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本书是系统讲授开源EDA软件KiCad 9.0全流程电子设计的实战性著作。本书紧跟当前电子设计领域的前沿趋势，以KiCad这一全球增长最快的开源EDA工具为平台，深入浅出地讲解了从原理图设计到PCB生产的完整知识体系。全书共15章，内容涵盖KiCad 9.0全新功能解析、软件安装与配置、符号库与封装库的开发、原理图设计与规范检查、PCB布局布线的核心技巧、多层板设计、信号完整性分析、DRC设置，以及生产文件的输出等关键环节。本书不仅注重基础知识的系统梳理，更强调实战技能的培养。通过2层最小系统板的PCB设计、4层声源智能小车的PCB设计和RK3576 AIoT主板的PCB设计3个由浅入深的完整实例，带领读者亲历产品设计的全过程，并融入了大量来自一线工程师的设计规范、经验技巧与行业标准（如阻抗计算、3W原则、20H原则等）。此外，本书还介绍了FPGA引脚调整、模块复用、PCB与原理图互转等高级技巧，帮助读者全面提升设计效率与项目可靠性。本书可作为高等院校电子、通信、自动化等相关专业的教学用书，也可作为广大电子工程师、硬件开发人员、创客及电子爱好者的自学教程。

目录
第1章　KiCad 9.0的全新功能	1
1.1  全新功能概述	2
1.2  设计改进	2
1.2.1  智能差分对拓扑优化系统	2
1.2.2  三维层叠架构设计平台	3
1.2.3  导入/导出功能增强	4
1.2.4  智能焊盘生态系统	5
1.2.5  超精密布线辅助系统	6
1.2.6  高级字体与标注引擎	6
1.2.7  模块化设计革命	7
1.3  本章小结	8
第2章　KiCad 9.0配置及电子设计流程概述	9
2.1  KiCad概述	9
2.2  KiCad 9.0的系统配置要求及安装	10
2.2.1  KiCad 9.0的系统配置要求	10
2.2.2  KiCad 9.0的安装	11
2.3  KiCad 9.0的操作环境	12
2.4  中英文版本切换	14
2.5  常用偏好参数设置	15
2.5.1  通用偏好设置	15
2.5.2  符号编辑器偏好设置	17
2.5.3  原理图编辑器偏好设置	19
2.5.4  封装编辑器偏好设置	23
2.5.5  PCB编辑器偏好设置	25
2.6  KiCad偏好设置的保存与调用	29
2.7  KiCad扩展插件的安装与管理	31
2.7.1  通过扩展内容管理器进行安装（推荐方式）	31
2.7.2  手动安装插件（备用方式）	32
2.7.3  插件管理：更新与卸载	33
2.8  电子设计流程概述	33
2.9  本章小结	34
第3章　电子设计工程的组成及完整工程的创建	35
3.1  电子设计工程的组成	35
3.2  完整工程的创建	36
3.2.1  新建工程	36
3.2.2  已存在工程文件的打开与目录查找	37
3.2.3  新建或添加符号库	38
3.2.4  新建或添加原理图	40
3.2.5  新建或添加封装库	41
3.2.6  新建或添加PCB文件	44
3.3  本章小结	44
第4章　符号库的开发环境及设计流程	45
4.1  元件符号概述	45
4.2  符号编辑器	46
4.3  单子件元件的创建	48
4.3.1  新建库	48
4.3.2  新建元件符号	49
4.3.3  绘制元件符号图形	50
4.3.4  放置引脚并设置其属性	50
4.4  多子件元件的创建	52
4.5  元件符号的检查与报告	53
4.6  元件创建实例——电容的创建	54
4.7  元件创建实例——ADC08200的创建	55
4.7.1  手动创建IC类元件符号	55
4.7.2  基于Excel表格快速创建IC类元件符号	56
4.7.3  基于KiCad-华秋版的华秋助手自动生成符号库	57
4.8  元件创建实例——放大器的创建（多子件元件）	59
4.9  符号库的导出和复制	60
4.9.1  通过已有的原理图导出符号库	60
4.9.2  符号库的复制	61
4.10  本章小结	61
第5章　原理图的开发环境及设计流程	62
5.1  原理图编辑	62
5.2  原理图设计准备	63
5.2.1  原理图页尺寸设置	63
5.2.2  原理图栅格设置	64
5.2.3  原理图模板的应用	65
5.3  元件的放置	67
5.3.1  放置元件	67
5.3.2  元件属性编辑	68
5.3.3  元件的选择、移动、旋转及镜像	69
5.3.4  元件的复制、剪切及粘贴	71
