AD学习笔记——以AD23为例绘制STM32最小系统

AltiumDesigner23绘制STM32最小系统板的教程

咕哎

2243人浏览 · 2025-03-28 14:31:20

咕哎 · 2025-03-28 14:31:20 发布

一、工程的建立及文件的添加

二、原理图的绘制(1)：元件的添加及放置

三、原理图的绘制(2)：各类标注符号的添加

四、原理图的绘制(3)：元件封装的添加及原理图的编译

五、PCB板的绘制(1)：PCB文件的添加及元件的导入

最近学习去B站上学习了一下AltiumDesigner绘制PCB板的方法，鉴于本人经常健忘，而且长时间不用后会忘得七七八八，所以就对视频内容做了个笔记，一是方便自己回顾绘板操作，二是分享给大家供学习参考。下面的笔记主要针对新手入门，使用的AltiumDesigner23作为绘制软件，记录了绘制一块STM32最小系统板的主要过程，在描述视频操作的基础上加上了一些自己的理解。笔记中只列出了一些软件绘板的关键步骤，没有涉及具体的PCB设计及元件摆放，有条件的话还是推荐大家去看一下UP主的视频。
Altium Designer 1小时（貌似不够）速成（可能不止一小时*~* 但我觉得仨小时肯定够了---来自up猪的自信!!）_哔哩哔哩_bilibiliAltium Designer 1小时（貌似不够）速成（可能不止一小时*~* 但我觉得仨小时肯定够了---来自up猪的自信!!）共计12条视频，包括：介个分P建议跳过，没啥重要内容，如果你后面遇到问题了再看也不迟、AD_1 建立工程文件、AD_2 原理图绘制等，UP主更多精彩视频，请关注UP账号。https://www.bilibili.com/video/BV17E411x7dR?spm_id_from=333.788.videopod.episodes&vd_source=37703f04d7f97d83687c9e950f218ba7

一、工程的建立及文件的添加

1、新建工程：

建立工程是绘制PCB板的基础，我们可以将一个工程比作是一个工作台，文件就是各个工具，我们可以在建立的工程中对后续的各项文件进行管理。

首先点击"File"-"New"-"Project... "创建一个新的工程。

2、添加文件：

在命名完项目名称并选择保存路径保存完成后，就可以开始对项目添加相应的文件。

在"Project"目录下，鼠标选中新建的项目后点击右键，会跳出一个扩展框。选择"Add New To Project"可以选择要添加的文件，以下是几个常用选项的含义：

Schematic-原理图
PCB-PCB板
Schematic Library-原理图库
PCB Library-PCB库
Pad Via Library-焊孔库

先新建出一个原理图，选中新建后会出现如上图右侧所示的带格白色图纸。若想对图纸进行相关编辑，可以点击界面右侧的"Properties"设置属性。点开后，可以看见多个高亮标题，往下滚动可以看见"General"和"Page Options"选项，在这两栏下可以修改纸张大小、右下角标框、网格大小等多个参数。

①在"General"栏下可以修改网格的间隔大小和可见情况等。右键"Visible Grid"旁的小眼睛，可以选择网格可见/不可见。

②在"Page Options"栏下右键取消勾选"Title Block"可以去除标题框，点击"Sheet Size"前的扩展键，可以修改所需的纸张大小。

注：

1、以上设置单位均为mil，若要使用mm需要点击上方的"mm"切换，或者在英文输入模式下按下快捷键Q。

2、1mil=0.0254mm

设置完成后，为了不让各参数栏占用绘图空间，可以点击各栏右上角三个小图标中的图钉键对其进行隐藏。如果不慎关掉了窗口，可以点击界面右下角的"Panels"面板选项勾选出不小心被关闭的面板。此外，为了方便对照原理图绘画，我们可以选中界面上方的"Windows"选项对多个文件进行水平/竖直分屏放置。

