atreus.rkt

   1 #lang racket
   2
   3 (define cols 6)
   4 (define rows 4)
   5
   6 (define x-offset 20)
   7 (define y-offset 20)
   8
   9 (define spacing 19)
  10 (define angle 0)
  11
  12 (define column-offsets '(8 5 0 6 11 15))
  13
  14 (define (switch-module x y rotation label net-pos net-neg)
  15   `(module MX_FLIP (layer Front) (tedit 4FD81CDD) (tstamp 543EF801)
  16     (at ,x ,y ,rotation)
  17     (path /543DB910)
  18     (fp_text reference ,label (at 0 3.302 ,rotation) (layer F.SilkS)
  19              (effects (font (size 1.524 1.778) (thickness 0.254))))
  20     (fp_line (start -6.35 -6.35) (end 6.35 -6.35)
  21              (layer F.SilkS) (width 0.381))
  22     (fp_line (start 6.35 -6.35) (end 6.35 6.35)
  23              (layer F.SilkS) (width 0.381))
  24     (fp_line (start 6.35 6.35) (end -6.35 6.35)
  25              (layer F.SilkS) (width 0.381))
  26     (fp_line (start -6.35 6.35) (end -6.35 -6.35)
  27              (layer F.SilkS) (width 0.381))
  28     (pad 0 np_thru_hole circle (at 0 0) (size 3.9878 3.9878)
  29          (drill 3.9878)) ; switch hole, no copper
  30     (pad 0 np_thru_hole circle (at -5.08 0) (size 1.7018 1.7018)
  31          (drill 1.7018)) ; board-mount hole, no copper
  32     (pad 0 np_thru_hole circle (at 5.08 0) (size 1.7018 1.7018)
  33          (drill 1.7018)) ; board-mount hole, no copper
  34     (pad 1 thru_hole circle (at 2.54 -5.08) (size 2.286 2.286) (drill 1.4986)
  35          (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) ,net-pos)
  36     (pad 1 thru_hole circle (at 3.81 -2.54) (size 2.286 2.286) (drill 1.4986)
  37          (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) ,net-pos)
  38     (pad 2 thru_hole circle (at -2.54 -5.08) (size 2.286 2.286) (drill 1.4986)
  39          (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) ,net-neg)
  40     (pad 2 thru_hole circle (at -3.81 -2.54) (size 2.286 2.286) (drill 1.4986)
  41          (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) ,net-neg)))
  42
  43 (define (diode-module x y rotation label net-pos net-neg)
  44   `(module DIODE (layer Front) (tedit 4E0F7A99) (tstamp 543EF854)
  45     (at ,x ,y ,(+ 90 rotation))
  46     (path /543DB90F)
  47     (fp_text reference D2:2 (at 0 0 180) (layer F.SilkS) hide
  48              (effects (font (size 1.016 1.016) (thickness 0.2032))))
  49     (fp_line (start -1.524 -1.143) (end 1.524 -1.143)
  50              (layer F.SilkS) (width 0.2032))
  51     (fp_line (start 1.524 -1.143) (end 1.524 1.143)
  52              (layer F.SilkS) (width 0.2032))
  53     (fp_line (start 0 -1.143) (end 0 1.143)
  54              (layer F.SilkS) (width 0.2032))
  55     (fp_line (start 0 -1.143) (end -1.524 0)
  56              (layer F.SilkS) (width 0.2032))
  57     (fp_line (start -1.524 0) (end 0 1.143)
  58              (layer F.SilkS) (width 0.2032))
  59     (fp_line (start 1.524 1.143) (end -1.524 1.143)
  60              (layer F.SilkS) (width 0.2032))
  61     (fp_line (start -1.524 1.143) (end -1.524 -1.143)
  62              (layer F.SilkS) (width 0.2032))
  63     (fp_line (start -3.81 0) (end -1.6637 0) (layer Back) (width 0.6096))
  64     (fp_line (start 1.6637 0) (end 3.81 0) (layer Back) (width 0.6096))
  65     (fp_line (start -3.81 0) (end -1.6637 0) (layer Front) (width 0.6096))
  66     (fp_line (start 1.6637 0) (end 3.81 0) (layer Front) (width 0.6096))