5.3.5  元件的排列与对齐	71
5.4  电气连接的放置	72
5.4.1  绘制导线及导线属性设置	72
5.4.2  放置网络标签	72
5.4.3  放置电源和接地	73
5.4.4  放置网络标识符	74
5.4.5  放置总线、总线分支、网络标签、全局标签	75
5.4.6  为原理图添加差分标识	78
5.4.7  放置No ERC检查点	78
5.5  放置非电气对象	79
5.5.1  放置辅助线	80
5.5.2  放置字符标注、文本框、表格及图片	80
5.6  原理图的全局编辑	82
5.6.1  元件的重新编号	82
5.6.2  元件属性的更改	83
5.6.3  原理图的查找	83
5.6.4　华秋助手功能介绍	84
5.7  层次原理图设计	86
5.8  原理图的编译与检查	89
5.8.1  原理图编译设置	89
5.8.2  编译与检查的具体步骤	90
5.9  BOM表	90
5.10  原理图的打印输出	92
5.11  常用快捷命令汇总	93
5.11.1  常用鼠标命令	93
5.11.2  常用视图快捷命令	94
5.11.3  其他常用快捷命令	94
5.12  原理图设计实例——AT89C51	95
5.12.1  工程的创建	95
5.12.2  符号库的创建	95
5.12.3  原理图设计	96
5.13  本章小结	97
第6章　封装库的开发环境及设计	98
6.1  PCB封装的组成	98
6.2  封装编辑器	99
6.3  2D标准封装的创建	101
6.3.1  元件向导法	101
6.3.2  手工绘制法	104
6.4  异形焊盘封装的创建	109
6.5  由PCB文件生成封装库	109
6.6  PCB封装的复制与粘贴	110
6.7  PCB封装的检查与报告	111
6.8  常见PCB封装的设计规范及要求	111
6.8.1  SMD贴片封装设计	111
6.8.2  插件类型封装设计	115
6.8.3  沉板元件的特殊设计要求	115
6.8.4  阻焊层设计	116
6.8.5  丝印设计	116
6.8.6  元件1脚、极性及安装方向设计	116
6.8.7  常用元件丝印图形式样	117
6.9  3D封装的创建	118
6.9.1  软件自带3D封装导入	119
6.9.2  外部3D STEP模型导入	120
6.10  本章小结	121
第7章　PCB设计的开发环境及快捷键	122
7.1  PCB编辑器布局介绍	122
7.1.1  PCB编辑器的交互环境	122
7.1.2  PCB对象编辑窗口	123
7.1.3  PCB设计绘图工具栏	123
7.2  常用系统快捷键	124
7.3  快捷键的自定义	126
7.3.1  菜单选项设置法	126
7.3.2  导入快捷键	127
7.4  本章小结	127
第8章　流程化设计——PCB前期处理	128
8.1  原理图封装完整性检查	128
8.1.1  封装的添加、删除与编辑	128
8.1.2  库路径的全局指定	131
8.2  网表及其生成	132
8.2.1  网表	132
8.2.2  网表的生成	132
8.3  PCB的导入	133
8.3.1  直接导入法（适用于KiCad原理图）	133
8.3.2  间接导入法（适用于Protel、Orcad等第三方软件生成的网表文件）	133
8.4  板框的定义	134
8.4.1  DXF板框结构的导入	135
8.4.2  自定义绘制板框	136
8.5  固定孔的放置	137
8.5.1  开发板类型固定孔的放置	137
8.5.2  导入型板框固定孔的放置	137
8.6  层叠的定义及添加	139
8.6.1  PCB层叠的认识	139
8.6.2  层的添加及编辑	142
8.7  本章小结	144
第9章　流程化设计——PCB布局	145
9.1  常见PCB布局约束原则	145
9.1.1  元件排列原则	145
9.1.2  按照信号走向布局原则	146
9.1.3  防止电磁干扰原则	146
9.1.4  抑制热干扰原则	146
9.1.5  可调元件布局原则	147
9.2  PCB布局的基本思路	147
9.3  固定元件的放置	148
9.4  原理图与PCB的交互设置	148
9.5  模块化布局	149
9.6  布局常用操作	150
9.6.1  全局操作	150
9.6.2  选择	152
9.6.3  移动	153
9.6.4  对齐	153
9.7  本章小结	153
