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CircuitAgent Community Edition: hardware DSL, LCSC live-selection client, and netlist contracts

PyPI

Version: 0.3.7

Weekly downloads: 13K

Maintainers: 1

Created: last week

CircuitAgent · Community Edition

Prompt → Schematic → Layout → 3D Enclosure → Fabrication Bundle

🇨🇳 中文说明 · 🇬🇧 English · 🔌 MCP Server · 🧩 19+ 积木清单 · 🏭 工业 DFX · 📐 KiCad/BOM 导出 · 💬 反馈

Status: alpha. This repository is the open community layer of CircuitAgent: the hardware DSL, the LCSC live-selection client, and the data contracts that the full compiler consumes. The block set is deliberately small and every block is unit-tested — correctness over coverage.

为什么需要这一层 (Why this layer exists)

让大语言模型直接生成底层走线、焊盘与封装，几乎必然产出非法几何或引脚短路。 CircuitAgent 的做法是把 LLM 的输出约束在预验证的电路积木上，再用 Pydantic 契约把它变成确定性网表 —— 模型只负责"选积木"，不负责"画线"。

CircuitAgent Pro 工作台演示

Natural language prompt
        │
        ▼
┌────────────────────────┐
│  CircuitBlocks DSL     │  keyword → audited sub-circuits (deterministic)
└────────────────────────┘
        │
        ▼
┌────────────────────────┐
│  Netlist contract      │  Pydantic / JSON Schema (SSOT)
└────────────────────────┘
        │
   ┌────┴─────┐
   ▼          ▼
┌────────┐ ┌──────────────────┐
│ LCSC   │ │ REST / MCP APIs  │
│ client │ │ (community layer)│
└────────┘ └──────────────────┘

快速上手 (Quick Start)

方式 A · 从 PyPI 安装（推荐）

pip install circuit-agent-client

方式 B · 从源码使用

git clone https://github.com/mo9652962-ai/circuit-agent.git
cd circuit-agent

零运行时依赖 —— 纯 Python 标准库实现，装完即用，不拉任何第三方包。跑测试才需要 dev extra：pip install -e ".[dev]"

1 · 一句话生成硬件网表

from client.synthesizer import synthesize_from_prompt

spec = synthesize_from_prompt(
    "基于 ESP32-C3 的环境监测节点，带 Type-C 供电、I2C 传感器插座、指示灯和2个按键"
)

print(spec["chip_id"])                            # ESP32-C3
print(len(spec["modules"]))                       # 元器件数
print(spec["netlist"]["connections"][0])          # 第一条网络连接
print(spec["unmatched"])                          # 你要求了、但 DSL 还不支持的模块（可执行信号）
print(spec["not_requested"])                      # 你没提到的可选模块（仅参考，非能力缺口）

映射是确定性的：同一句话永远产出逐字节相同的结果（CI 中有对应断言）。

unmatched 与 not_requested 是两个刻意分开的信号，不要混用：

字段	含义	例子	消费方式
`unmatched`	你明确要求、但当前 DSL 造不出来	`ethernet` / `relay` / `motor_driver`	这是能力信号，agent 应据此告知用户或换方案
`not_requested`	可选积木，只是这句话没提到	`button` / `led` / `buzzer` / `i2c` / `crystal`	纯参考信息，不代表能力缺口

不会被静默丢弃：任何未识别的意图都会出现在 unmatched 里，而不是悄悄消失。

2 · 查询立创商城实时库存与单价

from client.lcsc_client import search_lcsc_parts

for part in search_lcsc_parts("CH340N", limit=3):
    print(f"[{part['lcsc_part']}] {part['part_number']} | {part['package']} | "
          f"库存 {part['stock']} | ${part['price_usd']} | {part['part_class']}")

[C506813] CH340N | SOP-8_L5.0-W4.0-P1.27-LS6.0-BL | 库存 196 | $0.5537 | Extended Part

客户端自带重试退避 + 硬超时 + 24 小时磁盘缓存 + 防御式解析：上游改结构不会抛异常，断网时回落到缓存（缓存也没有则返回空列表，调用方永远不必处理传输层异常）。

