recette « KiCad Like a Pro »

25 juin 2019, 10:43
Création d’un nouveau symbole de composant
 
Cette « recette » vous apprendra à créer sur mesure le symbole d’un composant absent des bibliothèques de KiCad, et à l’utiliser dans l’éditeur de schéma Eeschema. L’essentiel de la démarche décrite ici s’applique aussi à la modification d’un symbole existant, sujet abordé dans une autre recette du livre.

Vous souhaitez très vraisemblablement créer un symbole de schéma, car vous n’en avez trouvé aucun pour tel ou tel composant de votre circuit. Peut-être l’avez-vous d’abord cherché parmi ceux de KiCad, puis lancé une recherche sur Google en espérant le trouver quelque part, mais sans succès.
Il est de même très probable que vous souhaitiez associer une empreinte à votre nouveau symbole. Ce sera possible si votre composant est en boîtier standard, DIP par exemple, mais s’il ne l’est pas il vous faudra aussi créer son empreinte. Cette création d’empreinte sur mesure est expliquée dans une autre recette du livre.
 
Figure 35.1. Symbole de 555 sur mesure.
J’ai choisi d’illustrer cette recette avec le temporisateur 555. Son symbole est présent dans un grand nombre de bibliothèques KiCad, mais pour les besoins de l’exposé nous ferons comme si nous n’avions pas réussi à le dénicher.
Notre objectif est de créer un symbole semblable à celui de la figure 35.1.

Comme nous le voulons conforme aux conventions de représentation des circuits intégrés, nous adopterons les critères suivants :
  • Broches disposées autour d’un rectangle.
  • Broches regroupées par fonctions (entrées, sorties, alimentation, etc.)
  • Broche Vcc sur le côté supérieur du rectangle.
  • Broche GND sur le côté inférieur du rectangle.
  • Nom et code identificateur appropriés. Les codes d’identification des composants font l’objet de normes ; lisez pour en savoir plus.

 
Figure 35.2. Le temporisateur 555 en 
boîtier DIP à 8 broches.
Le 555 que nous voulons représenter est logé dans un boîtier DIP classique à 8 broches (fig. 35.2).
À l’exception de son nombre total de broches, il n’est nullement nécessaire de connaître les caractéristiques physiques du composant dont on souhaite créer le symbole. Ces caractéristiques n’ont d’utilité qu’au moment où l’on travaille sur son empreinte.
Cela ne veut pas dire pour autant que sa fiche technique soit sans intérêt. Bien au contraire puisqu’elle fournit les noms et rôles de chacune des broches, qu’il s’agisse d’une broche d’entrée, de sortie, d’alimentation, ou encore d’une broche bidirectionnelle. Toutes ces informations sont utiles, et plus vous en aurez sous la main, plus aisé et fructueux sera votre travail.
J’ai récupéré la fiche technique du 555 auprès de son fabricant. Les informations qui nous intéressent sont à la page 6, reproduite pour votre commodité sur la figure 35.3.
 
Figure 35.3. Configuration et fonctions des broches du timer 555.
Ceci étant posé, attaquons le processus de création d’un nouveau symbole. Depuis la fenêtre principale de KiCad, cliquez sur le bouton Symbol Library Editor (fig. 35.4).
 
Figure 35.4. Lancement de l’éditeur de symbole.
Chaque symbole devant être sauvegardé dans un fichier de bibliothèque, il nous faut en premier lieu créer une nouvelle bibliothèque. Cliquez donc sur le bouton New Library, ou passez par le menu File (fig. 35.5a).
Figure 35.5a. J’ai placé ma bibliothèque dans
un répertoire appelé Custom libraries.
KiCad vous demandera si vous souhaitez que cette bibliothèque soit accessible depuis tous les projets (Global) ou seulement depuis le projet en cours (Project). Choisissez l’option qui vous convient (j’ai choisi Global). Vous travaillez maintenant depuis cette nouvelle bibliothèque, où vous stockerez votre nouveau composant.