在这里我们点击"Windows"-"Tile Vertically" ,下面就可以开始绘图了。

二、原理图的绘制(1)：元件的添加及放置

1、放置元件：

下面就开始绘制原理图，首先是放置元件。AD自带一些常用的元件，可以直接在右侧的"Components"栏下双击添加。但是若要用到其他的元件，则需要自行添加外部下载的元件库，由于这个板子用到了外部元件，在这里演示导入外部库的方法。

①打开"Components"选项卡，在底下一栏点击右侧的小三角，选择"File-based Libraries Preferences... "

②打开后会弹出"Available File-based Libraries"选项框。点击弹窗上方的"Install"选项卡进行原理库的添加

③在选中路径后，选择需要添加的库进行添加，添加完成后点击右下角的"Close"退出即可。也可点击左下角的"Move Up"/"Move Down"对库的顺序进行调整。

注：在添加库的过程中如果找不到文件，需要点击右下角的文件类别，选择"All Files" 才行。

④添加完成后打开"Components"选项卡，再次点击小三角，可以看见创建的元件库，选中之后双击需要添加的元件，将鼠标放置在图纸上，点击左键即可放置。

⑤放置完成后，软件支持连续放置，此时元件会变透明。再次点击鼠标左键可进行二次放置，点击右键取消放置。

2、放置引脚：

放置完元件后，可以延长元件的引脚，为更好地放置网络标号做准备。点击界面上方横框中的波浪选项，鼠标右键点击"Wire" ，同样将鼠标移至图纸，将叉叉对准元件引脚点击左键即可放置。

注：绘制线的快捷键为Ctrl+W，且必须在英文输入法下才能使用！

对于需要批量画线的操作，可以按住左键框选多个元件进行复制粘贴。另外用左键点击界面上方横框最左端的漏斗，可以筛选期望选中的目标。高亮标出的标签表示当前期望选中的目标，下图为只选中线的状态。

3、放置网络标号：

相同名称的网络标号可以视为一根导线，在后续的PCB绘制中使用自动布线时，网络标号可以让软件识别具有相同网络标号的引脚，并将两个引脚相连。若使用手动布线，网络标号也有助于我们知道要如何接线。网络标号与线在同一栏内，鼠标右键点击界面上方的波浪符号，可以有多种选择。点击左键选中"Net Label"选项，将鼠标放置在图纸上，点击左键即可放置网络标号。

在放置网络标号后，AD会自动将标号的末尾数字加一，若要修改标号名称，可以在放置后选中标号，左键点击"Properties"修改，也可以按快捷键"Tab"直接调出参数设置面板进行修改。

三、原理图的绘制(2)：各类标注符号的添加

1、放置原理图标识：

在添加完元件后，为了便于我们理解和使用，需要用线将各个模块分隔或是添加一些文字对相应模块进行标注。右键点击界面上方横框中的虚线弧，可以修改要画的线型。左键点击"Line"就可以开始画线了。

AD 默认的 "Line" 是随意的直线，若想使用固定水平竖直方向的直线，可以使用快捷键空格对直线的方向进行调整。

注：与 "Wire" 不同的是， "Line" 类型的线没有连接引脚功能，可以将其视为画笔绘图。

除开直线外，还可以添加一些标注性文字对相应的模块对原理图进行简要说明。

右键点击界面上方的A字符号，选择"Text String" ，将鼠标移至图纸，点击左键即可放置。按下Tab快捷键或在放置后双击文字调出属性栏，在"Text"栏内可修改需要写入的文字内容。

四、原理图的绘制(3)：元件封装的添加及原理图的编译

1、添加封装：

添加完元件后，我们需要对已经添加的元件加上封装。封装的目的在于告知厂家元器件的型号及焊接方式。左键选中待添加封装的元件，按下Tab快捷键或双击调出"Properties"参数选项卡，在"Parameters"栏下点击"Add"-"Footprint"到"PCB Model"板块，再点击"Name"旁的"Browse"选择相应的封装，选择"OK"即可。

