Kicad 4.0 angeschaut: Alles bleibt anders

Die Version 4.0.0 von Kicad ist die aktuelle stabile Version der freien Software zum Erstellen von Schaltplänen und elektronischen Leiterplatten. Wir haben sie uns angesehen und festgestellt: Der Umstieg lohnt sich, der Nutzer hat mehr Freiheit als in anderen Programmen. In der neuen Version bleibt einiges vertraut, aber es gibt auch viele Neuerungen, zum Beispiel bei den Dateiformaten und den Schaltsymbolen.

Kicad, das seit einigen Jahren von freiwilligen Programmierern entwickelt wird, besteht aus mehreren Programmen, die es mit Hilfe von Bauteilbibliotheken ermöglichen, elektronische Schaltpläne zu zeichnen und von entsprechenden Tools auf die Einhaltung definierter Standards prüfen zu lassen. Ein Schaltplan lässt sich in mehreren Schritten in das Layout für eine Platine überführen, die dann entweder selbst hergestellt oder über standardisierte Datenformate mit Hilfe von exportierten Daten bei verschiedenen Anbietern produziert werden kann.

Neue Rendering-Engine, neuer Routing-Algorithmus

Zu den Neuerungen in Version 4.0.0 gehört eine neue Rendering-Engine namens GAL (Graphics Abstraction Layer) für das Layoutprogramm PCBnew. Sie basiert auf OpenGL und Cairo und wurde vor allem von Entwicklern des Cern umgesetzt. Ziel ist es, das Erzeugen des dargestellten Bildes weitgehend vom Code der einzelnen Tools zu entkoppeln. Damit sollen neue Funktionen leichter zu implementieren und Bugs leichter zu beheben sein.

Vorteile der neuen Grafikroutinen sind etwa ein deutlich schnellerer Bildaufbau und schnellere Wechselmöglichkeiten zwischen einzelnen Layout-Layern. Zusätzlich ist es jetzt auch möglich, Netz- und Pad-Namen - also Bezeichner für einzelne Anschlüsse oder Leiterbahnen - abhängig vom Zoomlevel darstellen zu lassen. Das erhöht die Übersicht vor allem bei komplexen Schaltungen.

Es gibt zudem einen neuen Routing-Algorithmus beim Anlegen von Leiterbahnen im Layoutprogramm. Der sogenannte Push-and-Shove-Router (PnS-Router) ist in der Lage, bereits vorhandene Leiterbahnen unter Berücksichtigung der Designrichtlinien (Leiterbahndicke, Abstände etc.) dynamisch zu verschieben, wenn eine neue Leiterbahn gezeichnet wird. Damit entfällt das bisher umständliche und zeitraubende Neuzeichnen vieler Leiterbahnen, wenn man merkt, dass doch nicht genug Platz für eine weitere Verbindung ist.

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Dynamisches Routen in Kicad 4.0 (Bild: Mario Keller)

Eine weitere Neuerung beim Layout von Platinen ist die Möglichkeit, Leiterbahnen nach Vorgaben für symmetrische Signalübertragung (differential pairs) zu erstellen. Dabei sorgt die Software dafür, dass die Leiterbahnen die gleiche Länge haben. Des Weiteren wird das Anpassen von Leiterbahnlängen unterstützt. Beide Eigenschaften sind bisher nur in High-End-Routing-Programmen zu finden und vor allem bei Platinen wichtig, bei denen Signale mit hohen Frequenzen übertragen werden.

Footprint-Dateien und Bibliotheken können mittlerweile direkt aus ihren Github-Repositorys eingebunden werden und müssen nicht mehr lokal auf dem Rechner liegen. Das erleichtert den Austausch von Projekten, da Abhängigkeiten immer auflösbar sind, solange eine Internetverbindung besteht, zum Beispiel die Bibliothek unter https://github.com/KiCad/TO_SOT_Packages_THT.pretty. Sie beinhaltet Module für verschiedene Transistorgehäuse (siehe auch Halbleitergehäuse). Eingebundene Bibliotheken werden aber auch lokal in einem Projekt zwischengespeichert

Jede Bibliothek ist ein eigenes Repository, das separat von allen, die sich an dem Projekt beteiligen wollen, gepflegt werden kann.