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KiCADで部品を繋ぐ「ラベル」を使ってNUCLEO用基板を作った話を、丁寧に説明してみました。

内容はタイトルの通りです。こんにちは、@island_peakです。本記事のゴールはコチラ。

  • KiCADの「ラベル」を理解できる
  • Arduino Uno R3 テンプレートをカスタマイズできる

KiCADで基板を作るには、まず回路図を作成します。回路図は、マウスをワイヤーで繋ぎ配線する方法に加えて、線に同じラベルをつけて配線する方法もあります。本記事ではラベルについて紹介いたします。

label.png

事前資料

基板制作ツールKiCADをはじめてインストールしてから、MouserとかRSの部品情報を読み込み、基板を組み立てて、FusionPCBへ基板製造を発注するまでの手順を丁寧に説明してみました

ラベルを使う前に

ラベルを意識したキッカケ

ラベル機能は、Arduino用の基板のテンプレートを変更する場合にも役立ちます。例えば...
topImage.png
Arduino Uno R3と同じ配置のコネクタを備えたボードのひとつに、STマイクロエレクトロニクスの「NUCLEO-L476RG」があります。同じ配置のコネクタですが、実は信号線が違います。そのため、Arduino Uno R3のテンプレートを使いつつ、NUCLEO用にカスタマイズしたい、と思うわけです。

Arduino Uno R3とNUCLEOの違い

Arduino Uno R3は1x10ピンコネクタの最上位2ピン(上図右の赤枠)はA4(SDA)/A5(SCL)で、1x06コネクタの最下位もA4(SDA)/A5(SCL)と電気的に結線されています。NUCULEOでは1x10ピンコネクタの最上位2ピン(上図左の赤枠)はD14(SDA)/D15(SCL)、1x06コネクタの最下位はA4(SDA)/A5(SCL)として分離されています(下図:別々に制御できます)。ArduinoとNUCLEO、両方に対応できる基板を作るには、配線を切断しておいてジャンパで切り替れたら便利ですよね。1回製造すると少なくとも基板が10枚届きますので。
000.png
NUCLEO-L476RG | Mbed

それでは、実際にラベル機能を使ってましょう

プロジェクトの作成

実際にプロジェクトを作成し、ラベルを使ってみましょう。今回はNUCLEO用のボードを作ります。まず、KiCADの「ファイル」-「新規」-「テンプレートからプロジェクトを作成」を選択します。
001.png
テンプレートリストが表示されますので、ピン配置が同じであるArduino Uno R3を選択します。この画面でわかるように、このテンプレートではD14/D15とA4/A5は電気的に同じモノとして扱われます(Arduino用なので)。
002.png

テンプレートのデフォルトの配線を確認してみる

プロジェクトの回路図アイコンをクリックします。
004.png
回路図が表示されます。すでに以下のピンが配置されているため、とても便利です。「ツール」から「回路図から基板を更新」をクリックし、続いて「ツール」から「基板(PCB)エディタを開く」をクリックします。
006.png
アノテーションチェック(電気的な不整合が無いかのチェック)が自動で実行されます。特に問題は起きないので「基板を更新」をクリックして「閉じる」をクリックします。
007.png
テンプレートと同じ配線指定が表示されますね。
008.png

配線を変更する

それでは配線を定義しているラベルを変更しましょう。先の例で基板で繋げて欲しい旨が表示されていたのは、A4(SDA)A5(SCL)が2回使われているためです。ラベルの上で「右クリック」-「編集」を選択し、ラベル名を変更します。
009.png
ラベルの名前をD14(SDA)D15(SCL)に変更しましょう。
011.png
「ツール」から「回路図から基板を更新」をクリックすると、ネット(配線)が変更されたことが表示されます。「基板を更新」をクリックし、基板エディタを開くと...
012.png
NUCLEOで使える2つのピンが分離された配線指定になりましたね。
013.png

ラベルをつけることの良さ

基板エディタでピンをズームすると、指定したラベル名をみることができます。基板をレイアウトする際のヒントや、チェックにも使えるので、是非ラベル機能を活用していきましょう。
014.png

まとめ

お疲れ様でした。これまで、Arduino Uno R3互換の基板を作る際に秋月電子のユニバーサル基板(1枚180円)を使っていましたが、Fusion PCBで基板を製造すると$4.00/10枚なので、ハンズオン用にたくさん作るときなど便利かと思います。

NUCLEOユーザーは多いと思いますので、是非ご活用くださいね。ではでは!

island_peak
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