第10章　流程化设计——PCB布线	154
10.1  类及其创建	154
10.1.1  类的简介	154
10.1.2  网络类的创建	155
10.1.3  差分类的创建	157
10.2  PCB配置	159
10.2.1  规则设置界面	159
10.2.2  电气规则设置	159
10.2.3  布线规则设置	165
10.2.4  阻焊规则设置	167
10.2.5  铺铜规则设置	168
10.2.6  区域规则设置	169
10.2.7  差分规则设置	171
10.2.8  规则的导入	173
10.3  阻抗计算	175
10.3.1  阻抗计算的必要性	175
10.3.2  常见的阻抗模型	175
10.3.3  阻抗计算详解	176
10.3.4  阻抗计算实例	178
10.4  PCB扇孔	180
10.4.1  扇孔的推荐做法及缺陷做法	180
10.4.2  BGA扇孔	181
10.4.3  扇孔的拉线	185
10.5  布线常用操作	186
10.5.1  飞线的开关	186
10.5.2  PCB网络的管理与添加	188
10.5.3  网络及网络类的颜色管理	190
10.5.4  层的管理	191
10.5.5  元素的显示与隐藏	192
10.5.6  创建阵列和特殊粘贴法的使用	192
10.5.7  多根走线	193
10.5.8  泪滴的作用与添加	193
10.5.9  自动布线	195
10.6  PCB铺铜	198
10.6.1  局部铺铜	198
10.6.2  异形铺铜的创建	199
10.6.3  全局铺铜	200
10.6.4  多边形铺铜挖空的放置	201
10.6.5  修整铺铜	202
10.7  蛇形走线	203
10.7.1  单端蛇形线	203
10.7.2  差分蛇形线	205
10.8  多种拓扑结构的等长处理	206
10.8.1  点到点绕线	206
10.8.2  T点星形结构	207
10.9  本章小结	210
第11章　PCB的DRC与生产输出	211
11.1  DRC相关内容定义与设置	211
11.1.1  DRC设置	211
11.1.2  电气性能检查	213
11.1.3  可制造性设计检查	213
11.1.4  Stub线头检查	213
11.1.5  丝印上阻焊检查	214
11.1.6  钻孔检查	214
11.1.7  元件间距检查	215
11.2  尺寸标注	215
11.2.1  线性标注	216
11.2.2  圆弧半径标注	217
11.3  距离测量	217
11.4  丝印位号的调整	217
11.4.1  丝印位号调整遵循的原则及常规推荐尺寸	217
11.4.2  丝印位号的调整方法	218
11.4.3  精确定位丝印	219
11.5  PDF文件的输出	219
11.6  生产文件的输出	222
11.6.1  Gerber文件的输出	222
11.6.2  钻孔文件的输出	224
11.6.3  IPC网表的输出	225
11.6.4  贴片坐标文件的输出	225
11.7  本章小结	226
第12章　KiCad高级设计技巧及应用	227
12.1  FPGA引脚的调整方法	227
12.1.1  FPGA引脚调整的注意事项	227
12.1.2  FPGA引脚的调整技巧	228
12.2  相同模块的布局布线方法	231
12.3  死铜移除方法	233
12.4  检查线间距时差分线间距报错的处理方法	234
12.5  快速挖槽方法	235
12.5.1  通过放置钻孔挖槽	236
12.5.2  通过板框层及板切割槽挖槽	237
12.6  外部插件的安装方法	237
12.7  PCB中的Logo导入方法	239
12.8  3D模型的导出	241
12.8.1  3D STEP模型的导出	242
12.8.2  3D PNG的输出	242
12.9  圆形阵列的应用	243
12.10  不同PCB文件的模块复用	245
12.10.1  模块复用功能概述	245
12.10.2  模块复用功能的使用	245
12.11  PCB定制热风焊盘	247
12.11.1  热风焊盘的设置	247
12.11.2  热风焊盘的编辑	248
12.12  Padstack 模式	248
12.13  形状修改	249
12.14  预设层视角设置	250
12.15  导入非KiCad原理图文件	251
12.15.1  将 Altium Designer原理图转换成KiCad原理图	251
