作为KiCad设计PCB的第一节课程，主要介绍了KiCad的优势、主要功能，并通过一个现有的项目介绍了KiCad的原理图绘制和PCB布局布线功能中的主要菜单、功能。

在课程中介绍了树莓派PICO扩展板的设计需求，要支持的主要功能。

本课程重点强调“方法论”，具体的操作可以参考网上的 教程，比如今天在本进度中应用的B站上“稀饭放姜”关于原理图符号绘制的视频教程，PCB的封装可以在另外B站上的另一个视频中观看，操作方式基本相似。

今天下午的直播，介绍了元器件库的集中构建方式要点：

1. KiCad的元器件库管理方式是原理图符号Symbol和PCB封装Footprint分开的方式，它们之间的映射关系为多对多
2. KiCad自带丰富的元器件库 - 原理图符号、封装以及3D模型，常用的器件基本上都能够找到
3. 在KiCad中找不到的元器件可以从现有的经过验证的开源项目中提取
4. 可以从Ultralibrarian、SnapEDA、SamasSys等网站上直接下载
5. 建议项目中用到的所有元器件都来自自己的库，即便KiCad的标准库中有该器件，也应该先复制在自己的库中，在做设计的时候可以从自己的库中调用。

Pimoroni公司设计的PICO扩展板的PCB板，用KiCad画的，提供源文件，PICO、SD卡等元器件的库就可以从该源文件中提取为自己再用

通过提到的方式就可以获得本项目中所有的元器件的原理图符号

将项目中用到的器件的封装都准备完毕（实际的线路中有的器件是多个，现在仅以一个为例）

将项目中用到的器件的3D模型也都配置齐全（实际的线路中有的器件是多个，现在仅以一个为例）

今天下午2点开始第三次直播 - PICO扩展板原理图的绘制

具体的操作就不再讲了，作为工程师，稍稍操作一下就能够无师自通，当然也可以看今天引用的B站“稀饭放姜”的视频教程。

今天主要强调的是我个人总结出来的一些体会，如何能够相对高效（我个人认为的）地、准确地、规范地绘制一个原理图，主要强调的要点如下：

1. 在昨天的课程基础上完成本项目中主要元器件的原理图符号、PCB封装的准备工作，对照数据手册、你手头能够查到的参考设计，确保它们都是正确的；
2. 打开原理图编辑器Eeschema，设置好“图纸”的环境 - 纸张大小、主要的信息，尤其是日期、版本号等；
3. 将要用到的“大件”一件件摆放出来，按照它们之间的逻辑关系、信号流程大致摆放到合适的位置；
4. 将这些“大件”进行批注（annote），也就是给它们每个器件有一个编号，并映射它们好的封装（假设所有器件的PCB封装库都已完善好，如果缺少哪个，就把哪个弄好）；
5. 打开PCBNew，在PCBNew里面根据原理图的信息把所有的器件都加载进来，这时候你会发现有一个大的显示屏，或双屏显示会非常有帮助 - 桌面上同时能够摆放原理图和PCB两个窗口，所以我建议画PCB的工程师至少要有一个27寸以上，最好是4K分辨率的显示器；
6. 当今的MCU/FPGA很多管脚都是灵活配置使用的，在确保其核心功能（比如有的管脚只能用于某种功能，有的管脚在用作某一功能的时候，会影响其它管脚的使用）的基础上，可以根据布线的要求进行灵活配置，某种意义上，走线方便的连接最终的PCB的性能也会更容易保障。原理图的设计过程影响到后面的PCB布局布线，那前期的原理图设计工作自然也要听听后面PCB布局布线的功能怎么讲，这是一个互动的过程。想象一下你从苏州到上海，有多种线路、多个出、入口都可以走，你要根据实际情况选择相对更合适的连接关系；
7. 无论怎样连接，要保证正确的电路设计和电气特性，这是前提，因此阅读数据手册、参照现有的参考设计是在原理图绘制的过程中必不可少的环节，第3个桌面窗口就是给数据手册/参考设计留的，这时候你会发现4K的显示器会多么的有帮助；
8. 摆放完“大件”的位置，再把小件根据电路的要求摆放到位，比如电阻、电容，尤其是去耦的电容，将这些所有的元器件相互连接起来
9. 如果摆放合理，所有的信号线都能够用“连线”直接连接，而避免仅使用net name“遥控”的方式，因为这种“遥控”的方式有非常大的潜在风险，有的问题你自己也看不出来，其他人阅读你的原理图（多数情况是PDF格式）可能会崩溃，自然解读起来就会有出入，就象高考的作文，阅卷的老师看着你乱七八糟的字体，心烦。。。无心细读一样；
10. 当然对于有的信号线，即便用连线直接连接好了，也最好再连线上明确标记上net name，这是为了加强阅读性，尤其是你在PCB布线的时候，对于一些关键的信号线有个明确的辨识是非常有必要的；
11. 为方便后期的调试，对于第一次设计的板子，最好在一些关键信号上加上“测试点”，调试过板子的工程师都知道这玩意有多重要
12. 连线结束，别忘了进行电器规则检查 - 俗称的ERC检查，让机器帮你扫查一遍，很多时候机器比你更靠谱，要将机器列出的任何一个告警“warning”都消灭掉，不留任何侥幸的后患；
13. 对于关键器件的关键信息，比如某个电容的耐压值、某个电阻的功率、某个匹配电阻摆放的位置等，最好在原理图上清晰地标注出来，以便参考你设计的其他人或健忘的你自己日后参考；
14. 整个过程都是在和PCBNew的交互中完成的，因此你的器件标注、封装分配自然也都做完了；
15. 最后一个环节 - 产生bom，虽然你知道自己的设计中用了哪些器件，生成一个xls文件格式的bom，这时候就应该开始备料了。