  67
  68     (pad 1 thru_hole circle (at -3.81 0 180) (size 1.651 1.651)
  69          (drill 0.9906) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) ,net-neg)
  70     (pad 2 thru_hole rect (at 3.81 0 ,rotation) (size 1.651 1.651)
  71          (drill 0.9906) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) ,net-pos)
  72     (pad 99 smd rect (at -1.6637 0 ,rotation) (size 0.8382 0.8382)
  73          (layers Front F.Paste F.Mask))
  74     (pad 99 smd rect (at -1.6637 0 ,rotation) (size 0.8382 0.8382)
  75          (layers Back B.Paste B.Mask))
  76     (pad 99 smd rect (at 1.6637 0 ,rotation) (size 0.8382 0.8382)
  77          (layers Front F.Paste F.Mask))
  78     (pad 99 smd rect (at 1.6637 0 ,rotation) (size 0.8382 0.8382)
  79          (layers Back B.Paste B.Mask))))
  80
  81 (define microcontroller-module
  82   `(module A_STAR (layer Front) (tedit 4FDC31C8) (tstamp 543EF800)
  83     (at 134 50 270)
  84     (path /543EEB02)
  85     (fp_line (start -15.24 7.62) (end 10.1 7.62) (layer F.SilkS) (width 0.381))
  86
  87     ;; columns
  88     (pad B5 thru_hole circle (at -13.97 6.35 270) (size 1.7526 1.7526)
  89          (drill 1.0922) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) (net 7 N-col-2))
  90     (pad B4 thru_hole circle (at -11.43 6.35 270) (size 1.7526 1.7526)
  91          (drill 1.0922) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) (net 8 N-col-3))
  92     (pad E6 thru_hole circle (at -8.89 6.35 270) (size 1.7526 1.7526)
  93          (drill 1.0922) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) (net 9 N-col-4))
  94     (pad D7 thru_hole circle (at -6.35 6.35 270) (size 1.7526 1.7526)
  95          (drill 1.0922) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) (net 5 N-col-0))
  96     (pad C6 thru_hole circle (at -3.81 6.35 270) (size 1.7526 1.7526)
  97          (drill 1.0922) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) (net 6 N-col-1))
  98     (pad D4 thru_hole circle (at -1.27 6.35 270) (size 1.7526 1.7526)
  99          (drill 1.0922) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) (net 10 N-col-5))
 100
 101     ;; rows
 102     (pad D0 thru_hole circle (at 1.27 6.35 270) (size 1.7526 1.7526)
 103          (drill 1.0922) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) (net 1 N-row-0))
 104     (pad D1 thru_hole circle (at 3.81 6.35 270) (size 1.7526 1.7526)
 105          (drill 1.0922) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) (net 2 N-row-1))
 106     (pad D3 thru_hole circle (at 6.35 6.35 270) (size 1.7526 1.7526)
 107          (drill 1.0922) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) (net 3 N-row-2))
 108     (pad D2 thru_hole circle (at 8.89 6.35 270) (size 1.7526 1.7526)
 109          (drill 1.0922) (layers *.Cu *.SilkS *.Mask) (net 4 N-row-3))))
 110
 111 (define nets
 112   `((net 0 "")
 113     (net 1 N-row-0)
 114     (net 2 N-row-1)
 115     (net 3 N-row-2)
 116     (net 4 N-row-3)
 117     (net 5  N-col-0)
 118     (net 6  N-col-1)
 119     (net 7  N-col-2)
 120     (net 8  N-col-3)
 121     (net 9  N-col-4)
 122     (net 10 N-col-5)
 123     ,@(for/list ([s (in-range 24)])
 124         (list 'net (+ 11 s) (string->symbol (format "N-diode-~s" s))))))
 125
 126 (define (net-class nets)
 127   (append '(net_class Default "This is the default net class."