C’est ce que devrait confirmer, dans l’en-tête de la fenêtre de l’éditeur de symbole, la présence du nom et du chemin de la bibliothèque nouvellement créée.


Cliquez ensuite sur le bouton Create new symbol de la barre d’outils supérieure.
KiCad vous demande de sélectionner la bibliothèque dans laquelle vous souhaitez enregistrer votre symbole. Cliquez sur celle que vous venez de créer, puis sur OK. La fenêtre Symbol Properties s’ouvre.
Les champs à compléter en priorité sont le nom et le code identificateur du symbole. Le nom est typiquement celui du modèle du composant physique, ainsi que toute autre information aidant à son identification.
Figure 35.5b. Le code d’un CI d’après la
norme IEEE 200-1975/ANSI Y32.16-1975.
Un nom bien choisi facilitera sa recherche dans la bibliothèque lorsque vous souhaiterez l’utiliser dans un autre projet. Pour différencier mon symbole de ceux déjà présents dans d’autres bibliothèques, j’ai ajouté mes initiales après le nom du 555 (NE555P_PD).

Pour le code identificateur (ou « référence »), n’improvisez pas, référez-vous au tableau de la page Wikipédia (fig. 35.5b). Vous y verrez que le code d’un circuit intégré est la lettre U, donc entrez « U » dans le champ Default Reference Designator.

 
Figure 35.6. Les propriétés associées
à un nouveau symbole.
La figure 35.6 montre comment j’ai paramétré la fenêtre Symbol Properties. À l’exception du nom et du code, les valeurs indiquées sont celles par défaut.

 
Figure 35.7. Référence
et nom du symbole.
Cliquez sur OK pour valider vos choix. KiCad place le code et le nom du symbole au milieu de la feuille, l’un au-dessus de l’autre.

Utilisez le raccourci « M » pour repositionner ces deux blocs de texte selon la disposition de la figure 35.7.
 
Dessinez ensuite le contour du symbole en utilisant l’outil de création de polygones ou celui d’ajout de rectangle comme celui de la figure 35.8.
  
   
 
Figure 35.8.
Le contour
de l’empreinte.
Figure 35.9. Remplissage avec la couleur de fond.
Ajoutez une couleur de fond cohérente avec celle des autres symboles de CI en ouvrant la fenêtre des propriétés graphiques du rectangle (placez votre curseur au-dessus du rectangle et appuyez sur la touche E). Sous Fill Style, activez le bouton radio Fill background (fig. 35.9).
Passons au placement des broches. Gardez ouverte la fiche technique du 555 (ou référez-vous à la figure 35.3), vous en aurez besoin. Cliquez sur le bouton d’ajout de broches (touche P) de la barre d’outils de droite. Placez les huit broches le long du contour du symbole selon la disposition de la figure 35.1. Rappelez-vous que la convention veut que les broches soient regroupées par fonction, et que les deux broches d’alimentation soient placées sur le bord supérieur et la base du rectangle. Commençons par la broche Vcc, la n° 8 selon la fiche technique, donc placée sur le haut du contour. Cliquez sur l’outil de broche, puis cliquez sur le milieu du bord supérieur pour faire apparaître la fenêtre Pin Properties. Remplissez-la comme indiqué sur la figure 35.10.
 
Figure 35.10. Les propriétés de la broche Vcc.
J’ai entouré en rouge les champs auxquels vous devez prêter attention. Même si le nom de la broche est arbitraire, un nom approprié s’avère de mise. J’utilise en général celui employé dans la fiche technique. Le numéro de la broche est par contre très important puisque c’est lui qui permet d’associer les symboles et les empreintes d’un schéma aux broches physiques. Lorsque nous créerons l’empreinte de ce composant physique en suivant la recette « Création d’une nouvelle empreinte », c’est le numéro du champ Pin number qui dictera quelle connexion de la netlist ira à la pastille correspondante de l’empreinte. Entrez donc dans ce champ le numéro indiqué dans la documentation (8 pour la broche Vcc).
Dans le champ à liste déroulante intitulé Orientation, sélectionnez l’option correspondant au côté du rectangle où est attachée la broche. La broche Vcc l’étant sur le côté supérieur, son connecteur circulaire doit pointer vers l’extérieur du rectangle (la ligne horizontale de cette icône représente le rectangle). On choisirait de la même façon l’icône dont le connecteur circulaire pointe vers la gauche pour placer une broche sur le côté gauche du contour.

