シンボルエディタ実践例:USB-シリアル変換モジュールを登録する

今回は、市販の電子パーツをシンボル化して、回路に使用できる様にする所までを実際に行ってみます。

市販の電子回路モジュールをシンボル化する

電子機器やマイコン機器を設計する際、現在ではUSBインターフェイスを使用する事が圧倒的に多いと思います。

特にマイコン機器を設計する際はファームウェアの送信用にUSBシリアル変換インターフェイスを使用する場合が大半となりますので、回路を設計する際には対応したICを利用した回路を構築します。

対応しているマイコンの仕様や用途によって多様なICの中から選ぶ必要が生じますが、簡単な回路や試作品であれば市販のシリアル変換モジュールを利用する事で設計の手間を省略する事が出来ます。

今回は、市販のモジュールを1つの部品と見立てて、KiCADのライブラリにシンボルを追加してみます。

使用通信モジュール「FT231X USBシリアル変換モジュール」

(株)秋月電子通商 通販URL:https://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-06894/

シンボルを作図する為に、上記通販URLからモジュールの説明書を入手します。

今回紹介する秋月電子通商オリジナルキットの取扱説明書は、モジュールの回路や詳細な形状データ等の情報が非常に丁寧に記載されている物が多く、回路設計の参考資料としても役立ちます。

また、掲載されている回路図をKiCADで描いてみる等の練習題材として活用するのも良いと思います。

取扱説明書から、ピン番号と信号名が記載されている説明図を見つけます。この図を参考にKiCADのシンボルエディターで作図していきます。

シンボルを作図する際に重視するのはピンの番号と信号名になります。

参考図には説明の為配線が描かれている場合がありますが、これらは回路図エディタに配置してから結線する為、シンボルを作図する段階では記載する必要はありません。

シンボルエディタを起動する

今回のモジュールは企業製オリジナルモジュールになりますので、専用のライブラリを作っておきます。

[ファイル]-[新規ライブラリ]

を選択して、任意の場所にライブラリファイルを作っておきましょう。

画像の例では「Akidukidenshi」という名前でグローバルライブラリを作成しています。

ライブラリを新規に作成する際に「グローバル」「プロジェクト」の選択を行います。

グローバル:今後このPCで起動するKiCADで作成、読み込みを行われる全てのプロジェクトで読み込みが可能

プロジェクト:現在開かれているプロジェクトでのみ読み込みが可能

基本的には特別な理由が無い限り、ライブラリはグローバルを選択する様にしておけばパーツ読み込み時のトラブルを防ぐことが出来ます。

ライブラリが追加出来たら[ファイル]-[新規シンボル]を選択します。

シンボルを追加するライブラリを選択するウィンドウで、先ほど追加した「Akidukidenshi」を選択してOKボタンを押します。

シンボル名を入力するウィンドウに、判別しやすいい名前を登録します。ここではモジュールの商品型番をシンボル名として登録してみました。

別記事「シンボルエディタで回路記号を自作する」で説明した内容も参考にしながら、シンボルを描いて登録します。

上の画像は参考にしたモジュールの取扱説明書に記載されているレイアウトをそのまま再現した、一番シンプルなパターンです。

シンボルの描き方に特にルールなどはありませんので見やすさ、分かりやすさを重視して描いてあれば良いのですが、ピン数が少なければピン番号の順番を優先、ピン数が多くなったら信号の種類毎に配置を分けるといったパターンで描いていけば良いでしょう。

信号が複雑でピン数が非常に多いICになって来ると、回路全体の見やすさを優先する為にピン番号よりも信号の種類毎に配置する描き方が主流になってきます。参考資料を見る際に「番号があちこちに振られていて混乱する」事が無い様に留意しておきましょう。

今回のインターフェイスモジュールもピン数が多い方になりますので、信号毎に配置をまとめて描き直してみましょう。

レイアウトを見直して描いてみたシンボルが上図になります。

必ずこうして下さい、という訳ではありませんが汎用BUS線、マイコンとの通信線、シリアル通信の制御線といった区分けで配置を纏めてみました。

このシンボルを保存して、回路図エディタで使用できる様にします。

使用の一例として、今回このモジュールを利用して、ArduinoUNOの簡易互換ボードを設計してみました。

外部からのACアダプター入力などを省略していますが、ArduinoUNOの形状互換を保って製作が可能な様に設計しています。

USBモジュールにある程度高さがあるので、シールド接続に問題が発生するかもしれませんが、近いうちに実物を製作して検証してみたいと思います。

ABOUT KiCAD MASTER

KiCADの達人
KiCAD歴15年程度。雑誌記事や教育用テキストの執筆経験等複数あり。私大電気電子工学科での指導とフリーランスエンジニアを兼業しながらFab施設の機器インストラクターや企業セミナー講師を歴任し、KiCADの普及と現代の働き方に対応した技術者育成に務める。