12.15.2  将PADS原理图转换成Altium Designer原理图	252
12.15.3  将OrCAD原理图转换成Altium Designer原理图	254
12.16　导入非KiCad PCB文件	255
12.16.1  将Altium Designer PCB转换成KiCad PCB	255
12.16.2  将Allegro PCB转换成Altium Designer PCB	257
12.16.3  将PADS PCB转换成Altium Designer PCB	260
12.17  将Gerber文件转换成PCB	261
12.18  本章小结	264
第13章　入门实例：2层最小系统板的PCB设计	265
13.1  设计流程分析	265
13.2  工程的创建	266
13.3  符号库的创建	267
13.3.1  STM32103C8T6主控芯片的创建	267
13.3.2  LED的创建	268
13.4  原理图设计	269
13.4.1  元件的放置	270
13.4.2  元件的复制及其放置	270
13.4.3  电气连接的放置	271
13.4.4  非电气性能标注的放置	271
13.4.5  元件位号的重新编号	272
13.4.6  原理图的编译与检查	272
13.5  PCB封装的制作	273
13.5.1  TSSOP20 PCB封装的创建	273
13.5.2  TSSOP20 3D封装的放置	274
13.6  PCB设计	275
13.6.1  封装匹配的检查	275
13.6.2  PCB的导入	277
13.6.3  板框的绘制	278
13.6.4  PCB布局	278
13.6.5  类的创建及PCB规则设置	280
13.6.6  PCB扇孔及布线	283
13.6.7  走线与铺铜优化	285
13.7  DRC	286
13.8  生产输出	287
13.8.1  丝印位号的调整和装配图的PDF文件输出	287
13.8.2  Gerber文件的输出	287
13.8.3  钻孔文件的输出	289
13.8.4  IPC网表的输出	290
13.8.5  贴片坐标文件的输出	290
13.9  本章小结	290
第14章　入门实例：4层声源智能小车的PCB设计	291
14.1  实例简介	291
14.2  原理图的编译与检查	291
14.2.1  工程的创建	291
14.2.2  原理图编译设置	292
14.2.3  编译与检查的具体步骤	292
14.3  封装匹配的检查及PCB的导入	293
14.3.1  封装匹配的检查	293
14.3.2  PCB的导入	294
14.4  PCB推荐参数设置、层叠设置、板框的绘制及定位孔的放置	295
14.4.1  PCB推荐参数设置	295
14.4.2  PCB层叠设置	296
14.4.3  板框的绘制及定位孔的放置	298
14.5  交互式布局及模块化布局	298
14.5.1  交互式布局	298
14.5.2  模块化布局	298
14.5.3  布局原则	298
14.6  类的创建及PCB规则设置	299
14.6.1  类的创建及颜色设置	299
14.6.2  PCB规则设置	300
14.7  PCB扇孔	303
14.8  PCB的布线操作	304
14.9  PCB设计后期处理	304
14.9.1  3W原则	305
14.9.2  修减环路面积	305
14.9.3  死铜及尖岬铜皮的修整	305
14.9.4  回流地过孔的放置	306
14.10  本章小结	306
第15章　进阶实例：6层RK3576 AIoT主板的PCB设计	307
15.1  实例简介	307
15.2  结构设计	308
15.3  层叠结构推荐选择及阻抗控制	309
15.3.1  层叠结构推荐选择	309
15.3.2  阻抗控制	310
15.4  通用设计要求	311
15.4.1  走线宽度及过孔	311
15.4.2  3W原则、4W原则	311
15.4.3  20H原则	311
15.4.4  元件布局的规划	312
15.4.5  屏蔽罩的规划	312
15.4.6  铺铜完整性	312
15.4.7  散热处理	312
15.4.8  后期处理要求	313
15.5  PCB模块化设计	313
15.5.1  CPU模块的设计	313
15.5.2  PMU模块的PCB设计	315
15.5.3  存储器LPDDR4的设计	319
15.5.4  eMMC存储器模块的PCB设计要求	322
