloita. KiCad:in mukana tulee melko laaja kirjasto, ja lisää kirjastotiedostoja voit luoda itse Module Editor:illa.
*.emp Module Editor Module Editor:issa voit viedä yksittäisen komponenttikotelon, eli modulin, omaksi tiedostokseen. Tämä on periaatteessa samanlainen tiedosto, kuin kotelokirjasto (*.mod), mutta sisältää vain yhden kotelon.

Suunnitteluprojektin vaiheet
Seuraavaksi käydään läpi suunnitteluprojektin eri vaiheet, alusta loppuun saakka. Kytkentäkaavioiden piirtämistä tai piirilevyn suunnitteluun liittyviä juttuja ei tässä ole käyty läpi. Niistä tulee myöhemmin omat jatko-osansa, tähän KiCad-oppaasseen. Lähinnä tässä tekstissä on koitettu hahmottaa KiCad:in toimintaa, ja sen eri ohjelmien välistä tiedon siirtoa.

Vaihe 1 - projektin luominen
Uuden suunnitteluprojektin ensimmäinen työvaihe on uuden projektin luonti KiCad:in projektinhallinnassa. Uutta projektia luotaessa KiCad avaa tiedostodialogin, jossa kysytään tallennuspaikkaa ja nimeä uuden projektin *.pro tiedostolle. Valitse polku, jonne haluat projektisi sijoitettavan, ja huomaa tässä vaiheessa luoda projektille oma hakemistonsa. Muuten *.pro tiedosto ja myöhemmin kaikki muut projektin tiedostot tulevat suoraan valittuna olevaan hakemistoon.

Jos annat projektillesi nimeksi projekti, syntyy luomaasi hakemistoon tiedosto: projekti.pro. Tämä on lähinnä projektinhallintaohjelman käyttämä tiedosto, jossa on projektin perustiedot. Voit avata sen tekstieditoriin ja tutkia tarkemmin, jos kiinnostaa.

Vaihe 2 - kytkentäkaavio
Seuraavaksi avataan kytkentäkaavioiden piirto-ohjelma, eli eeschema. Tässä vaiheessa eeschema herjaa, että projekti.sch tiedostoa ei löydy. Tämä kuuluu asiaan, ja voit ohittaa tämän OK:lla. Nyt voit alkaa piirtelemään kytkentäkaaviota ... tätä aihetta käsitellään tarkemmin oppaan seuraavissa osissa.

Voit tallentaa piirtämäsi kaavion suoraan työkalupalkin levykkeen kuvasta. Se tallentuu projekti.sch nimellä, vaikka vielä tässä vaiheessa tuota tiedostoa ei levyllä olekaan. Samalla kertaa projektin kansioon syntyy myös kaksi muuta tiedostoa: projekti.cache.lib ja projekti.cache.bck

projekti.cache.lib on piirrosmerkkikirjasto, johonka tallentuu kaikki kytkentäkaaviossa käytetyt piirrosmerkit. Tämä on tavallaan turhaa, koska merkit löytyvät kuitenkin KiCad:in omasta kirjastosta, josta ne on kytkentäkaavioon piirtämisen yhteydessä haettu. Jos kytkistiedosto, tai koko projekti kuitenkin jossakin vaiheessa avataan toisella tietokoneella, jossa KiCad:in oma kirjasto on erilainen, tästä cache-tiedostosta saadaan tällöin käyttöön ne piirrosmerkit, joita kytkentäkaaviossa on alunperin käytetty.

Ennen kuin pääset prosessissa eteenpäin, on tehtävä vielä yksi temppu. Luodaan Netlist-tiedosto eeschema:n ylätyökalupalkista löytyvällä Netlist generation-toiminnolla. Tämä ehdottaa luotavan tiedoston nimeksi projekti.net. Tämä tiedosto ei sisällä kytkentäkaavion tai käytettyjen komponenttien ulkoasua, vaan se on listaus siitä, miten kytkentäkaavion komponentit on johdotettu toisiinsa.

Vaihe 3 - koteloiden valinta
KiCad:in ja Eaglen toimintafilosofian, ehkäpä suurin ero on tässä. Eaglessa komponentin kotelotyyppi valitaan jo kytkentäkaaviota piirrettäessä. Mutta KiCad:issa meidän ei kytkentäkaaviota piirrellessä vielä tarvitse tietää esimerkiksi sitä, käytämmekö jostakin mikropiiristä perinteistä läpijuotettavaa, vaiko pintaliitosmallia.

Koteloiden valinta tapahtuu cvpcb-ohjelmalla, joka käynnistetään projektinhallinnasta. Ikkunan vasen puolisko näyttää listan kytkentäkaaviossa käytetyistä komponenteista. Ikkunan oikea puolisko taas pitää sisällään listan käytettävissä olevista komponenttien koteloista, eli moduuleista, kuten niitä KiCad:in kielellä kutsutaan.

Kun kaikille komponenteille on kotelot saatu valittua, tallennetaan työkalupalkin levykkeen kuvasta. Tallennuskohteeksi cvpcb ehdottaa projekti.net-tiedostoa, eli samaa Netlist-tiedostoa, jonka edellisessä vaiheessa loimme. Tallennetaan ehdotetulle nimelle, eli olemassa olevan tiedoston päälle.