参考资料：

• Digilent/NI的PMOD模块电路图
• Digilent的PMOD模块设计资料汇总
• Pimoroni的VGA参考设计原理图：

注意：本页面中的原理图和PCB版图和最终的不一致，这只是中间的一个版本。请参考基本信息中的最终PDF的版本。

由于客观原因，定于今天的直播 - PCB布局推迟一天，明天再讲。

今天完成了原理图的设计以及简单的布局工作，做了一些简单的修订：

• LCD模块的原理图做了调整，显示更加只管
• 增加了一个环境光传感器BH1750，共用I2C总线连接
• 增加了麦克风的音频输入电路，采用1片双运放LMV358
• 增加了蜂鸣器的驱动输出，采用一片单运放的LMV321，性能同LMV358
• SD卡采用了4-bits的连接

原理图

元器件布局

PCB元器件布局后的3D效果

讲述了PCB的布局基本要领：

在完成原理图设计以后映射好封装

今天的直播课程讲述PCB的布线规则，并通过PICO扩展板的布线操作实际演示一下流程中关键的一些要点：

PCB布线要处理的主要问题：

• 遵守规则 - 性价比带来的限制
• 供电 - 宽度/长度/位置
• 降低互扰 - 垂直、短走线

操作步骤：

1. 了解制造厂商的制造规范 - 线宽、线间距过孔的要求、层数要求
   1. 嘉立创 - www.sz-jlc.com
   2. 捷配 - www.jiepei.com 
2. 设定层数并定义各层的功能
3. 设计布线规则
4. 定义不同net的走线宽度
5. 铺地/电源
6. 关键信号的走线 - 电源（去耦）、时钟、差分信号、敏感的模拟信号
7. 其它信号的走线
8. DRC检查
9. 调整丝印
10. 生成Gerber

最终完成的设计3D效果图

基于当前行业里工程师们的测试，在第一个版本的基础上做了一些调整，将PICO能够支持的功能尽可能都用上，并计划于3月14日的Pi Day上做一个线上/线下结合的活动。

新版本的原理图如下：

1. Raspberry Pi Pico Getting Started Tutorial with MicroPython
2. Interfacing SSD1306 OLED Display with Raspberry Pi Pico
3. How to use I2C Pins in Raspberry Pi Pico | I2C Scanner Code
4. How to use ADC in Raspberry Pi Pico | ADC Example Code
5. Read Temperature Sensor Value from Raspberry Pi Pico
6. How to use I2C Pins in Raspberry Pi Pico | I2C Scanner Code
7. Interfacing DHT11 Temperature Humidity Sensor with Raspberry Pi Pico

今天Pi Day活动，几个重要的进展及发现：

1. 目前网上的MicroPython库还不太完善，能够找到的MMA7660A的传感器库有问题，能够扫描到I2C的器件，但无法读取到传感器的信息，经过漂移菌的努力，重新写了MMA7660A的程序，能够成功读取传感器的数据；
2. PWM产生波形 - MicroPython存在U16的局限（需要更进一步地尝试如何正确配置和调用），无法实现设定频率范围的模拟波形的输出，C编程可以支持对PWM参数的灵活配置，能够产生1KHz的三角波。但发现PWM输出级的运放会导致输出电压饱和，因此在新的版本中需要将该AMP去掉，直接通过RC滤波器来输出信号；
3. PWM产生驱动蜂鸣器的电压经过10:1的衰减后导致蜂鸣器的音量较低，如果采用蜂鸣器，需要将蜂鸣器前面的衰减电路去掉，如果使用扬声器，可以保留前面的衰减电路；
4. 3PIN跳线的方向与原理图中的放置方式正好相反，会导致对原理图规范不太熟悉的用户误判，在后面的版本中需要做一下调整，并做丝印标注；
5. 可以考虑将PCB适当放大一些，以对重要的元器件做丝印标注，增加可读性，目前的空间为95x58mm, 可以考虑放大到95 x  70mm
6. 光电旋转编码器换成表面贴装的封装以降低总体的高度
7. RUN的按键放置位置调整一下，不被跳线阻挡
8. 由于板上的Flash已经有2MB，可以去掉SD卡槽
9. 电位计的位置做一下调整，以方便使用

下面是3次直播的时间安排及内容：

补充了三节Digikey教学视频，由Shawn Hymel制作，关于树莓派PICO以及如何使用MicroPython点灯、通过I2C连接传感器以及编程IO。参见“视频教程”中的链接。