对于多个相同的元件，如电容电阻等，我们可以利用查找功能同时对所有元件添加封装，这样可以节省大量时间。

左键选中元件，右键后点击"Find Similar Objects" ，在"Object Specific"中找到"Symbol Reference" ，将最右侧的"Any"改为"Same" ，点击"OK"就会选中所有相同目标。此时再对元件添加封装便可实现多个相同元件的封装添加了。

如果需要取消选中可点击鼠标右键，选择"Clear Filter"选项，或者使用快捷键Shift+C。

2、封装检查：

在添加完封装后，我们可以用封装管理器对元件封装的添加情况进行检查。

点击"Tools"-"Footprint Manager"便可查看封装的添加情况，快捷键为T+G。

如果选中元件已经添加好封装的元件，在弹窗的右侧框中会显示元件的2D模型。若要对未添加封装的元件进行添加操作，可点击右侧的"Add"选择相应的封装添加。

添加完成后，可以点击"Validate"对其进行编译验证。

3、元件标号

在添加完所有的封装后，需要对元件进行编号。

首先点击"Tools"-"Annotation"-"Reset Schematic Designators"重置所有编号，然后再选择"Tools"-"Annotation"-"Annotate Schematics Quietly" ，就可以实现自动编号。

此外也可以手动编号，双击元件或者选中元件按下快捷键Tab打开"Properties"参数选项，在"General"的"Designator"下进行修改。

4、原理图编译

在完成前述所有操作后，需要对绘制完成的原理图进行编译检查。点击界面上方的"Project"-"Validate PCB Project XXX.PrjPcb"开始编译，XXX为之前命名的工程名。

如果点击后没有出现弹窗，则说明绘制没有问题。可以点击界面右下角的"Panels"面板选项勾选"Messages"查看编译结果。

如果编译出现错误，AD会弹出"Messages"窗口，左键双击错误行，会自动定位至图纸的错误点，错误会以红色波浪线标出。

五、PCB板的绘制(1)：PCB文件的添加及元件的导入

1、生成PCB文件：

原理图编译通过后，就可以开始绘制PCB图了。在"Projects"栏下选中之前创建的项目，右键选择"Add New to Project"-"PCB"对项目添加PCB文件。

添加完成后，要将原理图中的元件添加至PCB文件中。选中新建的PCB文件，点击界面上方的"Design"-"Import Changes From XXX.PrjPcb" ，XXX为命名的工程名。也可选中原理图文件，点击"Design"-"Update PCB Document XXX.PcbDoc" ，XXX为命名的PCB文件。

注：在添加元件前，一定要先将PCB文件保存！

调出"Engineering Change Order"窗口，点击左下的"Validate Changes"对元件进行验证，无误的话列表右侧的"Check"栏会出现绿勾，此时再点击左下的"Execute Changes"就可将元件导入至PCB文件中了。

在添加元件时可取消勾选"Add Rooms(1)" ，这样在PCB文件中就不会出现红色选区了。

六、PCB板的绘制(2)：PCB的布局

1、交叉模式：

添加完元器件后，就可以开始对PCB板进行布局了。由于PCB图是按照原理图的网络标签进行接线的，所以有必要打开原理图进行参照。为了方便绘制，我们可以点击界面上方的"Window"-"Tile Vertically"将原理图与PCB图竖直分屏放置。

如果希望可以直接通过在原理图上点击，即可跳转到对应的PCB元件，就需要打开交叉模式。在打开交叉选择模式后，我们只要在原理图上点击所需的元件，便可在PCB上同时选中相应的元件，其方法如下：

①为防止误触，可以点击上方悬浮栏的漏斗，对选择目标进行筛选，在此处我们选择"Components"元件选项。

②打开交叉选择模式。有两种方式可以打开，一是点击右上角的齿轮标进入设置页面，在"System"-"Navigation"-"Cross Select Mode"下选中"Cross Selection"；二是在"Tools"选项卡中选中"Cross Select Mode" ，快捷键为Shift+Ctrl+X。