15.5.5  MIPI Camera摄像头的PCB设计	322
15.5.6  TF/SD Card的设计	324
15.5.7  USB接口布局与布线设计	325
15.5.8  LVDS接口的PCB设计	325
15.5.9  Audio音频模块的PCB设计	327
15.5.10  Wi-Fi/BT模块的PCB设计	328
15.5.11  千兆以太网接口的PCB设计	330
15.5.12  HDMI的PCB设计	333
15.6  RK3576 AIoT主板的设计检查要点	335
15.6.1  结构设计部分的设计检查要点	335
15.6.2  硬件设计部分的设计检查要点	335
15.6.3  EMC设计部分的设计检查要点	336
15.7  本章小结	336

前言
为什么需要本书
随着5G通信、人工智能、物联网等技术的飞速发展，电子产品的集成度与复杂度呈指数级增长。PCB（印制电路板）设计已不再是简单的“连连看”，而是融合了信号完整性、电磁兼容、热管理、可制造性等多维度的系统工程。在这一背景下，掌握一款强大、高效且灵活的EDA工具，已成为现代电子工程师的核心竞争力。
KiCad作为开源EDA领域的旗帜，凭借其免费、开放、功能强大且迭代迅速的特点，正被全球超过65%的硬件创客和众多顶尖科研机构（如欧洲核子研究组织、美国国家航空航天局）采用，其9.0系列版本更是引入了智能差分对优化、三维层叠架构、机器学习驱动的布线引擎等革命性功能，性能足以媲美甚至超越商业软件。然而，许多工程师，特别是初学者，在从零开始学习KiCad时，往往面临学习曲线陡峭、缺乏系统化指导、难以将理论应用于实践的困境。
本书的定位与特色
本书正是为解决上述困境而生的。编著者以实战为核心，力求打造一本读者“看得懂、学得会、用得上”的KiCad 9.0速成宝典。
紧跟前沿，版本最新：本书基于成书时的最新版本KiCad 9.0.4编写，深度解析了其8项核心升级功能，确保读者学到的是最新的技术。
系统全面，流程闭环：遵循“工程创建→库开发→原理图设计→PCB布局布线→生产输出”的标准工业流程，构建了完整的知识地图。
案例驱动，实战为王：精心设计了3个横跨2层、4层到高性能计算平台的实例，将知识点融入具体项目，让读者在实践中真正掌握设计精髓。
经验分享，规范先行：书中融入了一线工程师在实际项目中必备的设计规范、经验技巧与行业标准，帮助读者从一开始就养成良好的设计习惯。
与时俱进，解决痛点：专门介绍了华秋助手、AI?辅助、模块复用、不同?EDA?软件（Altium Designer、PADS、Allegro）文件互转等高效技巧，直击工程师日常工作中的痛点。
本书由活跃在EDA产业一线及交叉学科领域的资深专家团队倾力打造：郑振宇（凡亿教育创始人，高速PCB设计专家）、洪俊教授（IEC特聘专家，微波光子学与高速光通信领域学者）、周浩老师（凡亿教育资深PCB设计导师）分别从工程实战、理论支撑与教学转化3个维度保障了本书的专业性和可读性；孔英戈正高级工程师（衡阳市市场监督检验检测中心党总支书记、主任，长期从事检验检测与质量管理技术工作）参与了部分章节的编写，为书中的设计规范、可制造性及质量控制相关内容提供了权威的工程视角；胡庆翰先生（深圳华秋智联股份有限公司EDA与AI技术负责人）参与了本书的审校与部分编辑工作，为KiCad新功能解析及AI辅助设计提供了前瞻性技术视野。此外，本书的策划与推进还得到了深圳市凡亿技术开发有限公司和深圳华秋智联股份有限公司的大力支持，在此深表感谢。
本书的结构与学习建议
本书分为以下三大部分。
第1～5章：重点讲解KiCad 9.0的安装配置、工程管理、符号库的创建和原理图设计。建议零基础读者按顺序进行学习，打好坚实基础。
第6～11章：深入讲解封装库设计、布局布线、规则设置、DRC和生产输出。这部分是PCB设计的核心，需要反复实践。
第12～15章：介绍高级设计技巧与3个完整实例。读者可根据自身需要进行选择性学习，通过完整的项目将前面的知识融会贯通。
致谢与读者服务
本书的编写离不开凡亿教育团队的支持和众多开源社区贡献者的努力，在此一并表示衷心的感谢。
由于编著者的水平和时间所限，书中难免有疏漏之处，恳请广大读者批评指正。为了方便读者学习，本书所有实例源文件、配套教学视频及编著者积累的设计资源均可联系编著者获取，欢迎读者与编著者进行技术交流，共同进步。
希望本书能成为您通往专业电子设计之路的良师益友，助您“驾驭”KiCad，释放创造力。

编著者
2026.5

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