Herramientas

Introducción

En este documento se pretenden describir las herramientas que puedan ser utilizadas para el desarrollo de hardware libre. Entre los cuales hay simuladores de circuitos digitales, simuladores de circuitos análogos y digitales, amplificadores, pero para efectos de este documento para el diseño de fotolitos para generar placas de circuito impreso.

Conceptos Básicos

Como recomendación es bueno considerar los siguientes términos básicos para la comprensión del contenido que sigue.

PCB Printed Circuit Board / Circuito Impreso Ver enlace
VLSI Very Large Scale Integration / Integración en escala muy grande. Ver enlace
VHDL Acrónimo que representa la combinación de VHSIC y HDL Ver enlace
HDL Hardware Description Language / Lenguaje de Descripción de Hardware Ver enlace
ASIC Application-Specific Integrated Circuit / Circuito Integrado para Aplicaciones Específicas Ver enlace
FPGA Field Programmable Gate Array / ¿? Ver enlace
CPLD Complex Programmable Logic Device / Dispositivo Complejo Logico Programable Ver enlace
Microprocesador Circuito Integrado que contiene todos los elementos de una CPU Ver enlace
CPU Central Processor Unit / Unidad Central de Procesamiento Ver enlace
Microcontrolador Circuito Integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S Ver enlace

EDA para diseño PCB con Licenciamiento Libre
Tabla Resumen de Herramientas para diseño PCB.

Aplicación Schematic Layout Auto-placement Auto-route Ground-planes Power-planes Checking 3D Modeling Plataforma Licencia
gEDA X X - X X X X - Linux, Mac OS X GPL
PCB

- X - X - X - - Linux GPL
Kicad X X X X X X X X Linux, Windows, FreeBSD, Solaris GPL
XCircuit X - - - - - - - UNIX, Linux, Windows GPL
EAGLE X X - X X X - - Linux, Windows, Mac OS X

Freeware y Privativo

Kicad

Herramienta de código abierto para la creación de esquemas electrónicos y circuitos impresos.
La suite Kicad es un conjunto de cuatro programas y un gestor de proyectos para realizar circuitos electrónicos:

Eeschema

Permite la creación de esquemas simples o en jerarquía (multi-hoja), el control de reglas eléctricas (ERC) y generar netlists para PcbNew, así como para la simulación con Spice.

PcbNew

Herramienta de realización de circuitos impresos que trabaja con 1 a 16 capas de cobre más 12 capas técnicas (máscaras de soldadura) y genera automáticamente todos los documentos necesarios para realizar los circuitos (ficheros GERBER de fototrazado, taladrado y colocación de componentes), así como los ficheros de trazado PostScript para realizar prototipos. Pcbnew permite visualizar los circuitos y los componentes en 3 dimensiones (utilizando OpenGL).

Gerbview

Permite la visualización de documentos generados en formato GERBER (documentos de fototrazado).

Cvpcb

Utilidad de selección de las huellas físicas de los componentes electrónicos utilizados en el esquema.

Kicad

Gestor de proyectos que permite seleccionar un proyecto y abrir la herramienta deseada (Eeschema, PcbNew, etc.).
Es una aplicación ideal para cualquier persona que desee crear circuitos impresos, simples o complejos.
Junto con Kicad se proporcionan otros programas de código abierto:

Wyoeditor

Editor de textos utilizado para ver informes basado en Scintilla y wxWidgets.

Wings3D

Modelador 3D para los módulos de Pcbnew. Se entiende por hardware libre aquel cuyo código fuente está disponible de forma tal que ofrezca: libertad de uso, de estudio y modificación, de distribución, y de redistribución de las mejoras.

Otros datos de Kicad

  • El wiki para este proyecto puede encontrase en: http://kicad.sourceforge.net/
  • Pagina del autor original: http://www.lis.inpg.fr/realise_au_lis/kicad/
  • Para detalle de como descargar librerias, simbolos y footprints en: http://www.kicadlib.org
  • Para construir Kicad desde el codigo (source) y otras preuntas para el equipo de desarrollo kicad-devel en: http://groups.yahoo.com/group/kicad-devel
  • Para usuario en español, vea http://groups.google.com/group/kicad-users-es?hl=es