注：快捷键只有在英文输入法下才有效！

打开交叉选择模式后，在原理图中选中所有的元件，点击"Tools"-"Component Placement"-"Arrange Outside Board"将所有元件环绕摆放在PCB板周围，以便我们更好地摆放元件。此外，也可以选择"Arrange Within Rectangle" ，将选中的元件放置在鼠标框选的方框内。

注：要先选中PCB文件，再点击"Tools"进行放置！

2、设置原点：

选择"Edit"-"Origin"-"Set" ，在PCB图上点击左键添加原点。有了原点，更有利于我们对板子进行定位。

3、绘制PCB板外框：

选中悬浮框的"Line"选项，将鼠标对准原点，绘制一条直线，其属性可以双击打开"Properties"进行更改。

注：直线要在PCB图的"Mechanical"机械层进行绘制，按空格快捷键将线改为直线。

在"Properties"-"Length"框中可以修改直线的长度，默认单位mil。

绘制完完整的PCB外框后，选中所有线，点击"Design"-"Board Shape"-"Define Board Shape from Selected Objects" ，按照绘制的框型框选PCB板大小。

注：绘制的框型一定要是闭合的，不然PCB图的背景会全部变灰！

选择框线时，按住Shift同时选中多条直线。

4、摆放元件：

选中各个元件，将其依次放置在框选的PCB板上。在确认摆放位置后，为了防止元件误触，可以双击打开"Component"选项，在"Location"栏下点击小锁图标，将元件进行固定。大部分元件都在"Top Layer"顶层放置。

对于飞线，可以按下快捷键N，点击"Hide Connections"-"All"将其隐藏，或者在菜单栏中点击"View"-"Connections"-"Hide All"隐藏。

添加辅助线有助于元件的整齐摆放，将PCB图切换至"Top Overlay"层，再次点击绘制直线即可。

另外，AD可以查看绘制的PCB板的3D模型，只需按下快捷键3，或在"View"目录下点击"3D Layout Mode"切换至3D模型。按下Shift并拖动鼠标右键，可对3D模型进行不同视角的观察。

5、PCB的不同功能层：

在PCB文件下方有着多个图层，它们分别代表着不同的功能。主要的几个图层功能如下：

①Top Layer：顶层布线层

②Bottom Layer：底层布线层

③Top Overlay：顶层丝印层

④Bottom Overlay：底层丝印层

⑤Keep-Out Layer：禁止布线层(框定PCB物理边界)

⑥Mechanical：机械层(定义一些定位孔边框)

注：不同的元件对应不同的层，若要修改需要选中元件所在层！

6、电阻电容的放置：

对于电阻电容这类元件，为了提高板子的利用效率，可以将其放到"Bottom Layer"底层。在拖动元件的过程中，按下快捷键L便可实现顶层和底层的切换。切换后，底层元件会变为蓝色。

对于三个并行排列的元件，可以进行对齐操作。同时选中三个电阻，点击悬浮框上的布局图标，打开"Align Objects"面板进行水平均匀分布和顶端对齐。

放置时，要尽量将有飞线连接的元件就近放置，方便后面布线。另外，在摆放元件时，如果出现元件变绿，说明摆放位置与设置的规则不符，具体详见最后的电气规则检查。

七、PCB布线（1）：手动布线

在放置完所有PCB元件后，就要对PCB元件进行布线，即对各元件进行电气接线。AD提供了两种布线方式：手动布线和自动布线。手动布线需要人工布线，耗时较长；自动布线虽然快速，但是由于软件自动布线，通常会出现一些布线错误，甚至会出现布线失败，后期仍会花费大量时间在修线上，所以仍是手动布线居多。