3 · 直接用积木搭电路

from client.circuit_blocks import block_usb_c_power, block_power_ldo_3v3

blk = block_power_ldo_3v3()
for comp in blk.components:
    print(comp.ref, comp.value, comp.package, comp.lcsc)

积木清单 (Block Catalogue)

Block	说明	关键设计点
`block_usb_c_power`	Type-C 供电输入	双 5.1k CC 下拉（sink 角色，非 56k 上拉）
`block_power_ldo_3v3`	AMS1117-3.3V 稳压	10µF 输入/输出储能电容
`block_crystal_clock`	无源晶振 + 负载电容	标记 `guard_ring` 属性供后端加地屏蔽环
`block_button`	消抖按键	10k 上拉 + 100nF RC，位号可参数化
`block_led`	状态指示灯	限流电阻 + 颜色/阻值可参数化
`block_buzzer`	蜂鸣器驱动	S8050 NPN + 1N4148W 反向续流二极管
`block_i2c_header`	I2C 扩展排针	SCL/SDA 各 4.7k 上拉
`block_rs485_transceiver`	SP3485 半双工差分串口	120Ω 终端电阻 + 100nF 去耦 + 3P 排针引出
`block_can_transceiver`	SN65HVD230 3.3V CAN 节点	120Ω 终端匹配 + 10k 斜率控制 (高速模式)
`block_battery_tp4056`	TP4056 1A 线性锂电充电	1.2k 限流 + 充/满双色指示灯 + 2P 电池端子
`block_sensor_aht20`	AHT20 温湿度传感器	工业 I2C 总线 + 去耦电容 + DFN-6 封装 (C2757850)
`block_sensor_mpu6050`	MPU-6050 6轴 IMU 运动姿态传感器	3轴陀螺仪+3轴加速度计 + 旁路去耦 + QFN-24 (C24112)
`block_esd_usb_tvs`	USB 接口高速 TVS 静电防护	USBLC6-2SC6 超低结电容 (0.6pF) + SOT-23-6
`block_esd_rs485_tvs`	RS-485 工业双向非对称 TVS	SM712 工业防雷/抗浪涌防静电二极管 (-7V~+12V)
`block_esd_can_tvs`	CAN 总线 ESD 双路 TVS 阵列	PESD1CAN 24V 车规/工控双线 TVS (SOT-23)
`block_reverse_polarity_protection`	工业电源输入防反接保护	肖特基二极管 (SS34) 或低压降 P-MOSFET (AO3401A)
`block_power_pi_filter`	电源输入 EMI π型 LC/RC 滤波器	磁珠 (100MHz 600Ω) + 10µF 钽电容/陶瓷电容吸收纹波
`block_fiducial_marks`	SMT 贴片光学定位点 (Mark点)	3个 1.0mm 裸铜焊盘 + 2.0mm 阻焊开窗 (DFA工序必备)
`block_testpoint_matrix`	自动化测试点矩阵 (Test Points)	1.0mm SMD 测试铜焊盘 (支持电源轨、地轨、SWD、UART测试)
`block_watchdog_supervisor`	TPS3823 看门狗/复位监控	1.6s WDI 喂狗 + 推挽复位输出（工业 MCU 防跑飞，IEC 61508 实践）
`block_ethernet_phy_w5500`	W5500 SPI 硬件 TCP/IP 以太网	10/100M PHY + 集成变压器与状态灯 RJ45 (HR911105A) + 25MHz 晶振
`block_isolated_adc_ina219`	INA219 I2C 功率/电流双向监测	0.1Ω 2W 1% 精密检流电阻 + 实时电压电流遥测
`block_motor_driver_drv8825`	DRV8825 2.5A 45V 步进电机驱动	1/32 微步进 + 100µF 50V 母线高压滤波 + XH-4P 接口
`block_optocoupler_isolated_io`	PC817 5kV 高压光电隔离输入	2.4k 限流 + 反向保护二极管，适配 24V PLC 工业自动化输入

