第02章-环境搭建与安装配置
第二章：环境搭建与安装配置
2.1 系统环境要求
2.1.1 硬件要求
KiCad对硬件配置有一定要求，以下是推荐的系统配置：
最低配置：
| 组件 | 最低要求 |
|---|---|
| 处理器 | 双核处理器，2.0 GHz |
| 内存 | 4 GB RAM |
| 显卡 | 支持OpenGL 2.1的显卡 |
| 硬盘 | 3 GB可用空间（不含3D模型） |
| 显示器 | 1280 × 800分辨率 |
推荐配置：
| 组件 | 推荐配置 |
|---|---|
| 处理器 | 四核处理器，3.0 GHz或更高 |
| 内存 | 16 GB RAM或更多 |
| 显卡 | 支持OpenGL 3.3的独立显卡 |
| 硬盘 | SSD，10 GB可用空间 |
| 显示器 | 1920 × 1080或更高，双屏幕推荐 |
关于显卡的说明：
KiCad大量使用OpenGL进行图形渲染，尤其是在以下场景：
- 3D查看器的实时渲染
- PCB编辑器的图形加速
- 光线追踪渲染
推荐使用以下显卡：
- NVIDIA GeForce系列（GTX 1050及以上）
- AMD Radeon系列（RX 560及以上）
- Intel集成显卡（UHD 620及以上）
2.1.2 操作系统要求
Windows：
支持版本：
- Windows 10 64位（版本1809及更高）
- Windows 11 64位
注意事项：
- 仅支持64位版本
- 建议保持Windows更新
- 需要安装Visual C++ Redistributable
macOS：
支持版本：
- macOS 10.14 Mojave
- macOS 10.15 Catalina
- macOS 11 Big Sur
- macOS 12 Monterey
- macOS 13 Ventura
- macOS 14 Sonoma
注意事项：
- 支持Intel和Apple Silicon (M1/M2/M3)
- 首次运行需要授权安全设置
Linux：
支持发行版：
- Ubuntu 20.04 LTS及更高
- Fedora 36及更高
- Debian 11及更高
- Arch Linux（滚动更新）
- openSUSE Leap 15.4及更高
依赖项：
- GTK3
- wxWidgets 3.2+
- OpenGL支持
- Python 3.8+
2.2 Windows平台安装详解
2.2.1 官方安装程序
下载安装程序：
- 访问KiCad官网
https://www.kicad.org/download/windows/
- 选择合适的版本
推荐选择：
- Stable Release（稳定版）：适合生产环境
- Testing（测试版）：尝试新功能
- Nightly（每日构建）：开发和测试
安装步骤详解：
步骤1：运行安装程序
- 右键点击安装程序，选择"以管理员身份运行"
- 等待安装向导加载
步骤2：选择语言
- 从下拉列表选择"简体中文"
- 点击"确定"继续
步骤3：许可协议
- 阅读GPL-3.0许可协议
- 点击"我接受"继续
步骤4：选择安装组件
主程序组件（必选）：
□ KiCad核心程序
□ 符号库（kicad-symbols）
□ 封装库（kicad-footprints）
□ 模板（kicad-templates）
可选组件：
□ 3D模型库（kicad-packages3D）- 约2GB
□ 演示项目
步骤5：选择安装路径
默认路径：C:\Program Files\KiCad\
建议：保持默认或选择不含中文和空格的路径
步骤6：选择开始菜单文件夹
保持默认即可
步骤7：完成安装
- 等待文件复制完成
- 选择是否创建桌面快捷方式
- 点击"完成"退出安装向导
2.2.2 使用Chocolatey安装
Chocolatey是Windows的包管理器，可以简化软件安装过程。
安装Chocolatey：
# 以管理员身份打开PowerShell
# 执行以下命令安装Chocolatey
Set-ExecutionPolicy Bypass -Scope Process -Force
[System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol = [System.Net.ServicePointManager]::SecurityProtocol -bor 3072
iex ((New-Object System.Net.WebClient).DownloadString('https://community.chocolatey.org/install.ps1'))
使用Chocolatey安装KiCad：
# 安装最新稳定版
choco install kicad -y
# 安装指定版本
choco install kicad --version=8.0.0 -y
# 更新KiCad
choco upgrade kicad -y
2.2.3 使用winget安装
winget是Windows内置的包管理器（Windows 10 1709+）。
# 搜索KiCad
winget search kicad
# 安装KiCad
winget install --id KiCad.KiCad -e
