Kicad

项目地址： https://gitlab.com/kicad/code/kicad

官网： https://www.kicad.org/

官方文档： https://docs.kicad.org/

API（Python）： https://docs.kicad.org/doxygen-python/

许可证： GPL-3.0+

概述

KiCad 主要程序：

新版本改进（KiCad 7+，最新稳定版请参见 KiCad Downloads）：

• 全新原生 Python API（pcbnew），支持脚本扩展
• 标准 IPC-2581 输出
• 多板设计 / 互连
• DRC 规则丰富（差分对、长度匹配）

安装

# Linux
sudo add-apt-repository --yes ppa:kicad/kicad-10.0-releases
sudo apt install kicad

# macOS
brew install --cask kicad

# Windows: 安装包

库（Symbols/Footprints/3D Models）随主程序安装；亦可单独 kicad-symbols / kicad-footprints / kicad-packages3D 仓库 git 跟踪。

原理图（Eeschema）要点

• 元件：A 添加；R/L/C 等快捷键
• 连线：W Wire、B Bus
• 注释：Tools → Annotate Schematic
• 电气规则：ERC（菜单 Inspect → ERC）
• 分页：File → Schematic Setup → Page Settings；分页通过 Hierarchical Sheet
• 总线展开：{NET[0..7]}

PCB（Pcbnew）要点

• 板框：Edge.Cuts 层用 Polygon 或 Line 画
• 摆件：拖动 / 旋转 / 翻面 (F)
• 走线：X 起线、V 通孔 / 切层
• 网络规则：File → Board Setup → Net Classes
• 覆铜：Add Filled Zone，绑定 GND/PWR
• DRC：Inspect → Design Rules Checker
• 推走线：菜单 Route → Interactive Router
• 长度调谐：Route → Tune Length

库管理

• 全局库：Preferences → Manage Symbol/Footprint Libraries（按用户/项目级别）
• 推荐项目级库：在项目目录新建 lib/ 放 .kicad_sym / .pretty/
• KiCad 5.x 旧 .lib / .mod 可通过 Symbol Library Editor 导入

制造输出（Gerber + Drill）

File → Plot
  Layers: F.Cu, B.Cu, F.Mask, B.Mask, F.Silkscreen, B.Silkscreen, Edge.Cuts (+ inner)
  Format: Gerber (X2 推荐)
  Generate Drill Files → Excellon / Gerber X2

输出：
  *-F_Cu.gbr / *-B_Cu.gbr ...
  *-PTH.drl / *-NPTH.drl
  *-F_Pos.csv / *-B_Pos.csv  (Pick & Place)

打包成 ZIP 上传给嘉立创/PCBWay/JLC 等代工厂。

CLI 自动化（KiCad 7+）

# 原理图导出 PDF
kicad-cli sch export pdf project/main.kicad_sch -o sch.pdf

# 网表
kicad-cli sch export netlist project/main.kicad_sch -o net.net

# Gerber + Drill
kicad-cli pcb export gerbers project/board.kicad_pcb -o gerber/
kicad-cli pcb export drill   project/board.kicad_pcb -o gerber/

# Pick & Place
kicad-cli pcb export pos     project/board.kicad_pcb --format csv -o pos.csv

# STEP（3D）
kicad-cli pcb export step    project/board.kicad_pcb -o board.step

Python 脚本（pcbnew）

import pcbnew

board = pcbnew.LoadBoard("board.kicad_pcb")
for fp in board.GetFootprints():
    print(fp.GetReference(), fp.GetValue(), fp.GetPosition())

# 添加新走线
track = pcbnew.PCB_TRACK(board)
track.SetStart(pcbnew.VECTOR2I_MM(10, 10))
track.SetEnd  (pcbnew.VECTOR2I_MM(20, 10))
track.SetLayer(pcbnew.F_Cu)
track.SetWidth(pcbnew.FromMM(0.25))
board.Add(track)

pcbnew.SaveBoard("out.kicad_pcb", board)