每个积木的引脚号、LCSC 料号、封装名在冻结前均对照数据手册与立创商城列表核验过。 tests/test_circuit_blocks.py 会强制校验：位号唯一、每个元件都有封装与料号、网络端点必须指向已声明的元件、每个积木都必须接 /GND。

MCP Server (AI Agent 工具服务)

CircuitAgent 内置标准 JSON-RPC 2.0 stdio MCP Server，基于纯 Python 标准库构建（无需任何第三方 pip 库），可无缝接入 Claude Desktop、Cursor 或 Windsurf。

当前暴露 50 个工具、8 个资源（circuit:// URI）与 4 个工程提示词（slash-command）。

运行方式

python -m client.mcp_server

Claude Desktop 配置 (`claude_desktop_config.json`)

{
  "mcpServers": {
    "circuit-agent": {
      "command": "python",
      "args": ["-m", "client.mcp_server"],
      "cwd": "/path/to/circuit-agent"
    }
  }
}

暴露的工具 (Tools)

synthesize_circuit: 输入自然语言，输出确定性硬件网表与积木清单。
search_lcsc_parts: 免 Key 实时查询立创商城的元器件库存、封装、阶梯单价与基础库/扩展库属性。
list_circuit_blocks: 列出 DSL 中全部可用的 24 大已审计电路积木规格。
validate_netlist: 根据正式 JSON Schema 校验网表数据结构合法性。
calculate_trace_impedance: 基于 IPC-2141 解析公式计算微带线与差分对走线阻抗（50Ω RF / 90Ω USB / 120Ω CAN/485）。
calculate_bom_cost: PCBA 成本核算器，自动精算元器件裸成本与嘉立创扩展库换料费（¥20/种）。
list_supported_chips: 查询当前支持的微控制器型号及其引脚分配硬规则。
register_custom_chip: 动态注册第三方 MCU 物理引脚约束与外设映射表。
calculate_ipc2152_trace_current: 依据 IPC-2152 标准精确计算印制导线载流能力或反算线宽（温升 ΔT、铜厚 1oz/2oz、内层降额）。
audit_industrial_dfx: 工业级 DFX (DFM/DFA/DFT/DFC) 与生产合规自动化静态审查器，输出打分评级、问题分类与 Markdown 体检报告。
export_kicad_netlist: 导出标准 KiCad S-Expression 网表 (.net)，支持 KiCad 6/7/8/9/10 直接导入 Pcbnew 快速布线。
export_manufacturing_bom: 生成量产级嘉立创 SMT BOM CSV 表格（含位号聚合、基础库免换料费分类）。
calculate_parametric_circuit: 闭环参数化硬件设计方程（E96 标准分压电阻对求解、LDO 散热结温校核、I2C 上拉阻值及 RC 滤波）。
render_circuit_topology: 生成结构化 ASCII 系统架构拓扑图（电源轨、总线、传感器与保护子系统）。
run_erc: 网表级电气规则门禁（ERC）——悬空网络、缺 GND、未知位号、缺电源域、缺去耦电容、差分总线缺 120Ω 终端电阻，每条带 severity 与出处，blocking/error 阻断 BOM/CPL 交付。
analyze_power_tree: 系统级电源树与热功耗分析器，追踪电源域负载电流、LDO 压差裕量、热耗散与结温估算 ($T_j$)。
calculate_ipc2221_clearance: 基于 IPC-2221B Table 6-1 标准根据工作电压与导体类别 (B1内层/B2外层裸露/B4涂覆/A6引脚) 精确计算最小电气间隙。
export_specctra_dsn: 生成通用 Specctra DSN (v15.0) 自动布线交互文件与启发式器件自动布局，支持直接送入 Freerouting / KiCad 执行 100% 自动化走线。
export_kicad_schematic: 导出原生现代 KiCad 8/9 S-Expression 原理图文件 (.kicad_sch)，支持在 Eeschema 中直接以可视化原理图打开编辑（含器件符号排布、属性及图框）。