# 更新KiCad
winget upgrade --id KiCad.KiCad -e
2.2.4 便携版安装
如果需要在不同计算机间移动使用KiCad，可以创建便携版安装。
方法1：使用PortableApps版本
1. 下载KiCad Portable从portableapps.com
2. 安装到U盘或移动硬盘
3. 直接从便携设备运行
方法2：手动创建便携版
1. 安装KiCad到自定义目录
2. 复制整个安装目录
3. 创建配置文件指向便携路径
4. 设置环境变量使用相对路径
2.3 macOS平台安装详解
2.3.1 DMG镜像安装
下载和安装：
# 方法1：从官网下载
1. 访问 https://www.kicad.org/download/macos/
2. 下载适合你系统架构的版本（Intel或Apple Silicon）
3. 打开下载的DMG文件
4. 将KiCad.app拖入Applications文件夹
# 方法2：处理安全限制
# 首次运行时macOS可能阻止打开
# 解决方法：
# 打开系统偏好设置 → 安全性与隐私 → 通用
# 点击"仍要打开"允许KiCad运行
2.3.2 Homebrew安装
安装Homebrew：
# 安装Homebrew（如果尚未安装）
/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"
# 对于Apple Silicon，可能需要添加到PATH
echo 'eval "$(/opt/homebrew/bin/brew shellenv)"' >> ~/.zprofile
eval "$(/opt/homebrew/bin/brew shellenv)"
安装KiCad：
# 安装KiCad
brew install --cask kicad
# 安装完成后，KiCad将出现在Applications文件夹
# 更新KiCad
brew upgrade --cask kicad
# 卸载KiCad
brew uninstall --cask kicad
2.3.3 macOS特定配置
处理Gatekeeper限制：
# 如果KiCad无法启动，执行以下命令
sudo xattr -rd com.apple.quarantine /Applications/KiCad/
# 或者通过系统设置允许
# 系统设置 → 隐私与安全性 → 安全性 → 允许从以下位置下载的应用
配置3D模型路径：
# macOS上3D模型通常安装在
/Library/Application Support/kicad/packages3d/
# 或用户目录
~/Library/Application Support/kicad/packages3d/
2.4 Linux平台安装详解
2.4.1 Ubuntu/Debian系列
使用官方PPA（推荐）：
# 添加KiCad官方PPA
sudo add-apt-repository --yes ppa:kicad/kicad-8.0-releases
# 更新软件源
sudo apt update
# 安装KiCad
sudo apt install -y kicad
# 安装库文件
sudo apt install -y kicad-symbols kicad-footprints kicad-packages3d
# 安装完整套件（包括所有库）
sudo apt install -y kicad-all
使用Flatpak：
# 安装Flatpak（如果没有）
sudo apt install flatpak
# 添加Flathub仓库
flatpak remote-add --if-not-exists flathub https://flathub.org/repo/flathub.flatpakrepo
# 安装KiCad
flatpak install flathub org.kicad.KiCad
# 运行KiCad
flatpak run org.kicad.KiCad
2.4.2 Fedora/RHEL系列
使用dnf安装：
# 安装KiCad
sudo dnf install kicad
# 安装库
sudo dnf install kicad-packages3d
# 安装所有组件
sudo dnf install kicad-symbols kicad-footprints kicad-packages3d kicad-templates
2.4.3 Arch Linux
使用pacman安装：
# 安装KiCad及其库
sudo pacman -S kicad kicad-library kicad-library-3d
# 或者从AUR安装最新版
yay -S kicad-git
2.4.4 从源码编译（高级）
对于需要最新功能或定制构建的用户，可以从源码编译。
# 安装依赖（Ubuntu为例）
sudo apt install build-essential cmake git \
libwxgtk3.0-gtk3-dev libglew-dev libglm-dev \
libcurl4-openssl-dev libboost-all-dev \
libpython3-dev python3-wxgtk4.0 \
