“該功能允許用戶在PCB 設(shè)計階段靈活調(diào)整引腳、邏輯門或通道的網(wǎng)表連接，以優(yōu)化布線路徑。完成網(wǎng)絡(luò)交換后，通過“從 PCB 更新原理圖”功能來同步變更，支持網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽交換或直接修改原理圖符號實例。”

在 PCB 設(shè)計中，我們經(jīng)常遇到這樣的情況：只要交換一下芯片兩個引腳的網(wǎng)絡(luò)，或者互換一下雙運放的兩個通道，走線就能瞬間順暢，避免無數(shù)個過孔和繞線。KiCad 10將為我們帶來這一功能。

今天我們就帶大家搶先看一看這個功能到底怎么用，以及它背后的工作原理。先看兩個操作的小視頻：

什么是“引腳和門交換”？

簡單來說，就是為了讓 PCB 布線更輕松，允許用戶交換與引腳或門（Gate）關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。

在 KiCad 10 中，主要包括兩種形式：

1.引腳交換 (Pin Swapping)：在同一個器件上，交換兩個引腳的連接網(wǎng)絡(luò)。

2.門/通道交換 (Gate/Channel Swapping)：針對多單元器件（如包含多個相同運放的芯片），交換不同的邏輯單元（Unit）。例如，將運放的 A 通道和 B 通道互換。

目前實現(xiàn)的是“無約束” (Unconstrained) 模式。這意味著 CAD 軟件主要負責(zé)執(zhí)行交換并進行最基本的結(jié)構(gòu)檢查（如引腳數(shù)量是否匹配），但具體的“兼容性”由用戶自己決定，而不是依賴復(fù)雜的庫規(guī)則。

PCB 編輯器中的操作

在 PCB 編輯器中，這個功能非常直觀：

?交換焊盤網(wǎng)絡(luò)：選中需要交換網(wǎng)絡(luò)的焊盤，并點擊右鍵選擇“交換焊盤網(wǎng)絡(luò)”，系統(tǒng)會直接交換相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)。

?交換門網(wǎng)絡(luò)：對于門交換，系統(tǒng)會自動交換具有相同引腳數(shù)的單元。例如，如果你有一個 4 通道運放（A、B、C、D 門，每門 2 腳）和一個電源門（3 腳），系統(tǒng)允許 A、B、C、D 互換，但不會讓你把運放門和電源門搞混。

?保持連接：如果原來的焊盤上已經(jīng)連了走線，交換網(wǎng)絡(luò)時，連在上面的走線網(wǎng)絡(luò)也會跟著變。

從 PCB 反向更新原理圖

這是該功能最核心的部分。KiCad 10 不會實時同步每一次交換，而是通過“從 PCB 更新原理圖” (Update Schematic from PCB)功能來統(tǒng)一處理。

當(dāng)你完成 PCB 上的交換后，回到原理圖編輯器執(zhí)行更新：

1.自動檢測：原理圖編輯器會對比當(dāng)前的連接狀態(tài)，自動檢測出哪些引腳或門被交換了。

2.用戶決策：系統(tǒng)會列出差異，讓你決定如何處理這些變化。

注意，同步時需勾選“網(wǎng)絡(luò)名稱”選項

原理圖處理的兩種模式

當(dāng)把 PCB 的交換同步回原理圖時，KiCad 10 提供了兩種處理方式，非常靈活：

1. 僅交換標(biāo)簽 (Pin/Gate Label Swapping)如果引腳只連接了標(biāo)簽（Label）或簡單的導(dǎo)線加標(biāo)簽，系統(tǒng)可以直接交換標(biāo)簽的名字。這種方式不會修改符號本身。

2. 實際引腳/門交換 (Actual Pin/Gate Swapping)如果你選擇了這種方式，原理圖上的引腳或門會被物理移動。

?注意：為了不破壞你的元件庫，這種操作會創(chuàng)建一個本地的、僅限當(dāng)前原理圖的符號副本 (Local, schematic-only copy)，庫里的原始符號保持不變。

如果需要支持引腳的直接交換，還需要在偏好設(shè)置中勾選一下選項：

當(dāng)前版本的限制

為了保持實現(xiàn)的簡潔和穩(wěn)定性，目前的開發(fā)策略中有一些限制，大家需要了解：

?僅限單個器件內(nèi)：目前只能在同一個符號/封裝內(nèi)進行交換，不支持跨芯片交換（比如把芯片 A 的引腳換到芯片 B 上）。

?忽略區(qū)域 (Zones)：引腳交換時，連接的敷銅區(qū)域（Zones）會被忽略，不會跟著換網(wǎng)絡(luò)。

?暫不支持外設(shè)交換：像單片機上交換兩個 UART 端口這種“外設(shè)交換”需要更多的元數(shù)據(jù)支持，目前暫不包含在此次實現(xiàn)中。

總結(jié)

KiCad 10 的這項新功能將極大地提升布線效率。雖然它被稱為“無約束”交換，但通過“從 PCB 更新原理圖”這一流程，既保證了靈活性，又防止了原理圖和 PCB 數(shù)據(jù)不同步的風(fēng)險。對于引腳較多的 FPGA 或 MCU，這一功能大大提高了布線的靈活性。

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審核編輯 黃宇