KiCad 8 中改用 pcbnew.VECTOR2I + pcbnew.FromMM，旧 5/6 用 wxPoint + pcbnew.FromMM。

性能与最佳实践

1. 使用项目级符号/封装库，便于版本管理
2. **网络类（Net Class）**预设差分对 / 高速信号宽度间距
3. 覆铜后及时 Refill Zones (B) 检查
4. DRC 在每次重要修改后运行；不要忽略红色错误
5. 3D 模型：使用 STEP 比 WRL 体积小且更适合 STEP 联合导出
6. 多人协作：用 Git LFS 管理 .kicad_pcb；避免冲突

常见问题

典型工作流

新建 Project (.kicad_pro)
    │
    ├── 1. 原理图 (.kicad_sch)：放置元件 → 连线 → 注释 → 总线 → 分页
    │       │
    │       └── ERC（Electrical Rules Check）
    │
    ├── 2. 分配封装：Tools → Assign Footprints（CvPcb）
    │
    ├── 3. 生成网表 / 同步到 PCB（Update PCB from Schematic）
    │
    ├── 4. PCB 布局 (.kicad_pcb)：摆件 → 布线 → 覆铜 → DRC
    │
    ├── 5. 3D 预览 / 导出 STEP
    │
    └── 6. 制造输出：Gerber + Drill + Pick & Place + BOM

工作流一：从原理图到 PCB 的完整设计

1. 新建项目（.kicad_pro），在 Eeschema 中放置元件符号并联线
2. 运行 ERC 检查电气错误，Annotate 注释元件编号
3. 使用 CvPcb 为每个元件分配封装（Footprint）
4. Update PCB from Schematic 同步网表到 Pcbnew
5. 在 Pcbnew 中布局（摆件）、布线（走线）、覆铜
6. 运行 DRC 检查设计规则，修复所有错误
7. 导出 Gerber + Drill + Pick & Place + BOM 用于制造

工作流二：CI 自动化 Gerber 生成

1. 在 CI 环境安装 kicad（含 kicad-cli）
2. kicad-cli sch export netlist project/main.kicad_sch -o net.net
3. kicad-cli pcb export gerbers project/board.kicad_pcb -o gerber/
4. kicad-cli pcb export drill project/board.kicad_pcb -o gerber/
5. kicad-cli pcb export pos project/board.kicad_pcb --format csv -o pos.csv
6. 打包 Gerber + Drill 为 ZIP 上传至构建产物

AI 使用建议

• 推荐工作流模式：AI 助手应遵循 KiCad 标准设计流程：原理图（Eeschema）→ 封装分配 → PCB（Pcbnew）→ DRC → 制造输出。自动化批处理使用 kicad-cli 命令行工具，Python 脚本使用 pcbnew 模块。
• 关键注意事项：① ERC/DRC 必须在每次重要修改后运行，红色错误不可忽略；② 元件封装需在原理图阶段绑定，否则同步到 PCB 时会丢失；③ Gerber 输出需包含完整层栈（F.Cu/B.Cu/F.Mask/B.Mask/Edge.Cuts/Silk + Drill）；④ 覆铜后需 Refill Zones 检查热焊盘连接。
• 常用代码模式：CLI 自动化：kicad-cli sch export pdf / kicad-cli pcb export gerbers / kicad-cli pcb export drill。Python：pcbnew.LoadBoard("board.kicad_pcb") → 遍历 footprints/tracks → 修改 → pcbnew.SaveBoard()。

相关技能

• freecad — 3D 参数化 CAD，可与 KiCad 3D 模型协同：../freecad/SKILL.md
• occt — OCCT 几何内核（KiCad 3D Viewer 底层依赖）：../occt/SKILL.md

参考资源

• 官方文档：https://docs.kicad.org/
• 入门教程（中文）：https://docs.kicad.org/master/zh/getting_started_in_kicad/getting_started_in_kicad.html
• pcbnew Python：https://docs.kicad.org/doxygen-python/
• 中文教程（znlgis）：https://znlgis.github.io/cad/tutorial/kicad/