swig4.0 libngspice0-dev libocct-*-dev
# 克隆源码
git clone https://gitlab.com/kicad/code/kicad.git
cd kicad
# 创建构建目录
mkdir build && cd build
# 配置构建
cmake .. \
-DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
-DKICAD_SCRIPTING_WXPYTHON=ON \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local
# 编译（使用所有CPU核心）
make -j$(nproc)
# 安装
sudo make install
2.5 配置KiCad环境
2.5.1 首选项配置
打开首选项：
菜单：Preferences → Preferences
或快捷键：Ctrl+,（Windows/Linux）/ Cmd+,（macOS）
通用设置（Common）：
用户界面：
- 图标主题：选择明亮/深色主题
- 图标尺寸：根据显示器DPI调整
- 字体大小：推荐12-14pt
- 画布背景：白色或深色
鼠标和触控板：
- 缩放时居中：建议开启
- 缩放速度：调整到舒适值
- 自动平移：推荐开启
编辑：
- 自动保存：推荐5分钟
- 备份数量：推荐10个
- 压缩备份文件：可选开启
原理图编辑器设置：
显示选项：
- 显示网格：推荐开启
- 网格风格：点或线
- 网格大小：推荐50mil或1.27mm
默认值：
- 默认线宽：推荐6mil
- 默认文字大小：推荐50mil
- 引脚长度：推荐100mil
注释选项：
- 注释方式：X方向递增
- 起始编号：1
PCB编辑器设置：
显示选项：
- 显示填充区域：推荐开启
- 显示焊盘编号：推荐开启
- 显示网络名称：推荐开启
- 显示比率：调整到清晰可读
默认值：
- 默认线宽：0.25mm
- 默认过孔尺寸：0.8mm/0.4mm
- 默认覆铜间隙：0.5mm
颜色方案：
- 选择预设或自定义颜色
- 推荐使用高对比度颜色
2.5.2 路径配置
配置环境路径：
菜单：Preferences → Configure Paths
重要路径变量：
KICAD8_3DMODEL_DIR
作用：3D模型库位置
Windows默认：C:\Program Files\KiCad\8.0\share\kicad\3dmodels
Linux默认：/usr/share/kicad/3dmodels
macOS默认：/Library/Application Support/kicad/packages3d
KICAD8_FOOTPRINT_DIR
作用：封装库位置
Windows默认：C:\Program Files\KiCad\8.0\share\kicad\footprints
Linux默认：/usr/share/kicad/footprints
KICAD8_SYMBOL_DIR
作用：符号库位置
Windows默认：C:\Program Files\KiCad\8.0\share\kicad\symbols
Linux默认：/usr/share/kicad/symbols
KICAD8_TEMPLATE_DIR
作用：项目模板位置
KICAD_USER_TEMPLATE_DIR
作用：用户自定义模板位置
KIPRJMOD
作用：当前项目目录（自动设置）
2.5.3 库管理配置
符号库管理：
菜单：Preferences → Manage Symbol Libraries
全局库（Global Libraries）：
- 所有项目共享的符号库
- 存储在全局符号库表文件中
- 路径：~/.config/kicad/8.0/sym-lib-table
项目库（Project Libraries）：
- 仅当前项目使用的库
- 存储在项目目录的sym-lib-table文件中
添加库：
1. 点击"添加已存在的库"图标
2. 浏览到库文件（.kicad_sym）
3. 设置库昵称
4. 选择路径类型（相对/绝对）
封装库管理：
菜单：Preferences → Manage Footprint Libraries
配置方式与符号库类似：
- 全局库表：fp-lib-table
- 项目库表：fp-lib-table（项目目录内）
库文件格式：
- .pretty目录（KiCad原生格式）
- .mod文件（旧版格式）
2.5.4 热键配置
查看和修改热键：
菜单：Preferences → Preferences → Hotkeys
常用热键推荐配置：
原理图编辑器：
A - 添加符号
P - 添加电源符号
W - 画线
E - 编辑属性
M - 移动
C - 复制
R - 旋转
X - 水平翻转
Y - 垂直翻转
Delete - 删除
PCB编辑器：
X - 开始布线
V - 添加过孔
E - 编辑属性
M - 移动
R - 旋转
F - 翻转到另一面
D - 拖动（保持连接）
U - 取消布线
B - 填充所有覆铜
Ctrl+B - 清除所有覆铜
导出/导入热键配置：
# Windows热键配置文件位置
%APPDATA%\kicad\8.0\user.hotkeys
