基板設計の半自動化
最近はマイコンとして、安価なCH32シリーズに注目している。 中でも比較的性能の高いCH32V203を使う機会が多くなってきている。 しかし、CH32V203のマイコンボードで入手しやすいblue pill+は比較的大きいので、pro micro程度の小型のものを欲しいと思っている。 そのようなものも販売されているが、部品の価格と比べて、かなり高額なものしか見当たらない。 そこで、自分でボードを設計しようかとも思うのだが、いくつか課題がある。 一つは回路を設計するのが面倒であるという点であり、もう一つはボードを注文すると個人で使うには過大な枚数になってしまうという点である。 設計が面倒だという点については、AIと配線の自動化を使うと解決できるということを知ったので、これを試してみた。
まず、AIにボードのピンとマイコンのピンの割り当てを考えてもらう。 そして、それに基いてkicad用のネットリストを作ってもらう。 pro microの端子にSWD用の端子を付け加えると、32pinのCH32V203K8T6の場合、外部振動子を除くと、一つだけピンが余るので、それをLEDに割り当てることができた。 最初は、kicadで読み込むとエラーは出ないが何も表示されなくて苦労したが、version Eということを指定して作ってもらったら、うまく行った。 必要なら、部品のパッケージなどを変更するように指定すると良いだろう。
それをkicadのpcb editorでファイル-インポート-ネットリストとして読み込むと部品が表示される。 部品の配置は、人間がやらないといけない。 配置も自由度がそれなりにあり、悩むところなのだが、マイコンのICを配線が単純になるような向きに置くことが最も重要で、それ以外の部品は、使い易い位置にすれば良いだろう。 USBの二本のデータ線は、同じ長さにしなければならないので、他の配線の邪魔にならないように意識しながら、あらかじめ配線しておく。 また、忘れないように、基板の外形を描く。 そして、Specctra DSN形式でエクスポートする。
次に、Freeroutingを実行して、DSNファイルを開いて、自動配線をする。 配線が無事に終ったら、ses形式でセーブする。 うまく配線が出来無い場合には、kicadに戻って部品の配置やUSBの配線などを改良してから、自動配線を試みる。 sesファイルをkicadにSpecctraセッションとしてインポートすると、配線が取り込まれる。 無駄な部分を修正するために、ツール-配線とビアをクリーンアップとする。 配線が不用意に蛇行したりすることもあるので、配線を選択してDを押してから、場所を調整すると良い。 これで、ボードの設計は終了である。
確かに、全部自分でやるよりは、かなり楽になった。 部品の配置は考えないといけないが、これは人によって好みが異なるので、完全な自動化は難しいだろう。 このやり方は初めてだったので、今回は多少の試行錯誤が必要だったが、次に似たような基板を設計する時には、比較的短時間でできると思う。 次に問題なのは、このボードのPCBを注文するかどうかである。