1、布线准备：

打开之前绘制的PCB文件，可以看到有好多元件会遮挡视线。右键点击相应图层，选择“Hide”对相应图层进行隐藏。

或者可以左键点击界面右下角的“Panels”-“View Configuration”- “Layers&Colors”对图层进行配置。对想要隐藏的图层，只需点击图层前的小眼睛，就可以实现隐藏，再次点击即可恢复显示，也可以点击色块，对各图层的颜色进行修改。

为了确认各元件的连接关系，需要将之前隐藏的飞线打开。点击 “View”-“Connections”-“Show All”可以显示所有飞线，或者也可以在英文输入法下，按下快捷键N，点击“Show Connections”-“All”打开显示。

由于在覆铜的时候可以直接连接各地线，所以在连线时可以先把GND隐藏掉。按下快捷键N，点击“Hide Connections”-“Net” ，在弹出的窗口中输入“GND”即可隐藏地线。

在隐藏完GND后，我们也可以通过先前一样的步骤隐藏电源线，到最后再来布，需要注意的是电源线由于电流较大，通常布为15mil，普通信号线可以布为10mil。

2、开始布线：

在界面浮窗上点击布线按钮即可开始布线。最常用的布线方式为“Interactive Routing”交互式布线，其他的布线方式不常用，了解即可。可以用快捷键Ctrl+W调出布线命令，点击元件的一个引脚后，该引脚便会显示高亮，同时在原理图上对应相连的引脚也会显示高亮。若高亮不明显，可以用快捷键Ctrl+D调出显示配置面板，通过拉动亮度条提高高亮程度。此窗口也可在右下点击“Panels”-“View Configuration”调出。

在布线时，有几个地方需要注意，①走线不能走直角，这会导致电流在直角处阻抗增大，除了损失原有信号外，还有可能会对外产生信号干扰，如果一定要走直角，必须在直角连接处添加泪滴或添加两条信号线，使连接处构成锐角。②普通信号线通常为10mil，电源线要设置的稍微大些，但不能超过焊盘大小，可以设置为15mil③小电容要靠近芯片放置，有助于滤除高频噪音

在布线时，若元件或导线变绿，说明布线与电气规则发生冲突，需要修改电气规则或改变布线，具体详见电气规则。如果需要在PCB 上测量距离，可以点击 “Reports”-“Measure Distance”或通过快捷键 Ctrl+M 调出测量工具，然后再点击需要测量的起始点和终止点完成测量，最后再用Shift+C 取消测量。

在这里可以先对电气规则进行修改，点击界面上方的“Design”- “Rules”进入电气规则设置窗口，找到“Minimum Clearance” ，修改为6mil，这也是一些厂家免费做板的最小限制，小于6mil后做板可能会加钱。

顶层元件与底层元件的连接时是通过过孔相连的，可以点击浮动窗口上的“Place Via”进行放置（右键“Place Pad”进行切换）或在布线时直接按快捷键*放置。可以在放置过孔前按下Tab键调出属性栏，以此来更改过孔大小。

通常过孔外径为24mil，孔径为12mil，宽度为10mil，如果不能修改，需要先在电气规则中修改设置，点击“Design”-“Rules” ，找到“Hole Size”对孔径进行调整。

类似的，可以在电气规则中找到 “Routing”-“Width” 对信号线的大小进行修改。

八、PCB布线（2）：自动布线

使用自动布线需要设置的规则是很多的，在布线前需要先对规则进行设置，覆铜时也需要对规则进行设置，最后在电气检查阶段也有可能会报错，需要对规则进行调整。

1、布线前：

由于出现了不同宽度的信号线，在默认布线时会产生使用哪个宽度的优先级的问题，点击“Design”-“Rules”可以对规则进行设置。

虽然规则界面有很多参数，但是需要我们修改的并不多，在“Electrical”电气属性中找到“Clearance”可以修改间距。底下的表格即是各部件之间的间距，在布线前只需在“Simple”下修改即可，而覆铜时会用到“Advanced”选项。

接下来在“Routing”布线选项中，找到“Width”可以对线宽进行设置，在“Routing”下的“Routing Via Style”中可以对过孔进行设置。这三个参数（间距、线宽、过孔大小）也是布线前需要自行修改的三个参数。