 128             (clearance 0.254)
 129             (trace_width 0.2032)
 130             (via_dia 0.889)
 131             (via_drill 0.635)
 132             (uvia_dia 0.508)
 133             (uvia_drill 0.127))
 134           (for/list ([n nets])
 135             (list 'add_net (last n)))))
 136
 137 (define (switch row col)
 138   (let* ([x (+ (* (+ 1 col) spacing) x-offset)]
 139          [y (+ (list-ref column-offsets col) (* spacing row) y-offset)]
 140          [label (format "SW~a:~a" col row)]
 141          [diode (+ row (* col 4))]
 142          [diode-net `(net ,(+ 11 diode)
 143                       ,(string->symbol (format "N-diode-~s" diode)))]
 144          [column-net `(net ,(+ col 5)
 145                        ,(string->symbol (format "N-col-~s" col)))])
 146     (switch-module x y 0 label diode-net column-net)))
 147
 148 (define (diode row col)
 149   (let* ([x (if (= col 5)
 150                 134
 151                 (+ (* (+ 1 col) spacing) x-offset 9))]
 152          [y (cond [(and (= col 5) (= row 2)) 81]
 153                   [(and (= col 5) (= row 3)) 84]
 154                   [true (+ (list-ref column-offsets col)
 155                            (* spacing row) y-offset)])]
 156          [r (if (= col 5) 270 0)]
 157          [label (format "D~a:~a" col row)]
 158          [diode (+ row (* col 4))])
 159     (diode-module x y r label
 160                   `(net ,(+ 11 diode)
 161                     ,(string->symbol (format "N-diode-~s" diode)))
 162                   `(net ,(+ row 1)
 163                         ,(string->symbol (format "N-row-~s" row))))))
 164
 165 (define (column-traces col)
 166   (let* ([xo (* col spacing)]
 167          [yo (- (list-ref column-offsets col) 8)])
 168     (for/list ([coords '[[36.46 22.92 34.23 22.92]
 169                          [33.02 24.13 33.02 26.67]
 170                          [34.23 22.92 33.02 24.13]
 171                          [35.19 44.46 31.75 44.46]
 172                          [31.75 44.46 31.75 44.45]
 173                          [31.75 41.91 36.45 41.91]
 174                          [36.45 41.91 35.19 43.17]
 175                          [35.19 43.17 35.19 44.46]
 176                          [36.46 79.92 36.46 81.19]
 177                          [36.46 81.19 35.19 82.46]
 178                          [31.75 60.96 36.42 60.96]
 179                          [36.42 60.96 36.83 60.55]
 180                          [36.83 60.55 36.83 59.69]
 181                          [31.75 63.50 35.15 63.50]
 182                          [35.15 63.50 36.46 62.19]
 183                          [36.46 62.19 36.46 60.92]
 184                          [31.75 79.02 35.56 79.02]
 185                          [35.56 79.02 36.46 79.92]
 186                          [36.46 22.92 36.46 24.19]
 187                          [36.46 24.19 35.25 25.40]
 188                          [35.25 25.40 34.29 25.40]
 189                          [34.29 25.40 33.02 26.67]
 190                          [33.02 26.67 31.75 27.94]
 191                          [31.75 27.94 31.75 41.91]
 192                          [31.75 41.91 31.75 44.45]
 193                          [31.75 44.45 31.75 60.96]
 194                          [31.75 60.96 31.75 63.50]
 195                          [31.75 63.50 31.75 79.02]
 196                          [31.75 79.02 35.19 82.46]]])
 197       (match coords
 198         [(list xs ys xe ye) `(segment (start ,(+ xo xs) ,(+ yo ys))
 199                                       (end ,(+ xo xe) ,(+ yo ye))
 200                                       (width 0.2032) (layer Front)
 201                                       (net ,(+ col 5)))]))))
 202 (define (row-traces row)
 203   (let* ([yo (+ (* rows spacing -1) (* (add1 row) spacing))]
 204          [row3 '[[127.65 58.89 127.65 62.88] ; extra bits for the middle keys
 205                  [127.00 95.25 125.73 93.98]
 206                  [140.97 95.25 127.00 95.25]
 207                  [140.97 68.58 140.97 95.25]
 208                  [138.43 66.04 140.97 68.58]
 209                  [130.81 66.04 138.43 66.04]
 210                  [127.65 62.88 130.81 66.04]
 211                  [125.73 93.98 125.73 90.17]