Samalla kertaa projektin hakemistoon syntyy myös uusi tiedosto, projekti.cmp, joka sisältää listauksen valituista koteloista, piirilevyn suunnittelua varten.

Vaihe 4 - piirilevyn suunnittelu
Piirilevyn suunnittelu, eli komponenttien asettelu levylle, ja folioinnin suunnittelu tehdään pcbnew-ohjelmalla. Ensimmäistä kertaa uuden projektin aikana avattaessa pcbnew herjaa että projekti.brd tiedostoa ei löydy. Tämä kuuluu asiaan, ja voit ohittaa herjan OK:lla.

Aluksi saat eteesi vain tyhjän mustan sivun. Kytkentään kuuluvat komponentit saat haettua esille ylätyökalupalkista löytyvällä Read Netlist-toiminnolla. Tämä kysyy avattavan Netlist-tiedoston, ja ehdottaa oletuksena projekti.net-tiedostoa. Tämän kun avaamme, saamme kaikki kytkentään kuuluvat komponentit, yhdessä kasassa, näkyviin suunnittelualueen yläreunaan, josta niitä sitten voi siirrellä keskemmälle, ja alkaa sijoittelemaan halutulla tavalla piirikortillemme.

Piirilevysuunnitelma tallennetaan työkalupalkin levykkeen kuvalla, ja se tallentuu projektin hakemistoon nimellä projekti.brd.

Miksi sen pitää olla näin vaikeaa
Jotkut tätä opasta lukemaan lähteneet, ovat varmaankin jo luovuttaneet. Todenneet että tämä homma menee liian vaikeaksi ... tai sitten ovat kyllästyneet tämän oppaan kirjoittajan kirjoitustyyliin (joo, näitäkin on).

Joku vähän vanhempi tietokoneen käyttäjä siellä jo hyppii seinille: Ettäkö vielä ohjelmien tallentamia tiedostoja pitäisi nykypäivänä jollakin tekstieditorilla ronkkia ... joku nuorempi untuvikko, Wordin ja Exelin alkeet jo äidinmaidossa imenyt ihmettelee, että mistä hiton tekstitiedostoista tässä on kyse.

Ja joku Eaglen käyttäjä siellä jo ilkkuu, että ihan surkea ohjelma ... aivan turhan monimutkainen. Eaglessahan ei komponentien koteloita tarvitse erikseen valkkailla, eikä minkään Netlist-tiedostojenkaan kanssa turata.

Ovathan nuo kaikki toki oikeassa. Yksi tykkää äidistä, toinen tyttärestä. Ja joku on joskus väittänyt että makuasioista ei muka pitäisi kiistellä.

Vaikeaa? Kyllä varmaankin. Oppaan tämän osan alussa ollut vertaus puree tähänkin kohtaan. Laitapas keskiverto Hornet-pilotti suunnittelemaan piirilevyä ja katso mitä siitä tulee. Tai sitten keskiverto elektroniikkaharrastaja yksin hävittäjän ohjaimiin ... heittoistuimen ehkä osaisin laukaista.

Tekstitiedostoja! Kyllä, mikä ettei. Harvoin jos koskaan noihin joutuu kajoamaan, mutta jos tällainen tarve joskus tulee, niin miksei se silloin voisi olla mahdollista. Vilkaisin huvikseni Eaglen tiedostoa tekstieditorissa. Pelkkää binäärimössöä ... mitä hyötyä suljetusta binääriformaatista on kenellekään?

Joku tykkää käyttää sellaisia käyttöjärjestelmiä ja ohjelmia, joissa kaikki on tehty mahdollisimman helpoksi ja automaattiseksi, kaikki on ajateltu ja päätetty käyttäjän puolesta valmiiksi, eikä konepellin alle pääse kurkistamaan, saati mitään siellä muuttamaan, ja loppusilaukseksi vielä koko komeus on siististi paketoitu ja karamellivärein kuorrutettu.

Jotkut taas haluavat aivan päinvastaista. Tietää mitä koneelle on asennettu, ja mitä kone tekee. Tietää mitä mikäkin tiedosto sisältää, ja mitä se merkitsee. Muokata halutessaan, sellaiseksi kuin haluaa, ja sellaisilla työkaluilla joita haluaa käyttää.

Erillinen kotelonvalintaohjelma? Tässä on Eaglen ja Kicad:in välillä kaksi eri lähestymistapaa asiaan. Yksi tykkää Eaglen tavasta, toinen taas KiCadin tyylistä. Ehkä tämä Kicad:in tapa puoltaa paikkaansa ainakin silloin, jos kytkistä piirrettäessä ei ole vielä tiedossa kaikkien komponenttien kotelot, tai vaikkapa se, missä kohdin tullaan käyttämään pintaliitosmallia ja missä läpijuotettavaa.

Ja tämän osan lopuksi vielä, sille Eagle-käyttäjälle joka siellä vielä naureskelee: Mitenkäs on Eaglen 3D-ominaisuuksien laita? Tokihan kunnollisella piirilevysuunnitteluohjelmalla pääsee pyörittelemään suunniteltavaa levyä kolmiulotteisena.

Edellinen osa   Sisällysluettelo   Seuraava osa

Tulostuskelpoinen sivu

harraste ELEKTRONIIKKA - ©Kari Huhtama, Iittala