这样设置规则会比较麻烦，可以选择使用规则向导创建规则。在界面上方点击“Design”-“Rule Wizard”创建规则向导。

由于我们需要修改线宽，所以选中“Routing”-“Width Constraint”点击“Next” 。

在下一个界面中会显示规则的应用范围，因为我们只需修改5V的电源网络，所以选择“1 Net”点击“Next”即可。

在选择了应用范围后，就需要选择具体需要配置的网络，在这里使用在“InNet（‘5V’）”上。

下面就需要配置规则优先级，把有特殊要求的规则配置为高优先级即可，通过点击下方的“Increase Priority”/“Decrease Priority”可以对优先级进行修改。

最后点击“Finish”完成规则创建，系统会弹出规则设置窗口，即先前在“Rules”调出的窗口，这一步即可进行相应的规则设置。

同样的修改过孔大小及线间距，点击“Apply”即可。

2、布线：

设置完规则后，就可以开始布线了。点击“Route”-“Auto Route”-“All”会跳出布线窗口，再点击“Route All”开始全部自动布线。

布线后可以在“Messages”窗口查看布线进度，在最后一行可以看到“Failed to complete 0... ”说明布线成功。若布线失败，推荐使用手动布线。

有些情况下，自动布线可能会在板子外进行布线，这就需要手动调节布线修改细节。

九、覆铜及丝印整理

1、覆铜：

覆铜的作用主要有两个：①接各GND线②散热。在上方的工具栏中找到“Polygon Pour” ，点击后会出现光标，用左键框出需要覆铜的区域，在转角处可以用空格切换为90度转角，最后在首尾相连处双击确认完成区域框选。可以看到有根细红色框线即为最终区域，缺认后再点击右键便会自动覆铜。

在未修改选项前，覆铜区域是不和GND网络相连的，需要自行配置。点击覆铜区域用Tab调出属性栏，在“Net”中选择为GND。

同时，在属性栏中还可以修改铺铜层，这里我们是对顶层铺铜，选择“Top Layer”即可。继续向下滑动，在“Fill Mode”中勾选“Remove Dead Copper”移除死铜（未与其他铺铜区域连接的孤立铺铜区域）。

修改完毕后再次重新铺铜，点击 “Tools”-“Polygon Pours”-“Repour All”全部重铺。

在放置完顶层后，还需要对底层进行铺铜，可以直接Ctrl+C对顶层铺铜进行复制，并选择为底层并重铺。铺完后可以按下*键进入底层查看铺铜，也可以按3进入三维视图查看。

以上操作完成后，一块板子便绘制完成了，当然为了追求完美，可以继续对铺铜进行一些设置。在先前的“Rules”中找到“Clearance”内的那张表格，切换为“Advanced”可以调节铺铜和走线及焊盘的距离。我们将距离改大一点，改为10mil，在“Apply”后会出现报错。重复上述操作，重新对铺铜区域进行铺铜。

此外，我们可以在铺铜上放置一些过孔，用于将顶层铺铜与底层铺铜相连，可以增强GND效应，隔绝相关信号，还可以增加散热。在上方工具栏中点击“Place Via”放置大小为24mil，孔径为12mil的过孔。

我们还可以改变过孔与覆铜的连接方式，在“Rules”中找到“Plane”-“Polygon Connect Style”-“PolygonConnect” ，并在窗口中将底层横条往右拖，找到“Via Connection” ，改成“Direct Connect” 。

2、丝印：

丝印是直接印刷在电路板上的文字，可以理解为板子的注释，为了在后面焊元件时的方便，有必要对丝印进行整理。可以选中一个丝印，右键后点击“Find Similar Objects”找到所有丝印，Tab调出属性栏，在“Text Height”中对所有丝印进行统一修改。整理完丝印后，一块板子就差不多完成了，最后一步就是对板子进行电气规则检查。