 212                  [123.19 93.98 125.73 93.98]
 213                  [121.02 91.81 123.19 93.98]
 214                  [124.09 91.81 125.73 90.17]
 215                  [125.73 90.17 127.00 88.90]
 216                  [127.00 87.19 130.19 84.00]
 217                  [127.00 88.90 127.00 87.19]]]
 218          [all-rows '[[102.87 86.81 102.87 87.63]
 219                      [104.14 88.90 105.41 88.90]
 220                      [102.87 87.63 104.14 88.90]
 221                      [120.65 91.81 121.02 91.81]
 222                      [105.00 86.81 105.00 88.49]
 223                      [105.00 88.49 105.41 88.90]
 224                      [108.32 91.81 120.65 91.81]
 225                      [105.41 88.90 108.32 91.81]
 226                      [120.65 91.81 124.09 91.81]
 227                      [69.850 85.81 69.130 85.81]
 228                      [67.310 87.63 65.200 87.63]
 229                      [69.130 85.81 67.310 87.63]
 230                      [84.040 82.77 87.630 82.77]
 231                      [67.000 85.81 69.850 85.81]
 232                      [69.850 85.81 81.000 85.81]
 233                      [81.000 85.81 84.040 82.77]
 234                      [84.040 82.77 86.000 80.81]
 235                      [48.000 88.81 64.000 88.81]
 236                      [72.000 80.81 86.000 80.81]
 237                      [64.000 88.81 72.000 80.81]
 238                      [86.000 80.81 87.630 82.44]
 239                      [87.630 82.44 87.630 82.77]
 240                      [87.630 82.77 87.630 85.09]
 241                      [89.350 86.81 101.60 86.81]
 242                      [87.630 85.09 89.350 86.81]
 243                      [101.60 86.81 102.87 86.81]
 244                      [102.87 86.81 104.59 86.81]]])
 245     (for/list ([coords (if (= row 3) (append row3 all-rows) all-rows)])
 246       (match coords
 247         [(list xs ys xe ye) `(segment (start ,xs ,(+ yo ys))
 248                                       (end ,xe ,(+ yo ye))
 249                                       (width 0.2032) (layer Back)
 250                                       (net ,(+ row 1)))]))))
 251
 252 (define (diode-traces row col)
 253   (let* ([xo (* col spacing)]
 254          [yo (+ (list-ref column-offsets col) -8 (* row spacing))])
 255     (for/list ([coords '[[48.00 24.19 48.00 23.87]
 256                          [48.00 23.87 47.05 22.92]
 257                          [47.05 22.92 41.54 22.92]
 258                          [41.54 22.92 42.81 24.19]
 259                          [42.81 24.19 42.81 25.46]
 260                          [42.81 25.46 44.08 24.19]
 261                          [44.08 24.19 48.00 24.19]]])
 262       (match coords
 263         [(list xs ys xe ye) `(segment (start ,(+ xo xs) ,(+ yo ys))
 264                                       (end ,(+ xo xe) ,(+ yo ye))
 265                                       (width 0.2032) (layer Back)
 266                                       (net ,(+ row (* col 4) 11)))]))))
 267
 268 (define switches+diodes
 269   (for/list ([col (in-range cols)] #:when true
 270              [row (if (= 5 col)
 271                       '(2 3)
 272                       (in-range rows))])
 273     (append (list (switch row col) (diode row col))
 274             (if (= 5 col)
 275                 '()
 276                 (diode-traces row col)))))
 277
 278 (define board
 279   (apply append nets
 280          (list (net-class nets))
 281          (list microcontroller-module)
 282          (apply append (map column-traces (range (sub1 cols))))
 283          (apply append (map row-traces (range rows)))
 284          switches+diodes))
 285
 286 (define (write-placement filename)
 287   (when (file-exists? filename) (delete-file filename))
 288   (call-with-output-file filename
 289     (λ (op)
 290       (display (call-with-input-file "header.rktd"
 291                  (curry read-string 9999)) op)
 292       ;; kicad has this terrible bug where it's whitespace-sensitive here =(
 293       (display "\n" op)
 294       (for ([f board])
 295         (pretty-print f op 1))
 296       (display ")" op))))
 297
 298 (write-placement "atreus.kicad_pcb")