gEDA

El proyecto gEDA ofrece herramientas de software libre para el desarrollo de aplicaciones electrónicas. Incluye captura desde esquema (captura esquemática) usando “gschem”, director de atributos “gattrib”, lista de materiales, lista de nodos (netlist) en 20 formatos “gnelist”, simulación análoga y digital “ngspice”, “gnucap”) y circuitos impresos en tarjetas (PCB del acrónimo en inglés Printed circuit board)
gEDA es una suite GPL de herramientas de automatización de diseño electrónico. Estas herramientas se utilizan para el diseño de circuitos electrónicos, esquemas, simulaciones, prototipos y para producción. Actualmente, el proyecto gEDA ofrece una madura suite de software libre para aplicaciones de diseño de la electrónica, incluidos los esquemas, atributo de la gestión, la lista de materiales (BOM), netlisting en más de 20 formatos de netlist, analógicas y digitales de simulación, y la tarjeta de circuitos impresos (PCB).
El proyecto gEDA empezó debido a la falta de herramientas EDA libres para UNIX. Las herramientas que se están desarrollando principalmente en GNU/Linux, es un esfuerzo considerable que se están haciendo para asegurar que gEDA se ejecuta en otras variantes de UNIX. Para una lista completa de herramientas de libre acceso.

Gattrib – Editor de atributos

Son archivos (esquemáticos), y crea una hoja de cálculo que muestra todos los componentes en filas, con el correspondiente componente atributos que se enumeran en las columnas. Permite al usuario añadir, modificar, borrar o componente fuera de los atributos de gschem y, a continuación, guardar el archivo.

Gerber Viewer (gerbv) – Visualizador de ficheros Gerbers

Es un visor de archivos Gerber. Gerber se generan a partir de los archivos PCB sistema CAD y enviada a los fabricantes de PCB como base para el proceso de fabricación.
Las diferentes capas de los PCB están separados en diferentes archivos. Gerbv puede cargar todos los archivos al mismo tiempo, a pesar de que no puede mostrar al mismo tiempo.

Gnetlist – Generación de Netlist

Toma como entrada gEDA/gaf .sch (esquemático) y el fichero .sym (símbolo) necesario y los convierte en netlists.

Gnucap – Simulador de circuitos

El principal componente es un simulador de circuitos de propósito general. Realiza DC no lineales y análisis transitorio, análisis de fourier, y análisis en AC. Compatible con Spice para los modelos de MOSFET (nivel 1-7), BJT, y el diodo se incluyen en esta versión.
A diferencia de Spice, el motor está diseñado para hacer cierto modo mixto de simulación. La mayor parte del código está en el lugar para el futuro apoyo del evento impulsado por la simulación analógica, y de varias tasa de simulación.

Gschem – Captura Esquemática

Es la herramienta de captura esquemática que forma parte de gEDA. El único propósito es facilitar la entrada de los componentes/circuitos de forma gráfica.

Gsymcheck – Inspector

Es el inspector de símbolos del sistema gEDA/gaf.

GTKWave – Generador de ondas

Es una generador/visualizador de onda digital para examinar la salida de varios simuladores digitales (como Icarus Verilog, por ejemplo). Puede leer VCD, EVCD, LXT, y formatos de salida Synopsis.

Gwave – Visor de formas de ondas

Su propósito es para ver los datos analógicos, como la salida de simulaciones Spices.

Icarus Velirog – Compilador Verilog

Incluye un parser que analiza Verilog (más extensiones) y genera una netlist interno. El netlist se pasa a los diversos pasos de procesamiento que transformar el diseño más formas mas óptimas/prácticas, y luego pasó a un generador de código de producto final. Los pasos de procesamiento y el código son seleccionados por generador de línea de comandos.

Ngspice – Simulador mixed-level/mixed-signal.

Es un simulador basado en tres paquetes de software de código abierto: Spice3f5, Cider1b1 y Xspice.

PCB – Editor de trazado para circuito impreso

Es un interactivo editor de placas de circuitos impresos para el sistema de ventanas X11. PCB incluye un nido de ratas función, la regla de diseño de cheques, y pueden proporcionar estándares de la industria RS-274-X (Gerber), NC taladrado, y centroide de datos (XY datos) para su utilización en la producción de la junta de proceso de fabricación y montaje. PCB ofrece características de gama alta, como un autorouter y rastrear optimizador que puede reducir considerablemente el tiempo de diseño.