# Linux热键配置文件位置
~/.config/kicad/8.0/user.hotkeys
# 备份热键配置
cp ~/.config/kicad/8.0/user.hotkeys ~/kicad_hotkeys_backup
# 恢复热键配置
cp ~/kicad_hotkeys_backup ~/.config/kicad/8.0/user.hotkeys
2.6 安装第三方库和工具
2.6.1 使用内置内容管理器
KiCad内置了插件和内容管理器（Plugin and Content Manager，PCM），可以方便地安装第三方资源。
打开PCM：
菜单：Tools → Plugin and Content Manager
安装官方库：
1. 在PCM中选择"Libraries"选项卡
2. 浏览可用的库
3. 点击"Install"安装所需库
4. 等待下载和安装完成
安装插件：
1. 选择"Plugins"选项卡
2. 浏览可用插件
3. 选择需要的插件点击"Install"
4. 某些插件可能需要重启KiCad
2.6.2 安装SnapEDA和Ultra Librarian库
SnapEDA：
1. 访问 https://www.snapeda.com/
2. 注册免费账号
3. 搜索需要的元器件
4. 下载KiCad格式的符号和封装
5. 导入到KiCad库中
Ultra Librarian：
1. 访问 https://www.ultralibrarian.com/
2. 注册账号
3. 搜索元器件
4. 选择KiCad格式导出
5. 导入到项目库
2.6.3 安装常用插件
InteractiveHtmlBom（交互式BOM）：
功能：生成交互式HTML格式的物料清单
安装：通过PCM安装或从GitHub下载
使用：Tools → External Plugins → Generate Interactive HTML BOM
KiKit：
功能：PCB拼版和自动化工具
安装：pip install kikit
使用：命令行或KiCad插件
FreeRouting：
功能：自动布线器
安装：下载Java应用
使用：从KiCad导出DSN文件，用FreeRouting处理
2.6.4 安装KiCAD版本管理器（KiVers）
对于需要管理多个KiCad版本的用户，可以使用版本管理工具。
# Windows上使用多版本
# 不同版本可以安装到不同目录并行运行
# Linux上使用Flatpak管理多版本
flatpak install flathub org.kicad.KiCad//stable-7.0
flatpak install flathub org.kicad.KiCad//stable-8.0
# 运行特定版本
flatpak run org.kicad.KiCad//stable-7.0
flatpak run org.kicad.KiCad//stable-8.0
2.7 开发环境配置
2.7.1 Python脚本环境
KiCad支持Python脚本，用于自动化和插件开发。
检查Python环境：
# 在KiCad Python控制台中运行
import sys
print(sys.version)
print(sys.path)
安装kicad-python包（KiCad 9+）：
# 安装官方Python绑定
pip install kicad-python
# 验证安装
python -c "import kicad; print(kicad.__version__)"
配置外部Python开发：
# Windows：添加KiCad Python到PATH
set PYTHONPATH=%PYTHONPATH%;C:\Program Files\KiCad\8.0\bin\python
# Linux：设置Python路径
export PYTHONPATH=$PYTHONPATH:/usr/lib/python3/dist-packages
# macOS：设置Python路径
export PYTHONPATH=$PYTHONPATH:/Applications/KiCad/KiCad.app/Contents/Frameworks/Python.framework/Versions/Current/lib/python3.9/site-packages
2.7.2 IDE配置
VS Code配置：
// settings.json
{
"python.pythonPath": "/path/to/kicad/python",
"python.autoComplete.extraPaths": [
"/usr/lib/python3/dist-packages",
"/path/to/kicad/scripting"
],
"files.associations": {
"*.kicad_sch": "lisp",
"*.kicad_pcb": "lisp",
"*.kicad_sym": "lisp",
"*.kicad_mod": "lisp"
}
}
PyCharm配置：
1. File → Settings → Project → Project Interpreter
2. 选择KiCad附带的Python解释器
3. 添加KiCad脚本路径到项目结构