Pour le champ Electrical type, j’ai sélectionné Power input puisque Vcc est une broche d’alimentation.
Validez en cliquant sur OK, puis placez la broche au centre du côté supérieur (fig. 35.11). J’ai déplacé les blocs de texte afin qu’ils ne chevauchent pas la broche.

 

Figure 35.11. La broche Vcc en place.
Figure 35.12. Les broches d’entrées
sont placées à gauche.
Suivez les mêmes étapes pour ajouter la broche GND (broche 1) sur la base du rectangle. Utilisez le nom et le numéro de la fiche technique, et affectez à cette broche le type Power input puisqu’il s’agit aussi d’une broche d’alimentation.

 

Continuez avec les broches d’entrée du côté gauche que sont, d’après la fiche technique du 555, les broches RESET, THRES et TRIG. La broche bidirectionnelle CONT peut indifféremment être placée à droite ou à gauche, j’ai choisi le côté gauche (fig. 35.12).
Figure 35.13. Propriétés de la broche d’entrée TRIG.
Affectez à ces quatre broches leurs propriétés respectives (fig. 35.13). La broche 5 étant bidirectionnelle, n’oubliez pas de choisir bidirectional comme type électrique.

 
Figure 35.14. Le symbole sur mesure du 555.
Les deux dernières broches à paramétrer sont, toujours d’après la fiche technique (fig. 35.3), les broches de sortie 7 et 3. Ceci fait, votre symbole devrait ressembler à celui de la figure 35.14.
La dernière étape consiste à ajouter aux propriétés du composant (symbole) l’URL pointant vers sa fiche technique. Ce lien vous servira plus tard de référence, notamment lorsqu’il s’agira de créer une empreinte sur mesure pour le symbole en question.

Cliquez sur Symbol, puis sur Fields… pour ouvrir la fenêtre Field Properties. Cliquez sur la ligne Datasheet, puis copiez/collez l’URL dans le champ Field Value (
fig. 35.15). Validez vos changements avec OK.
 
Figure 35.15. Un accès rapide à la fiche technique est très utile.
Voilà qui conclut la création du symbole. Sauvegardez-le dans la bibliothèque sélectionnée en cliquant sur le bouton Save Current Symbol. Vérifiez ensuite qu’il peut être appelé depuis l’éditeur de schéma. Lancez donc Eeschema, ouvrez le menu Preferences, puis Symbol Libraries, et ajoutez la nouvelle bibliothèque (une recette du livre explique comment procéder).
 
Figure 35.16. Recherche de la bibliothèque et du symbole.
Placez votre curseur sur la feuille, et tapez « A » pour ajouter votre nouveau symbole.
Recherchez votre bibliothèque en entrant son nom dans la zone de recherche (fig. 35.16), puis double-cliquez sur le symbole pour l’envoyer dans l’éditeur de schéma.
 
Figure 35.17. Votre nouveau
symbole dans Eeschema
Le symbole sur mesure du 555 devrait apparaître sur la feuille, prêt à être utilisé comme n’importe quel autre symbole (fig. 35.17). Cette recette vous aura appris à créer un symbole à partir de rien, mais dans certaines situations il peut s’avérer plus rapide de modifier un composant existant pour aboutir au symbole recherché. C’est ce que vous apprend la recette « 36. Modifier un composant (symbole) existant ».
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