この記事は、大阪工業大学 Advent Calendar 2024 の2日目の記事です。
今回は、回路について無知の状態からPCBの設計にチャレンジした話を書きます。
前提知識
小規模の組込みの開発現場で長期インターンをしており、ソフトウェアやマイコンのファームウェアの開発を担当していました。幣学なら必修のC言語をたくさん使います。
一方でハードウェアや回路の知識についてはからっきしで、以下のような実装のために必要なマイコンのピンを、回路図をみて確認することはできるくらいの最低限以下の知識しかありませんでした。
PCBとは
プリント基板（Print Circuit Borad）のことで、よく見る緑の基板のことを指します。基板のみだとPWBだとか、部品が載ってるとPCBだとかありますが、細かいことはまぁいいです。
専用のCADを使って回路図を作成し、その回路図から部品ごとの配線（パターン）を引いて配置をして、発注データに変換し、業者に作成してもらった生基板をはんだ付けするというのが、PCB作成の一連の流れです。
初めて作成した基板
インターン先で、簡単な基盤を作成しながらCADの使い方を学ぶことになりました。作成する基盤の機能としては、他愛のないもので、4色のLEDをマイコンで制御して、好きな色に光らせてスイッチを押すと色が変わることを目的とした基板を作成することになりました。実際に作成した基板の設計図が以下のものになります。
使用したCAD
回路CADは色々存在していて、無料で使えるものの中で一番有名なものと言えばKiCadかなと思います。現在もアップデートが入っていてバージョンが上がるごとにいろんな機能が使えるようになっていってるので、とても良心的なサービスだと思います。
今回、僕はKiCadを、、、使いませんでした。これはインターン先で使っているCADがKiCadではないというのもありますし、より機能の限られたシンプルなCADの方が扱いやすいとの意図あったそうです。
ということで、EAGLEというCADを使いました。しかもVer6という2013年か14年ごろにリリースされたバージョンを使っています。
データシートは隅から隅まで読め
どの業界にも言われることですが、マニュアルはきちんと読みましょう。RTFMってやつです。特に組込みはWebで調べて自分と同じ症状に陥ってそれを解決した方法を共有されているケースは極端に少ないので、データシート（部品の仕様や典型回路について記載されたPDF）をくまなく読み込むことは必須といえると思います。
完成した基板
おわりに
次回は、実際に基板設計をするうえで困ったことや気づいたことについてまとめようと思います。