audit_supply_chain: 供应链多源弹性审计器（ISO 9001 采购供应链审计），自动排查单源卡脖子器件并映射引脚完全兼容的第二货源替代料 (Drop-in Second-Source) 与立创商城编号。
calculate_differential_skew: 高速差分对等长与时延差约束求解器（USB 2.0 HS ≤10ps、以太网 ≤25ps、CAN-FD ≤50ps），反求目标等长差与蛇形绕线 (Serpentine tuning) 齿数与几何尺寸。
export_ipc_d356: 导出通用工业标准 IPC-D-356A 裸板电性能飞针测试网表文件，直接喂入板厂飞针测试机 (AEMG/ATG/MicroCraft) 执行开短路连通性检验。
export_gerber_bundle: 原生直出符合 Ucamco RS-274X 扩展标准的制造级 Gerber 打包文件（板框 .gm1、顶层铜皮 .gtl、阻焊开窗 .gts、顶层丝印 .gto），摆脱对图形化 EDA 鼠标导出的依赖。
calculate_pcb_stackup_impedance: 标准工业四层板 (JLC04161H) 与六层板 (JLC06161H) 叠层矩阵查询与 IPC-2141A 特征阻抗自动反求（50Ω RF微带线、90Ω USB、100Ω 以太网、120Ω 工业差分对）。
export_excellon_drill: 生成生产级 IPC-NC-349 Excellon CNC 数控钻孔文件 (.drl)，补齐 PCB 制造 5 层生产包。
generate_interactive_bom: 生成量产首件检验交互式装配导航网页 (iBOM, InteractiveHtmlBom 对标)，实现位号清单与 SVG 矢量板图双向高亮聚焦。
calculate_smt_feeder_matrix: SMT 贴片机料槽与吸嘴智能配置器，遵循 EIA-481 载带标准（8/12/16/24mm 宽度与 2/4/8/12mm 步距）与 Juki/Yamaha 吸嘴矩阵（502~506 规格）。
export_openpnp_job: 导出标准 OpenPnP 自动化贴片作业文件与工业贴片机 CSV，包含吸嘴配置、料槽站位号、中心坐标与器件旋转角。
calculate_ipc7351_land_pattern: 依据 IPC-7351B 国际标准计算表面贴装元件焊盘几何与 Courtyard 边界（焊脚延伸 Toe、内侧延伸 Heel、侧边延伸 Side、RMS 统计公差，覆盖 A/B/C 三级焊盘密度）。
calculate_pcb_panel_rails: SMT 自动化产线拼版工艺边与邮票孔/V-cut 计算器，依据 IPC-2221B 与 IPC-SMEMA-9851 自动化导轨规范生成 3.2mm 定位孔、光学定位点与材料利用率。
calculate_ict_testpoints: 分析 PCB 网表测试可测性并规划针床在线测试 (ICT) 测试焊盘矩阵 (B.Cu Φ1.0mm/2.54mm 网格)，根据 IPC-9252 与 IPC-2221B 智能分配探针类型 (皇冠型/尖矛型/锯齿型) 与故障覆盖率统计。
calculate_bga_escape_routing: 依据 IPC-7095 标准求解 BGA 封装对角 45° 狗骨头 (Dogbone) 引脚逃孔扇出几何、通道线宽与线距，并反推最少信号走线层数与 HDI 微孔需求。
calculate_teardrop_reinforcement: 计算导线连接过孔/焊盘处的切线圆弧与锥形泪滴 (Teardrop) 补强几何，消除热应力开裂并确保满足 IPC-2221B Section 9.1.5 与 IPC-A-600J Class 3 破孔零开路规范。
calculate_copper_thieving_balance: 依据 IPC-2221B Section 10.1.1 评估顶底层铺铜覆盖率平衡度，预警回流焊弓曲/扭曲变形风险 (IPC-TM-650 2.4.22 ≤0.75%)，并在孤立空白区自动生成网格/阵列假铜平衡点 (Copper Thieving)。
calculate_via_stitching_array: 依据 IPC-7093 Section 7.2 规划 QFN/功率芯片裸露散热焊盘底部的导热过孔阵列 (Φ0.3mm/1.2mm 网格)，或依据 IPC-2141A 生成高频 RF 微带线双侧屏蔽地孔栅栏 (Shielding Fence)。
calculate_serpentine_tuning_geometry: 依据 IPC-2141A 高速传输线标准生成差分对蛇形等长绕线微调几何路径，严格保障线距自耦合抑制约束 ($S \ge 3W, H \ge 3W$)。