Symbol – Generación de librerias de componentes

Esquema símbolos son una representación abstracta de la física componentes utilizados en los circuitos electrónicos. Un componente físico puede ser un circuito intergado (IC), un dispositivo pasivo (como un resistor), un dispositivo activo (como un diodo o transistor), etc. En el fondo es un símbolo de la representación de la componente en una hoja esquemática.
gEDA/gaf incluye una biblioteca de más de 1400 símbolos. El formato de archivo de los símbolos son fáciles de entender en formato ASCII y es exactamente el mismo formato de archivo como archivos de esquema.

Tclspice

Es una versión mejorada de Berkeley Spice diseñado para ser utilizado con el lenguaje scripting Tcl/Tk. El proyecto es de código abierto (licencia BSD) y se basan en el código fuente de NG-Spice con muchas mejoras adicionales.

Vbs – Simulador Verilog

Esta es la versión púbilca de Verilog Behavioral Simulador. Verilog es un Lenguaje de Descripción de Hardware usado mayormente en el diseño y de simulación de circuitos digitales . Este programa es una simple implementación de un simulador de Verilog. VBS trata de aplicar todas las construcciones de Verilog sintetizable, pero aún permite probar complejos vectores de prueba para la simulación.

EAGLE

En tres versiones disponibles, EAGLE Light Edition es un Freeware que puede ser usado gratuitamente pero tiene limitaciones como:

  • Circuito impreso no puede ser mas grade a 100x80mm (4 x 3.2 pulgadas).
  • Solo se pueden hacer trabajo arriba y debajo de la tarjeta sin posibilidad de colocar capas intermedias.
  • El editor de esquematicos solo puede crear una hoja por proyecto.

La segunda versión, EAGLE Standard tambien con limitaciones en espacio de hasta 160x100mm y cuatro capas a un costo que van desde los $199 hasta los $796 y la version EAGLE Professional sin limitaciones en diseño en costos desde los $399 hasta los $1596.
Una de las ventajas de EAGLE es que es una herramienta en que se pueden desarrollar circuitos y librerias de manera simple en una aplicación centralizada.

Herramientas de Simulación de Circuitos Análogos y Digitales

KTechLab

Es una aplicación para GNU/Linux de licenciamiento CC-GNU GPL que proporciona un potente entorno para el diseño de circuitos eléctricos y de microcontroladores. Incluye la simulación de distintos componentes (lógicos, integrados, lineales, no-lineales y reactivos), simulación y depuración de microcontroladores PIC a través de gpsim, y posee lenguajes de alto nivel complementarios: Cuadros de flujo y Microbe.

Osiloscopio

El osiloscopio de KTechlab puede mostrar información tanto como el voltaje o la corriente como booleana (la cual se muestra hasta una velocidad de un millón de puntos por segundo). El zoom es suave y en el maximo ocho millones de pixeles son mostrados por segundo.
Simulación Lógica: La simulación lógica es rápida y tiene la capacidad de soportar muchos componentes lógicos. Actualmente KTechlab soporta:

  • Puertas Lógicas: AND, NAND, OR, NOR, XOR, XNOR, Inversor, Buffer
  • Botón de entrada e indicador de salida.
  • Entrada de reloj
  • Flip-Flops (JK, RS y D-type)
  • BCD to seven-segment display
  • Contador binario de 4(cuatro) bits
  • Multiplexador y demultiplexador
  • Sumador
  • Conversor A/D y D/A
  • RAM con dimensiones configurables
  • Comparador de magnitudes

El número de entradas de las puertas lógicas es ajustable. La simulación lógica es capaz de actualizarse un millón de veces por segundo, permitiendo a la entrada de reloj ser capaz de generar un pulso con dos microsegundos por intervalo.
Interacción con el hardware
Los puertos paralelo y serial de la computadora pueden ser conectados directamente a un circuito por medio de los componenentes correspondientes a cada uno de ellos.
Mayor información en español en http://es.wikipedia.org/wiki/KTechlab o en la web principal del proyecto en http://ktechlab.org/

Programación

  • Microbe: Compila programas en un lenguaje diseñado para KTechlab diseñado para cuadros de flujo para microcontroladores PIC.
  • Cuadros de Flujo: Techlab permite diseñar cuadros de flujo para microcontroladores PIC y trensformarlos en código Microbe, ensamblador o hexadecimal.
  • Ensamblador: KTechlab provee integración con gputils para rápido ensamblaje y prueba de un programa.

