news 2026/2/26 11:20:48

嘉立创EDA画PCB教程之多页原理图设计:结构化项目实践

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张小明

前端开发工程师

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嘉立创EDA画PCB教程之多页原理图设计:结构化项目实践

嘉立创EDA实战:用多页原理图打造结构化PCB项目

你有没有经历过这样的时刻?打开一张密密麻麻的原理图,满屏飞线像蜘蛛网一样交错,想找一个信号路径得花十几分钟;或者团队协作时,两个人同时改同一张图,结果互相覆盖了修改。更别提后期维护——换个项目复用电源电路?不好意思,得从头再画一遍。

这不是个例。随着智能硬件、物联网设备越来越复杂,单页原理图早已不堪重负。而真正专业的做法,是把整个系统拆解成模块,像搭积木一样组织设计。这就是我们今天要深入探讨的主题:在嘉立创EDA中实现真正的结构化多页原理图设计

这不仅是一次工具操作的教学,更是一场工程思维的升级。


为什么你需要放弃“一张图画到底”的习惯?

先说结论:当你的项目超过50个元件或涉及3个以上功能模块时,就应该考虑使用多页原理图

我曾参与过一款工业级传感器网关的开发,初期为了赶进度用了单页设计。结果呢?原理图加载要8秒,ERC检查报出47个警告但根本找不到源头,最后打板发现有两处关键电源没连上——返工一次成本接近3000元。

反观后来我们重构为多页结构后,同样的功能,四个人并行开发三天完成,首次打板即成功。

问题不在器件选型,也不在PCB布线技巧,而在设计方法论本身

嘉立创EDA作为国产免费EDA中的佼佼者,其对层次化设计的支持已经非常成熟。但很多人只是“会用”,却没真正理解背后的设计逻辑。接下来,我们就以一个真实案例为引,带你一步步构建可复用、易维护、专业级的多页项目。


拆解系统:从“乱麻”到“树状结构”

假设我们要做一个基于STM32的智能家居主控板,包含以下功能:

  • 主控单元(STM32F4 + 晶振 + 复位)
  • 电源管理(AC-DC转12V,再降压至5V和3.3V)
  • 通信接口(Wi-Fi/BLE双模模块、RS485、CAN)
  • 传感器采集(温湿度、光照、PM2.5)
  • 调试与下载(SWD + UART)

如果把这些全塞进一页?恭喜你,得到一张“电子艺术画”。

但我们选择另一种方式:按功能边界划分模块

+------------------+ | Top Sheet | | (系统框图) | +------------------+ | +--------------------------------------------------+ | | | | | +------v-----+ +---v------+ +----v----+ +-----v-----+ +--v-------+ | MAIN_MCU | | POWER | | COMM | | SENSORS | | DEBUG | | STM32最小系 | | 稳压电路 | | 接口模块 | | 采集前端 | | 接口 | +------------+ +----------+ +---------+ +----------+ +---------+

每一模块独立绘制,顶层只负责连接关系。这种“总—分”结构,就是层次化设计的核心。

📌关键认知:顶层图不放元器件,它只是一个“地图索引”。所有具体电路都在子页里实现。


实战第一步:搭建项目骨架

打开嘉立创EDA,新建一个项目,命名为SmartHome_Gateway_v1

1. 创建顶层图纸

  • 新建一张原理图,重命名为top_sch.sch
  • 清空内容(不放任何芯片)

2. 添加模块符号(Hierarchical Block)

点击左侧工具栏的「Hierarchical Block」,依次添加五个模块:
-MAIN_MCU
-POWER_SYS
-COMM_MODULE
-SENSOR_HUB
-DEBUG_PORT

⚠️ 注意命名规范:全部大写+下划线,避免中文和空格。这是防止网络解析失败的第一道防线。

3. 关联子图纸

右键每个模块 → “设置源文件” → 创建对应的.sch文件:
-main_mcu.sch
-power_sys.sch
- …以此类推

此时你会发现,每个 Hierarchical Block 下方自动生成了“Sheet Entry”——这些就是该模块对外暴露的接口引脚。


实战第二步:定义模块接口与电气连接

现在进入子页,开始真正“干活”。

power_sys.sch为例:

放置稳压电路

  • 添加 LM2596(12V→5V)、TPS76333(5V→3.3V)
  • 输入端接VIN,输出分别标记为+5V+3V3
  • 所有地线统一命名为GND

使用 Port 定义对外输出

点击工具栏「Port」,在+5V+3V3GND上各添加一个输出型端口(Direction: Output)。

保存后回到顶层图,你会看到POWER_SYS模块上的 Sheet Entry 自动更新出了这三个引脚!

同理,在main_mcu.sch中给 VDD 引脚添加名为+3V3的输入型 Port。

连接两个模块

回到顶层图,用导线将POWER_SYS+3V3连接到MAIN_MCU+3V3

不需要手动连线?也可以!

只要你确保两个子页中的网络标签名称完全一致(大小写敏感!),嘉立创EDA会自动识别为同一个网络。比如都在各自页面打上+3V3标签,编译后就会合并成全局网络。

💡 小技巧:对于电源、地这类全局信号,推荐使用“同名网络标签”方式;对于数据/控制信号,建议显式连线+端口声明,更清晰可控。


编译与检查:别跳过这一步!

点击菜单栏「工具 → 电气规则检查(ERC)」。

常见错误提示有哪些?

