Bibliotecas no KiCad: criando seus componentes

Índice da série
1- Apresentando o KiCad e o EESchema.
2- Desenhando os primeiros circuitos no Kicad
3- Bibliotecas no KiCad: criando seus componentes
4- Transportando seus componentes para o Pcbnew
5- Conhecendo o Pcbnew
6- Carregando e organizando seus componentes no Pcbnew
7- Roteando manualmente suas placas no Pcbnew
8- Dando acabamento em sua placa no Pcbnew
9- KiCad: preparando seu desenho para produção

Em nosso terceiro post da série sobre o KiCad, iremos tratar das bibliotecas de componentes e principalmente como criar seu próprio componente no KiCad. No primeiro post da série, nós descrevemos todos os botões do EESchema, o editor de esquemáticos do KiCad. Depois disto, fizemos um post sobre o básico para se desenhar um esquemático.
Como o foco do nosso blog é eletrônica e games, estaremos desenvolvendo no tutorial do KiCad, o esquemático do console Atari 2600. Escolhemos este console por alguns motivos básicos: ter um circuito mais simples do que outros consoles; por ser mais antigo, não teremos problemas com patentes; poderemos futuramente evoluir sua documentação, criando alguns projetos mais interessantes.
Bem, já fizemos uma apresentação sobre este console. Nela comentamos sobre dois circuitos integrados que provavelmente não teremos no KiCad. Assim, para a criação de componentes, vamos desenvolver nosso tutorial desenvolvendo um destes componentes. Baseando-se portanto no datasheet do CI R6532, nosso o circuito conhecido como TIA (Television Interface Adaptor), iremos criar nosso componente.

O editor de bibliotecas

Para criarmos nosso componente, devemos então ir no editor de Bibliotecas. Para isto, devemos clicar no botão 17 da barra superior, já documentado em nosso primeiro post da série. Isto abrirá uma nova janela, onde poderemos criar nossos componentes.

Mas do que um componente é composto? O componente possui em primeiro lugar, uma representação gráfica. Além disto, ele também é composto de pinos, que no KiCad são definidos por função (entrada, saída, clock...). Finalmente, componentes são compostos também por campos de textos.
Assim, a construção de componentes envolve a definição de suas propriedades gerais, como se o componente possui múltiplos elementos, quantos elementos são... Envolve também desenhá-lo, adicionar os pinos, adicionar campos de texto desejados para o componente, documentar este componente e salvá-lo em uma biblioteca específica.
O editor de bibliotecas possui uma barra de menu superior, que pode ser vista abaixo:

A função destes botões é:
1- Salva a biblioteca atual para disco: com este botão você criará sua própria biblioteca a partir de um componente criado sem bibliotecas.
2- Selecionar biblioteca de trabalho: com este botão você abre uma biblioteca existente.
3- Deletar componente da biblioteca atual: ao abrir um componente de uma biblioteca, você poderá apagá-lo através deste botão.
4- Criar novo componente: permite a criação de componentes.
5- Carregar componente da biblioteca atual: com este botão você poderá carregar componentes previamente criados, para a edição.
6- Criar novo componente a partir do atual: este botão faz uma cópia do componente atual para edição.
7- Sobrepor componente atual: este botão salva as atualizações na biblioteca selecionada.
8- Importar componente: com este botão, você busca o componente de outra biblioteca e salva na atual.
9- Exportar componente: com este botão, você salva o componente atual em outra biblioteca (permite a criação de nova biblioteca).
10- Salvar componente atual em biblioteca nova: o botão cria uma nova biblioteca para salvar o componente atual.
11 e 12- Comandos de refazer e desfazer a última ação.
13- Editar propriedades do componente: as várias propriedades do componente podem ser editadas através deste botão.
14- Adicionar, remover campos: com este botão você poderá definir os campos (RefDes, Valor) que serão exibidos no componente.
15- Verificação: verifica se há pinos duplicados ou se estão fora do grid.
16 e 17- Ferramentas de zoom.
18- Redesenhar: faz um refresh na tela.
19- Ajustar folha do esquema à tela: define o zoom de forma que o componente esteja todo na tela.
20- Mostrar como componente De Morgan normal.
21- Mostrar como componente De Morgan convertido.
22- Editar arquivo de documentação: aqui você visualiza o arquivo de documentação definido para o componente em suas propriedades.
23- Elementos: exibe os elementos que fazem parte de um componente, quando este possui mais de um elemento. Por exemplo, o CI 74LS00 é composto de 4 portas NAND. Cada uma delas é acessada através deste menu drop-down.
24- Este botão parece reunir todos os componentes parecidos com o atual em um menu drop-down.
25- Editar pinos por parte ou estilo de corpo.