calculate_stencil_aperture_ratios: 依据 IPC-7525 钢网设计规范逐开孔核算面积比 (AR ≥ 0.66) 与宽厚比 (≥ 1.5)，定位锡膏释放不足的高危细间距开孔，预防立碑/虚焊/BGA 枕头效应。
calculate_fiducial_layout: 依据 IPC-2221B Section 12 与 JEDEC J-STD-020 生成非对称 L 形 3 点全局光学定位点布局 (消除 180° 旋转歧义)，并为 ≤0.5mm 细间距器件自动布置对角局部基准点。
calculate_via_protection_plan: 依据 IPC-4761 按过孔装配场景选型保护结构 (Type I~VII)：BGA 盘中孔强制 Type VII 填孔+电镀盖帽 (VIPPO) 防渗锡，热沉焊盘 Type V 填孔，BGA 通道 Type IV，开阔区 Type II。
calculate_solder_paste_volume: 依据 IPC-7525A 锡膏转移分析逐开孔核算沉积锡膏体积比 (合规窗口 1.0~2.5)，预警焊料饥饿 (开路/立碑/枕头效应) 与锡膏过量 (桥连/锡珠) 缺陷。
export_ipc2581: 导出简化合规的 IPC-2581B 单文件智能制造数据包 (XML)——叠层、BOM、已布局元件、网络引脚归属与板框轮廓，取代传统 Gerber+Excellon+TXT 交付包，直接对接 Siemens X / Altium / Zuken 与大型 EMS 代工厂报价投产。
export_assembly_drawing_svg: 依据 ASME Y14.5 与 IPC-2221B Section 11 生成 1:1 比例 PCBA 装配图 SVG——元件外框与位号标注、极性标识 (IC 第一脚圆点/二极管阴极条/电解电容正极框)、底视图 X 镜像、ASME Y14.100 标题栏 (版本/比例/审核签署栏)。
diff_netlists: 网表 ECO 比对引擎——对改版前后两版网表输出元件增删、值/封装变更、网络增删、引脚归属迁移与变更等级 (NONE/MINOR/MAJOR)，支撑 PLM 工程变更 (ECO) 流程向制造/采购/测试部门准确传递改版差异。
generate_assembly_process_plan: 混装装配工艺路线规划器——依据 IPC-A-610G Section 7 将每个器件分配至 SMD 回流 / THT 波峰 / THT 手工 / 机械装配工序，输出 EMS 十段标准工艺路线 (SPI → 回流 → AOI → 插件 → 波峰/选择焊 → 手工补焊 → ICT → FCT → 三防 → 包装)。
optimize_panel_grid: 拼版网格利用率优化器——枚举 grid_x × grid_y、工艺边布局与分板方式 (V-cut/邮票孔) 组合，过滤超出板厂上限 (默认 300×300mm) 的方案，按基材利用率降序输出 Top-10 可行拼版方案。
calculate_fab_cost: PCB 制造费用估算器——按板厂公开阶梯计价 (2/4/6 层 × 5/10/30/100 件数量档、超 100×100mm 面积加收、阻焊颜色/表面工艺 HASL·ENIG·OSP/板厚/交期加急系数) 输出总价与单价估算。
calculate_smt_placement_clearance: SMT 贴片机吸嘴碰撞与高器件净空分析器——分析 H ≥ 4.0mm 高大器件与相邻矮件 (0402/0603) 的吸嘴下压净空禁布区 (≥ 2.0mm)，按由矮到高输出分层贴装优先级序列 (IPC-SM-782 / OpenPnP)。
calculate_creepage_isolation_slot: 高压安规防爬电隔离铣槽计算器——依据 IPC-2221B Table 6-1 与 IEC 62368-1 评估高低压导体表面间距，当爬电距离不足时自动规划贯通空气隔离铣槽 (端点/槽宽/绕行等效爬电扩展)。
analyze_impedance_tolerance: 多层板特征阻抗制造公差与灵敏度分析器——对标 Polar SI9000 模型评估介质厚度 (±10%)、线宽 (±10%)、铜厚 (±15%)、Er (±5%) 公差叠加下的 Zmin/Zmax 与偏导灵敏度，核准 ±10% 目标容限合格率。
evaluate_material_cti_creepage: 基材相对漏电起痕指数 CTI 与安规爬电评定器——依据 IEC 62368-1 Table 25 与 IPC-2221B 划分材料组别 (Group I ≥600V 至 Group IIIb)，在污染等级 1/2/3 下核算爬电安全裕量并给出高 CTI 基材升级建议。