4. 配置代码补全路径
2.7.3 Git版本控制集成
KiCad项目文件是文本格式，非常适合Git版本控制。
.gitignore配置：
# KiCad项目gitignore
# 备份文件
*-backups/
*.bak
*~
# 锁文件
*.lck
# 自动保存文件
*.000
\#auto_saved_files\#/
# 网表和BOM（可选）
*.net
*.xml
# 生成的文件（可选）
gerber/
*.gbr
*.drl
# 临时文件
fp-info-cache
*.tmp
*.log
# 本地设置
*.kicad_prl
设置文件对比工具：
# Git配置KiCad文件差异
git config --global diff.kicad_sch.command "kicad-cli sch diff"
git config --global diff.kicad_pcb.command "kicad-cli pcb diff"
# 或使用kidiff等专用工具
pip install kidiff
2.8 验证安装
2.8.1 检查安装完整性
命令行验证：
# 检查KiCad版本
kicad-cli --version
# 检查可用命令
kicad-cli --help
# 验证原理图命令行工具
kicad-cli sch --help
# 验证PCB命令行工具
kicad-cli pcb --help
图形界面验证：
1. 启动KiCad项目管理器
2. 创建新项目
3. 打开原理图编辑器，添加一个符号
4. 打开PCB编辑器，验证基本功能
5. 打开3D查看器，检查渲染
2.8.2 库验证
检查库加载状态：
1. 打开 Preferences → Manage Symbol Libraries
2. 检查所有库的状态（应显示绿色对勾）
3. 打开 Preferences → Manage Footprint Libraries
4. 同样检查所有库状态
测试库搜索：
1. 在原理图编辑器中按A键
2. 搜索常见元件如"R"、"C"、"LED"
3. 确认能找到并预览符号
2.8.3 性能测试
3D渲染测试：
1. 打开演示项目或创建简单PCB
2. 打开3D查看器
3. 测试旋转和缩放流畅度
4. 尝试光线追踪渲染
5. 检查GPU使用情况
2.9 常见安装问题解决
2.9.1 Windows平台问题
问题1：启动时显示"OpenGL错误"
原因：显卡驱动过旧或不兼容
解决方案：
1. 更新显卡驱动到最新版本
2. 尝试禁用硬件加速：
编辑 %APPDATA%\kicad\8.0\kicad_common.json
设置 "3dcanvas_opengl_enable": false
问题2：库路径不正确
原因：安装时路径配置错误
解决方案：
1. 打开 Preferences → Configure Paths
2. 检查KICAD8_*变量是否指向正确位置
3. 手动修正路径
4. 重启KiCad
问题3：中文路径导致问题
原因：某些组件不能正确处理中文路径
解决方案：
1. 将KiCad安装到英文路径
2. 项目保存到英文路径
3. 避免在库路径中使用中文
2.9.2 macOS平台问题
问题1：无法打开"来自未验证开发者的应用"
解决方案：
方法1：在系统设置中允许
系统设置 → 隐私与安全性 → 安全性 → 允许
方法2：使用终端命令
sudo xattr -rd com.apple.quarantine /Applications/KiCad/
问题2：Retina显示器字体模糊
解决方案：
1. 右键KiCad.app → 显示简介
2. 勾选"以低分辨率打开"
3. 或调整KiCad显示设置中的缩放因子
2.9.3 Linux平台问题
问题1：缺少依赖库
错误信息：error while loading shared libraries
解决方案：
# Ubuntu/Debian
sudo apt install --fix-broken
# 安装常见缺失依赖
sudo apt install libwxgtk3.0-gtk3-0v5 libngspice0 libocct-*
问题2：Wayland兼容性问题
解决方案：
# 使用XWayland运行
GDK_BACKEND=x11 kicad
# 或在.desktop文件中添加环境变量
2.10 本章小结
本章详细介绍了KiCad在各平台上的安装和配置过程：
-
系统要求：了解了KiCad对硬件和操作系统的要求，以便准备合适的开发环境。
-
安装方法：掌握了在Windows、macOS和Linux上安装KiCad的多种方法，包括官方安装程序、包管理器和源码编译。
-
环境配置：学习了如何配置KiCad的首选项、路径、库管理和热键，以优化工作效率。
-
第三方扩展：了解了如何使用内容管理器安装第三方库和插件，扩展KiCad功能。
-
开发环境：配置了Python脚本开发环境和版本控制集成，为后续的自动化和二次开发做准备。
-
问题解决：学习了常见安装问题的诊断和解决方法。
通过本章的学习，读者应该能够在自己的系统上成功安装和配置KiCad，并根据个人需求进行优化。在下一章中，我们将深入探讨KiCad的核心架构和模块设计，理解软件的内部工作原理。
浙公网安备 33010602011771号