開源工具SkiDL - 用Python來描述電路

我們用Verilog、VHDL這種硬件描述語言來設計FPGA，是否有一種方式來描述電路？如果采用了這種方式，也會像HDL在FPGA、ASIC領域一樣成為一種主流的趨勢么？我們來看看SkiDL的嘗試。

SKiDL 是一個模塊，允許您使用 Python 緊湊地描述電子電路和組件的互連。 生成的 Python 程序執(zhí)行電氣規(guī)則檢查以查找常見錯誤并輸出用作 PCB 布局工具輸入的網(wǎng)表。

首先，讓我們看看 KiCad 中的“正?！痹O計流程：

在這里，您在原理圖編輯器（對于 KiCad，即 EESCHEMA）中開始并繪制原理圖。由此，EESCHEMA 生成一個網(wǎng)表文件，其中列出了使用的組件以及它們的引腳如何互連。然后，您將使用 PCB 布局工具（如 KiCad 的 PCBNEW）來排列零件封裝并繪制連接網(wǎng)表中指定的引腳的線跡。

完成后，PCBNEW 會輸出一組 Gerber 文件，這些文件將發(fā)送給 PCB 制造商，該制造商將創(chuàng)建物理 PCB 并將其運送給您。然后你會在 Twitter 上張貼他們的照片，然后因為你對這個項目感到厭煩而立即把它們?nèi)舆M抽屜里幾年。

在基于 SKiDL 的設計流程中，您使用文本編輯器創(chuàng)建 Python 代碼文件，該文件使用 SKiDL 庫來描述組件的互連。該代碼文件由 Python 解釋器執(zhí)行，并輸出一個網(wǎng)表文件。從那里開始，設計流程與基于原理圖的流程相同（包括將 PCB 傾倒在抽屜中）。

那么，您為什么要使用 SKiDL？以下是 SKiDL 為電子設計帶來的一些功能：

只需要一個文本編輯器和 Python。

具有強大、靈活的語法（因為它是 Python）。

允許對電子電路進行簡潔的描述（考慮不要通過多頁原理圖跟蹤信號）。

允許電子電路的文本描述（考慮對電路使用 diff 和 git）。

對常見錯誤（例如，未連接的設備 I/O 引腳）執(zhí)行電氣規(guī)則檢查 （ERC）。

支持電子設計的線性/分層/混合描述。

促進設計重用（考慮使用 PyPi 和 Github 分發(fā)電子設計）。

可以創(chuàng)建其行為/結(jié)構(gòu)以參數(shù)方式改變的智能電路模塊（考慮根據(jù)您所需的截止頻率自動調(diào)整組件值的濾波器）。

可以使用任何 ECAD 工具（只需要兩種方法：一種用于讀取零件庫，另一種用于輸出正確的網(wǎng)表格式）。

利用 Python 生態(tài)系統(tǒng)的所有優(yōu)勢（因為它是 Python）。

免費軟件：MIT 許可證。

開源：https://github.com/devbisme/skidl

生成原理圖：

盡管 SKiDL 可以讓您避免繁瑣的原理圖繪制，但有些人仍然希望看到他們電路的圖形描述。為此，SKiDL 可以使用 1） graphviz DOT 語言或 2） 作為使用 SVG 的更傳統(tǒng)的示意圖將部件的互連顯示為有向圖。

以下電路將用于說明這兩種方法：

The SKiDL script for this circuit is：

复制from skidl import *

# Create part templates.
q = Part(lib="Device.lib", name="Q_PNP_CBE", dest=TEMPLATE, symtx="V")
r = Part("Device", "R", dest=TEMPLATE)

# Create nets.
gnd, vcc = Net("GND"), Net("VCC")
a, b, a_and_b = Net("A"), Net("B"), Net("A_AND_B")

# Instantiate parts.
gndt = Part("power", "GND")  # Ground terminal.
vcct = Part("power", "VCC")  # Power terminal.
q1, q2 = q(2)
r1, r2, r3, r4, r5 = r(5, value="10K")

# Make connections between parts.
a & r1 & q1["B", "C"] & r4 & q2["B", "C"] & a_and_b & r5 & gnd
b & r2 & q1["B"]
q1["C"] & r3 & gnd
vcc += q1["E"], q2["E"], vcct
gnd += gndt

點圖

注意：查看 DOT 文件需要您在系統(tǒng)上安裝 graphviz。

要為電路生成 DOT 文件，只需將以下內(nèi)容附加到腳本末尾：

复制generate_dot(file_='and_gate.dot')

運行腳本生成and_gate.dot文件后，您可以使用以下命令將其轉(zhuǎn)換為位圖文件：

复制$ dot -Tpng -Kneato -O and_gate.dot

生成的 and_gate.dot.png 文件如下所示：

這張圖可以作為一個小電路的健全性檢查，但你可以想象如果它包括具有數(shù)百個引腳的微控制器或 FPGA 會是什么樣子！

另外你可以生成SVG格式的原理圖

也可以將現(xiàn)有的KiCad設計轉(zhuǎn)換到SkiDL

也可以使用SkiDL來描述你的電路，并運行SPICE進行仿真。

我對這個了解得很少，只是覺得它值得關注，先分享出來，供有興趣的朋友參考。