暴露的资源 (Resources)

支持通过 circuit:// URI 直接将规范加载到大模型上下文，无需执行额外工具：

circuit://specs/netlist-schema: 完整的网表 Draft-07 JSON Schema。
circuit://specs/cpl-standard: 嘉立创 SMT 坐标规范与封装偏角补偿表。
circuit://specs/ipc-dfx-rules: IPC-2152 导线载流/温升与 IPC-2221 电气间隙/爬电距离硬规则。
circuit://blocks/catalog: 24 大电路积木的元器件、引脚与网络全量清单。
circuit://rules/jlc-smt: 嘉立创四层板叠层 (JLC04161H) 与生产物理规则。
circuit://examples/esp32c3-minimal: ESP32-C3 极简温湿度节点参考网表。
circuit://examples/stm32f103-controller: STM32F103 工业控制板参考网表。
circuit://examples/rp2040-dualcore: RP2040 双核传感器扩展板参考网表。

快捷工程 Prompt (Slash-Commands)

/design_hardware_project: 全流程硬件设计指令（积木匹配 → 阻抗计算 → BOM核算 → 网表校验）。
/audit_schematic_netlist: Senior EE 硬件体检审查指令（去耦电容亲和性、差分对等长、Type-C 下拉阻抗）。
/optimize_bom_cost: PCBA 降本优化指令（分析扩展库物料并推荐免换料费的基础库替代料）。
/audit_industrial_compliance: 工业与量产级 DFX 审查指令（核查 IPC-2152 载流温升、IPC-2221 电气间隙、DFT 测试点覆盖率与 TVS 端口抗浪涌防护）。

数据契约 (Contracts)

specs/netlist_schema.json — 网表 JSON Schema
specs/cpl_standard.md — 嘉立创 SMT 坐标规范与封装偏角补偿表
examples/ — STM32F103 / ESP32-C3 / RP2040 参考网表，CI 强制校验其符合 Schema

测试与 CI

pytest tests/ -q      # 240 passed

CI 在 ubuntu-latest + windows-latest × Python 3.10/3.11/3.12 上跑全量测试，并额外做两件事：校验 examples/ 全部符合 Schema、离线跑通 README 里的快速上手命令。

范围与路线图 (Scope & Roadmap)

本仓库包含：硬件 DSL 与积木库、立创实时选型客户端、网表/CPL 数据契约、标准 MCP Server、REST 交互接口。

暂不包含：多层板物理布局与布线求解、参数化 3D 壳体布尔几何、Senior EE 物理规则门禁。这些是上游编译器的高级能力，仍在开发中；本仓库通过稳定的数据契约与客户端接口与其对接，契约本身是公开且版本化的。

路线图：

参与贡献 (Contributing)

最欢迎的贡献是新增经过核验的电路积木：带上数据手册依据的引脚定义与立创料号，并补上对应单测即可提 PR。Issue 里也欢迎贴出你希望支持的芯片型号。

名称说明 (Naming)

"CircuitAgent" 是一个较通用的名字，社区中已有若干同名或近名的项目（例如 singularguy/CircuitManus 内部的 CircuitAgent 类、Circuit-LLM/circuit-sdk 的 CircuitAgent 基类、以及高能物理领域的 PhEDEx CircuitAgent）。本项目与它们没有任何关系，也不主张该名称的独占权。如果你的项目或商标与此冲突，欢迎开 Issue 告知，我们可以协商改名。