开源工具SkiDL - 用Python来描述电路

我们用Verilog、VHDL这种硬件描述语言来设计FPGA，是否有一种方式来描述电路？如果采用了这种方式，也会像HDL在FPGA、ASIC领域一样成为一种主流的趋势么？我们来看看SkiDL的尝试。

SKiDL 是一个模块，允许您使用 Python 紧凑地描述电子电路和组件的互连。 生成的 Python 程序执行电气规则检查以查找常见错误并输出用作 PCB 布局工具输入的网表。

首先，让我们看看 KiCad 中的“正常”设计流程：

在这里，您在原理图编辑器（对于 KiCad，即 EESCHEMA）中开始并绘制原理图。由此，EESCHEMA 生成一个网表文件，其中列出了使用的组件以及它们的引脚如何互连。然后，您将使用 PCB 布局工具（如 KiCad 的 PCBNEW）来排列零件封装并绘制连接网表中指定的引脚的线迹。

完成后，PCBNEW 会输出一组 Gerber 文件，这些文件将发送给 PCB 制造商，该制造商将创建物理 PCB 并将其运送给您。然后你会在 Twitter 上张贴他们的照片，然后因为你对这个项目感到厌烦而立即把它们扔进抽屉里几年。

在基于 SKiDL 的设计流程中，您使用文本编辑器创建 Python 代码文件，该文件使用 SKiDL 库来描述组件的互连。该代码文件由 Python 解释器执行，并输出一个网表文件。从那里开始，设计流程与基于原理图的流程相同（包括将 PCB 倾倒在抽屉中）。

那么，您为什么要使用 SKiDL？以下是 SKiDL 为电子设计带来的一些功能：

只需要一个文本编辑器和 Python。

具有强大、灵活的语法（因为它是 Python）。

允许对电子电路进行简洁的描述（考虑不要通过多页原理图跟踪信号）。

允许电子电路的文本描述（考虑对电路使用 diff 和 git）。

对常见错误（例如，未连接的设备 I/O 引脚）执行电气规则检查 （ERC）。

支持电子设计的线性/分层/混合描述。

促进设计重用（考虑使用 PyPi 和 Github 分发电子设计）。

可以创建其行为/结构以参数方式改变的智能电路模块（考虑根据您所需的截止频率自动调整组件值的滤波器）。

可以使用任何 ECAD 工具（只需要两种方法：一种用于读取零件库，另一种用于输出正确的网表格式）。

利用 Python 生态系统的所有优势（因为它是 Python）。

免费软件：MIT 许可证。

开源：https://github.com/devbisme/skidl

生成原理图：

尽管 SKiDL 可以让您避免繁琐的原理图绘制，但有些人仍然希望看到他们电路的图形描述。为此，SKiDL 可以使用 1） graphviz DOT 语言或 2） 作为使用 SVG 的更传统的示意图将部件的互连显示为有向图。

以下电路将用于说明这两种方法：

The SKiDL script for this circuit is：

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

点图

注意：查看 DOT 文件需要您在系统上安装 graphviz。

要为电路生成 DOT 文件，只需将以下内容附加到脚本末尾：

generate_dot(file_='and_gate.dot')

运行脚本生成and_gate.dot文件后，您可以使用以下命令将其转换为位图文件：

$ dot -Tpng -Kneato -O and_gate.dot

生成的 and_gate.dot.png 文件如下所示：

这张图可以作为一个小电路的健全性检查，但你可以想象如果它包括具有数百个引脚的微控制器或 FPGA 会是什么样子！

另外你可以生成SVG格式的原理图

也可以将现有的KiCad设计转换到SkiDL

也可以使用SkiDL来描述你的电路，并运行SPICE进行仿真。

我对这个了解得很少，只是觉得它值得关注，先分享出来，供有兴趣的朋友参考。

编辑：jq