KiCad 10 探秘（二）：PCB 引脚与门交换（Pin & Gate Swapping）

“该功能允许用户在PCB 设计阶段灵活调整引脚、逻辑门或通道的网表连接，以优化布线路径。完成网络交换后，通过“从 PCB 更新原理图”功能来同步变更，支持网络标签交换或直接修改原理图符号实例。”

在 PCB 设计中，我们经常遇到这样的情况：只要交换一下芯片两个引脚的网络，或者互换一下双运放的两个通道，走线就能瞬间顺畅，避免无数个过孔和绕线。KiCad 10将为我们带来这一功能。

今天我们就带大家抢先看一看这个功能到底怎么用，以及它背后的工作原理。先看两个操作的小视频：

什么是“引脚和门交换”？

简单来说，就是为了让 PCB 布线更轻松，允许用户交换与引脚或门（Gate）关联的网络。

在 KiCad 10 中，主要包括两种形式：

1.引脚交换 (Pin Swapping)：在同一个器件上，交换两个引脚的连接网络。

2.门/通道交换 (Gate/Channel Swapping)：针对多单元器件（如包含多个相同运放的芯片），交换不同的逻辑单元（Unit）。例如，将运放的 A 通道和 B 通道互换。

目前实现的是“无约束” (Unconstrained) 模式。这意味着 CAD 软件主要负责执行交换并进行最基本的结构检查（如引脚数量是否匹配），但具体的“兼容性”由用户自己决定，而不是依赖复杂的库规则。

PCB 编辑器中的操作

在 PCB 编辑器中，这个功能非常直观：

•交换焊盘网络：选中需要交换网络的焊盘，并点击右键选择“交换焊盘网络”，系统会直接交换相关的网络。

•交换门网络：对于门交换，系统会自动交换具有相同引脚数的单元。例如，如果你有一个 4 通道运放（A、B、C、D 门，每门 2 脚）和一个电源门（3 脚），系统允许 A、B、C、D 互换，但不会让你把运放门和电源门搞混。

•保持连接：如果原来的焊盘上已经连了走线，交换网络时，连在上面的走线网络也会跟着变。

从 PCB 反向更新原理图

这是该功能最核心的部分。KiCad 10 不会实时同步每一次交换，而是通过“从 PCB 更新原理图” (Update Schematic from PCB)功能来统一处理。

当你完成 PCB 上的交换后，回到原理图编辑器执行更新：

1.自动检测：原理图编辑器会对比当前的连接状态，自动检测出哪些引脚或门被交换了。

2.用户决策：系统会列出差异，让你决定如何处理这些变化。

注意，同步时需勾选“网络名称”选项

原理图处理的两种模式

当把 PCB 的交换同步回原理图时，KiCad 10 提供了两种处理方式，非常灵活：

1. 仅交换标签 (Pin/Gate Label Swapping)如果引脚只连接了标签（Label）或简单的导线加标签，系统可以直接交换标签的名字。这种方式不会修改符号本身。

2. 实际引脚/门交换 (Actual Pin/Gate Swapping)如果你选择了这种方式，原理图上的引脚或门会被物理移动。

•注意：为了不破坏你的元件库，这种操作会创建一个本地的、仅限当前原理图的符号副本 (Local, schematic-only copy)，库里的原始符号保持不变。

如果需要支持引脚的直接交换，还需要在偏好设置中勾选一下选项：

当前版本的限制

为了保持实现的简洁和稳定性，目前的开发策略中有一些限制，大家需要了解：

•仅限单个器件内：目前只能在同一个符号/封装内进行交换，不支持跨芯片交换（比如把芯片 A 的引脚换到芯片 B 上）。

•忽略区域 (Zones)：引脚交换时，连接的敷铜区域（Zones）会被忽略，不会跟着换网络。

•暂不支持外设交换：像单片机上交换两个 UART 端口这种“外设交换”需要更多的元数据支持，目前暂不包含在此次实现中。

总结

KiCad 10 的这项新功能将极大地提升布线效率。虽然它被称为“无约束”交换，但通过“从 PCB 更新原理图”这一流程，既保证了灵活性，又防止了原理图和 PCB 数据不同步的风险。对于引脚较多的 FPGA 或 MCU，这一功能大大提高了布线的灵活性。

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审核编辑 黄宇