Herramientas CAD para el desarrollo de Circuitos Integrados

Alliance VLSI CAD

www-asim.lip6.fr/recherche/alliance/
Alliance es una herramienta CAD libre y librerias portables para el diseño VLSI. Este incluye un compilador VHDL y simulador, herramientas de síntesis lógica, y herramientas de auto colocación y ruta. Un conjunto completo de bibliotecas CMOS incorporado. Alliance es el resultado de 20 años de esfuerzo en el departamento de ASIM del Laboratorio LIP6 en el Pierre et Marie Curie University (Paris VI, France). Alliance se ha utilizado para proyectos de investigación, como ejemplo el microprocesador StaCS superscalar de 875.000 transistores y el IEEE Gigabit HSL Router de 400.000 transistores.
El sistema Alliance VLSI CAD es software libre, código fuente y librerías de celdas están libremente disponibles bajo la Licencia Pública General de GNU (GPL).

Herramientas para desarrollo de codigo FPGA

Xilinx™ ISE WebPACK™

Es una herramienta libre pero no opensource, software multiplataforma entre estos Linux (Red Hat Enterprise Linux 3, 4, o 5 WS 32-bit solamente), Windows y Solaris.
ISE™ WebPACK™ es la solución descargable para diseño FPGA y CPLD ofreciendo síntesis HDL y simulación, implementación, montaje de dispositivo, y programación JTAG. ISE WebPACK proporciona las herramientas de proporcionar acceso instantáneo a las características ISE y funcionalidad sin costo alguno. Xilinx ha creado una solución que permite conveniente la productividad al proporcionar una solución de diseño que está siempre actualizado con la descarga libre de errores y único archivo de instalación.

Dispositivos Soportados
  • Virtex™-5 LX, LXT
  • Virtex-4 LX, SX, FX
  • Virtex-II Pro
  • Virtex-II
  • Virtex-E
  • Spartan™-3A DSP
  • Spartan-3A, 3AN
  • Spartan-3, 3E
  • Spartan-II, IIE
  • XC9500
  • CoolRunner™-II, XPLA3
Key Features
  • A free, downloadable PLD design environment for both Microsoft Windows and Linux!
  • The industry’s fastest timing closure with Xilinx SmartCompile technology
  • All the tools and features of ISE Foundation, including the Xilinx CORE Generator™ system and FPGA Editor
  • The easiest, lowest cost way to get started with the industry leader for price and performance
  • Support for Xilinx industry leading CPLD and FPGA families, including the Virtex-5 Family of platform FPGAs
  • Fmax technology, an industry-unique combination of capabilities that solve logic engineers´ number 1 design challenge – timing closure
  • Easily upgradeable to ISE Foundation from the Xilinx Online Store

Herramientas para desarrollo con Microcontroladores

Tabla Resumen de Herramientas IDE para MCU y DSC.

Aplicación 8bits 16bits 32bits Compatible Plataforma Licencia
Arduino

X - - 8 bits (ATMEGA8 y ATMEGA168) Linux, Windows, Mac GPL
Piklab X X - 8 bits (PIC10, PIC12, PIC18 y PIC18)
16 bits (PIC24F, PIC24H, dsPIC30)
Linux, Windows GPL
Pikdev X - - 8 bits (PIC10, PIC12, PIC18 y PIC18) Linux GPL

Arduino

http://www.arduino.cc/

¿?

Piklab

http://piklab.sourceforge.net/

Piklab es un Entorno de Desarrollo Integrado ó Integrated Development Environment (IDE) para aplicaciones basadas en microcontrolador Microchip PIC y dsPIC similar al entorno MPLAB IDE. Se complementa con varios compiladores y herramientas en ensamblador (como gputils, sdcc, c18) y con el simulador GPSim. Este soporta los programadores mas comúnes (serial, paralelo, ICD2, Pickit2, PicStart+), el depurador ICD2 y varios bootloaders (Tiny, Pickit2 y Picdem).