错误类型可能原因解决方案
Unconnected Port模块接口未连接回到顶层补连线
Duplicate Net Name同一网络出现不同电压源检查是否有冲突供电
Floating Input输入引脚悬空加上拉/下拉电阻或确认是否遗漏连接

我见过最离谱的一次:某工程师把+3V3写成了+3.3V,导致MCU没供电还不知道哪儿错了。所以——命名必须严格统一

只有当 ERC 显示“无错误、无警告”时,才说明你的电气连接是完整的。

然后点击「编译项目」,生成全局网表(Global Net List)。这个文件才是后续导入PCB的“金标准”。


转入PCB:所有模块一次性导入

点击右上角「切换到PCB」按钮。

奇迹发生了:所有五个子页里的元器件,全部被导入到PCB编辑器中,且飞线连接完整!

但这并不意味着可以直接布线。你需要做的是:

1. 按物理布局重新规划区域

  • 把 RF 模块(Wi-Fi/BLE)放在边缘
  • 传感器前端远离数字噪声源
  • 电源部分靠近接插件入口

2. 使用“Room”功能隔离模块

在PCB中,你可以为每个模块创建一个 Room(矩形区域),右键 → 「放置 → Room」,然后拖动元器件归位。

这样做的好处是:
- 视觉上分区明确
- 后期调整时不会误移其他模块
- 支持批量操作(如一键锁定某个模块)

3. 设置优先级布线

先处理高速信号(如SPI、UART),再搞定电源走线,最后整理地平面。

记住一句话:原理图决定“能不能通”,PCB决定“好不好用”


高阶技巧:让你的设计真正“活”起来

掌握了基础流程之后,下面这些经验能让你事半功倍。

✅ 模块复用:建立自己的“电路模板库”

做完一次电源电路,别让它沉睡。可以将其保存为“模板项目”,下次新项目直接复制power_sys.sch即可。

我在公司内部就维护了一个Standard_Circuits库,包含:
- 典型 LDO 电路
- RS485 隔离方案
- SWD 下载接口
- EEPROM 存储电路

新人入职三天就能上手画板,靠的就是这套可复用模块体系。

✅ 协同开发:云端分支管理真香

嘉立创EDA支持多人实时协同编辑。但在实际团队中,我们采用“子页锁定+版本快照”策略:

  • A负责主控,独占main_mcu.sch
  • B负责电源,只改power_sys.sch
  • 每日下班前提交一次“历史版本”快照

一旦出问题,立刻回滚到昨天的状态,不影响整体进度。

✅ 文档化设计:加注释不是形式主义

很多人嫌麻烦,不写注释。但半年后自己回头看都懵。

建议每张子页顶部加一个文本框,写清楚:

设计者:张工 日期:2025-04-05 参考规格书:TPS76333-D.pdf Rev.D 注意事项:输出电容需≥10μF低ESR陶瓷电容

这不仅是给别人看的,更是给未来的你自己留的“救命线索”。


常见坑点与避坑指南

❌ 坑1:网络标签拼写错误

3V3vs3.3Vvs+3V3vsVCC_3V3—— 看似都能懂,但在EDA眼里就是四个不同的网络。

秘籍:制定团队命名规范,并严格执行。
- 电源:+5V,+3V3,+1V8
- 地:GND,AGND,PGND
- 时钟:CLK_25M,RTC_XTAL
- 控制信号:RST_N,CS_SPI1

❌ 坑2:端口方向设错

把输出设成输入,可能导致仿真异常或ERC报错。

秘籍:养成习惯——凡是往外送信号的,一律设为 Output;接收外部信号的,设为 Input;双向IO设为 I/O。

❌ 坑3:忘记编译就切PCB

有时改完子页没点“编译”,直接切PCB,结果发现某些连接没生效。

秘籍:建立 checklist:
- [ ] 所有子页完成绘制
- [ ] 执行ERC无警告
- [ ] 点击“编译项目”
- [ ] 查看网表生成成功提示
- [ ] 切换到PCB


为什么说这是通往专业硬件工程师的必经之路?

因为多页原理图的本质,不是“把图分成几张”,而是思维方式的转变

思维模式单页设计多页结构化设计
设计视角自底向上自顶向下
协作方式串行开发并行协作
维护成本高(牵一发而动全身)低(局部可替换)
技术积累零散不可复用模块资产化

当你能把一个复杂系统抽象成几个黑盒模块,并通过标准化接口连接起来时,你就已经具备了系统架构师的雏形。

而这套方法,在嘉立创EDA上完全可以零成本实现。


最后一点思考:未来还会怎么变?

嘉立创EDA仍在快速迭代。我期待以下几个方向的增强:

  • AI辅助模块识别:上传旧项目,自动推荐可复用模块
  • HDL集成支持:FPGA逻辑也能作为模块嵌入顶层图
  • 信号完整性预判:在原理图阶段提示潜在阻抗匹配问题
  • BOM智能归并:跨页相同器件自动合并,减少采购错误

那一天到来时,“嘉立创eda画pcb教程”将不再只是教人画图,而是指导如何进行系统级电子设计

但现在,我们可以先走好第一步:把每一张原理图,都当作可传承的技术资产来对待。

如果你正在学习硬件开发,不妨从下一个项目开始,尝试用多页结构重新组织你的设计。哪怕只是一个简单的LED驱动板,也可以拆成“电源”和“负载”两个模块练手。

毕竟,优秀的工程师,从来不只是会画线的人,而是懂得如何让复杂变得有序的人。

你在实践中遇到过哪些多页原理图的难题?欢迎留言交流。

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