É necessário sempre selecionar a biblioteca onde você está trabalhando. Isto é feito pelo botão 2 desta barra superior. Clicando-se nele, teremos uma lista das bibliotecas disponíveis. No nosso caso, queremos criar um novo componente, e para melhor organização, iremos criar uma biblioteca para os componentes do Atari.
Assim, primeiramente vamos clicar no botão 4 da barra acima, que cria um novo componente, abrindo a caixa de diálogo propriedades do componente, que podemos ver abaixo:

Nas opções gerais, devemos colocar o Nome do componente, que é obrigatório para a criação de nosso componente. Estaremos aqui colocando o nome R6532. O designador de referência é a letra usada nos RefDes de nossos componentes. Deixaremos U, que é o padrão adotado para circuitos integrados. Nosso CI terá apenas uma parte, mas é importante observar que CIs que possuem mais de uma parte, como portas lógicas, deverão ter este número especificado aqui.
Não vamos criar componente com estilo de corpo alternativo, não vamos criar símbolo de alimentação e não vamos especificar como partes travadas. Nas configurações de pinos deixaremos apenas mostrar nome de pino. Clicando-se em OK, poderemos passar para a etapa de criação de componentes.
No centro do desenho, temos já duas propriedades posicionadas: o nome do componente e o RefDes deste componente. Antes de continuarmos, vamos salvar nossa biblioteca. É no botão 10 da barra superior que pedimos para o Editor de Bibliotecas para que você salve o componente em uma nova biblioteca. Uma janela de salvar será aberta, e aqui nós colocaremos o nome atari.lib. O KiCad avisará que você só poderá utilizar a biblioteca se você a adicionar ao EESchema. Assim, no editor de bibliotecas mesmo, no menu Preferências>>Biblioteca, você poderá adicionar esta biblioteca. Ali, você precisa especificar o caminho para a biblioteca que você acabou de criar. Especificado o caminho, você poderá adicionar a biblioteca com o botão Adicionar que está ao lado da lista de bibliotecas. Agora estamos preparados para continuar a desenhar nosso componente.
Para isto, iremos usar agora alguns botões da barra lateral direita, que apresentamos aqui:

As funções destes botões são:
1- Desativar ferramenta atual. Selecione este botão para desativar qualquer ferramenta selecionada nesta barra lateral.
2- Adicionar pinos.
3- Adicionar textos.
4- Adicionar retângulos.
5- Adicionar círculos.
6- Adicionar arcos.
7- Adicionar linhas e polígonos.
8- Mover a âncora do componente.
9- Importar desenhos existentes.
10- Exportar desenho atual.
11- Apagar elementos.

Iremos começar nosso desenho com os pinos, para que tenhamos uma ideia do tamanho de nosso componente. Para inserir um pino, iremos clicar no botão 2 desta barra lateral direita, abrindo a caixa de diálogo Propriedades do pino:

Estaremos colocando estas propriedades para os pinos. Como o pino 1, segundo o datasheet do componente, é um pino de alimentação, definimos o tipo elétrico como sendo Entrada de Alimentação. Para os pinos de endereçamento, como os pinos A0 a A6, definiremos como Entrada. Os pinos PA0 a PA7, PB0 a PB7 e D0 a D7 são entradas e saídas. O pino de IRQ é de saída, e para que o seu nome apareça com o traço em cima, do mesmo jeito que aparece no datasheet, você deverá colocar o carácter '~' antes do nome. Os pinos RES, RS, CS1, CS2, RW e PHY2 são todos de entrada. Lembre-se de adicionar sempre o número do pino, que pode ser alfanumérico, já que em FPGAs, os "números" de pinos também possuem letras. É muito importante definir corretamente os pinos, para que a verificação de erros do KiCad funcione corretamente.
Assim que colocarmos os pinos e os organizarmos, nós podemos desenhar o "corpo" do circuito integrado. Para isto, utilizaremos a ferramenta de desenho de retângulos, que é o botão 4 da barra lateral direita. Clique no botão, clique no primeiro ponto do retângulo, mova o mouse para o segundo ponto e clique novamente. Pronto, temos nosso mais novo componente. Para terminar, vamos mover a âncora para o primeiro pino. Clique no botão 8 da barra lateral direita e clique no círculo do pino VSS. As duas linhas azuis finas que existem no desenho vão se mover para lá. Isto indica que quando você for inserir um componente, este será o ponto que você arrastará o componente.

Concluindo

Assim, terminamos nosso componente. Podemos voltar ao EESchema e usar ele à vontade. Lembre-se que você deverá sempre incluir sua nova biblioteca sempre que desejar usar seus componentes em um projeto.