Características de la versión 0.15.2

Compilación
  • Compilado, ensamblado, y vinculado (linking) con:
    • Utilidades GNU PIC y Compilador C para dispositivos pequeños (Small Device C Compiler)
    • Herramientas MPLAB C30
    • Compiladores PICC (PICC-Lite, PICC, y PICC-18).
    • Compilador MPLAB C18.
    • Compiladores JAL y JALV2.
    • Compiladores BoostC, BoostC++, y BoostBasic.
    • Compilador CCS.
    • Compilador MPC.
    • Compilador CC5X
  • Manegador de Proyectos
  • Desensamblado para algunas herramientas.
Programación
  • Lee, programa, verifica y borrar todo el dispositivo o sólo determinados rangos de memoria.
  • Programadores “directos” (serial o paralelo) para microcontroladores simple, de medio rango, mayoría de dispositivos 18F, y EEPROM 24C.
  • ICD1 (no está)
  • ICD2 (serial y USB) con cargador automatico de firmware.
  • PICkit1 (soporta reconfiguración de osccal).
  • PICkit2 solo con firmware version 1.x (soporta reconfiguración de osccal y cargador de firmware).
  • PicStart+ (Dispositivos 18F no sorportados).
  • Tiny Bootloader, Pickit2 bootloader, y Picdem FUSB bootloader.
Depuración
  • Depuración ICD2 para algunos dispositivos 16F (16F87X y 16F7X7) y todos los dispositivos 18F.
  • Simulador GPSim.
  • Correr, detener, paso a paso, y puntos de parada simples.
  • Contador de programa y puntos de parada en editor de código (cuando el lista desensamblada está disponible).
    Leer, visualiza y escribe en registros
Herramientas
  • Vista de información de dispositivo: Pines IO, rango de operación, DIP layout (para algunos dispositivos).
  • Editor de archivos Hex para todos los dispositivos nuevos (probado solamente con formato inhx32).
  • Cálculo de Checksum (soporte parcial).
  • Visualización de registros: Muestra registros disponibles.
  • Generador de bits de configuración para algunas compiladores (gpasm, SDCC, y PIC30): Soporte parcial.
  • Generador de codigo de ejemplo para algunos compiladores (gpasm, SDCC, y ASM30): Soporte parcial.
Utilidades en linea de comando (Command-line Utilities):

Puede ser compilado con Qt solamente (version 3 o 4); disponible para Windows.

  • piklab-prog: para programar y depurar con modo interactivo opcional.
  • piklab-hex: para manipular archivos HEX (verificar, info, reparar, y comparar).
  • piklab-coff: para visualizar archivos COFF (info, variables, secciones, simbolos, lineas) y librerías (info, simbolos)

Pikdev

http://pikdev.free.fr/

PiKdev es un simple entorno gráfico para el desarrollo de aplicación para microcontroladores PIC.
Actualmente para la version 0.9.2 soporta lenguaje ensamblador y lenguaje C para algunos dispositivos PIC18.
PiKdev esta desarrollado en lenguaje C++ para Linux y está basado para el entorno KDE.

Distribuciones

EDApiX – Linux for Electronic Engineering, (Linux para Ingenieros Electrónicos)

http://www.vlsilab.polito.it/EDApiX/, http://www.vlsi-design.net/2008/01/27/what-is-edapix/
EDApiX es una distribución Linux basada en Knoppix. El objetivo de la distribución es proporcionar medio de trabajo preconfigurado con un conjunto de fuentes abiertas, libremente distribuibles para el diseño electrónico. Se trata de una distribución “Live” y es compatible con todos los equipos y herramientas libres comunes presentes en una distribución linux.
El objetivo de esta distribución es para Estudiantes de Ingeniería Electrónica y Diseñadores Electrónicos, que tambien incluye mucho software de uso científico.
Desarrollado por el VLSI LAB of Politecnico di Torino, Italia
Se concentra en los temas relacionados con el trabajo diario en dichas áreas, tales como:

  • Diseño Electrónico:
    • ASIC-FPGA (VHDL,Verilog)
    • Simulador de Circuitos (Spice)
    • Diseño PCB (CAD)
    • VLSI (Layout)
    • Sistemas Embebidos, empotrados o incrustados (Embedded System) {Cross Compile}
  • Matematica:
    • Procesamiento Digital de Señales (Digital Signal Processing)

  1. Hola mi nombres es francisco y me gustaria tener informacion sobre inversores y control de motores trifasicos

  2. francisco de casualidad revise esta pagina y vi tu comentario revisa cualquier libro de electrónica de potencia encontraras muy buena información sobre eso. ya que yo estoy realizando un inversor monofasico y he visto información referente a eso

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