Mini, MIDI, Mac

MIDI-Adapter für alle Macs

Wissen | Hintergrund

Sollten Sie MIDI nicht nur mit einer modischen Verirrung der frühen Siebziger assoziieren, sondern womöglich erwägen, Musik- und Multimedia-Produktionen mit dem Mac zu erstellen, dann fehlt Ihnen zum vollkommenen Glück nur noch ein MIDI-Adapter zum Schmaltarif. Hier ist er.

Aufmacher

[#Stückliste Stückliste]

Langjährige c't-Leser werden sich vielleicht erinnern: Schon einmal war ein Bauvorschlag für einen MIDI-Adapter am Mac Gegenstand eines Artikels [[#literatur 1]]. Die damals vorgestellte Schaltung funktionierte tadellos (wenn man von den vertauschten Pins 1 und 2 des Optokopplers im Schaltbild einmal absah), hatte aber zwei Schönheitsfehler: Sie benötigte eine externe Stromversorgung, und wir hatten kein Platinenlayout abgedruckt (weil nicht entwickelt). Das hat sicher einigen Musikern den Nachbau verleidet, zumal das Fädeln von Lochrasterplatinen nicht jedermanns Sache ist.

Inzwischen ist die Gruppe der Mac-usenden Keyboarder um einiges größer geworden - rekrutiert aus ehemaligen Atari-Anwendern, die ihrer Prozessorfamilie treu bleiben wollten, und nicht zu vergessen aus der Heerschar von Kreativlingen, die ohnehin immer auf den Mac schwörten. Das Software-Angebot mit eingebauter MIDI-Unterstützung verbreitert sich ständig, selbst Apple macht mit QuickTime 2.5 da keine Ausnahme. Grund genug, das Thema noch einmal aufzurollen - nur diesmal ohne die genannten Nachteile.

Der alte Schaltungsvorschlag lehnte sich noch stark an die MIDI-Spezifikation 1.0 aus dem Jahre 1982 (!) an und war dementsprechend aufwendig. Unter anderem benötigte der eingesetzte 74LS14-Baustein fünf Volt in feinster Qualität, sprich gesiebt, stabilisiert und entkoppelt. Nun ist die MIDI-Spezifikation kein Heiligtum, und die dort veröffentlichte Interface-Schaltung als lockere Anregung zu verstehen ist keinesfalls blasphemisch.

Platine mit Bestückungsmöglichkeiten für Optokoppler
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Auf der Platine sind Bestückungsmöglichkeiten für die Optokoppler-Typen PC900 (6polig) und PC910/6N137 (8polig) vorgesehen.

Unser neuer Vorschlag, für den wir nun auch ein Platinenlayout entworfen haben, gibt sich deutlich unorthodoxer als der alte. So nutzt er die Features der Mac-SCC-Schnittstelle (RS-422, Modem- und Printerport) weit besser aus: Die Differentialausgänge der Datenleitungstreiber liefern gut 10 mA bei mehr als 6 Vss, was für die Versorgung der MIDI-Stromschleife und nach Gleichrichtung für die aktiven Bauteile satt ausreicht. Kurz gesagt: eine externe Stromversorgung erübrigt sich.

Der Sendeteil unserer Schaltung (siehe Bild unten) folgt dem Motto 'Keep it simple, stupid' - kein Treiber, kein Transistor, kein Gatter stört die 'Bits im Gänsemarsch' [[#literatur 2]] auf dem Weg zum empfängerseitigen Optokoppler. Dennoch lohnt eine genauere Betrachtung der Adapterschaltung. MIDI definiert eine Stromschleife, die mit 5 mA die empfängerseitige Optokoppler-LED (im verborgenen) aufleuchten läßt, wenn sich eine '1' auf den seriellen Weg gemacht hat. Eine '0' dagegen läßt die LED kalt. Da die LED-Durchlaßspannung etwa 1,5 V beträgt und an ihrem 220-[OMEGA]-Vorwiderstand bei 5 mA nochmals 1,1 V abfallen, liegen am MIDI-Kabel bei einer '1' rund 2,6 V an. Andererseits darf man durch die Potentialtrennung die Empfänger durchaus in Reihe (!) schalten, wenn man dafür sorgt, daß die 'Brennspannung' von 2,6 V pro Ausgang nicht unterschritten wird. So kommt man zu zwei MIDI-Ausgängen, ohne die RS-422-Treiber im Mac allzusehr zu strapazieren. Mit den Zenerdioden D3 und D4 an jedem Ausgang hat es eine besondere Bewandtnis: Sie sorgen dafür, daß die Stromschleife weiterhin geschlossen bleibt, wenn nur einer der beiden MIDI-Ausgänge benutzt wird und der andere offen ist. Ferner begrenzen sie die Spannung auf dem MIDI-Kabel bei Macs mit exemplargestreut potentem SCC-Ausgang auf 2,7 V. Der Arbeitspunkt der Dioden ist so eingestellt, daß ihr Innenwiderstand grob der Kabelimpedanz (liegt in der Größenordnung 150 [OMEGA]) entspricht, was Reflexionen und somit Übertragungsstörungen vorbeugt.

Schaltung des MIDI-Adapters
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Die Schaltung des MIDI-Adapters ist an Einfachheit kaum zu überbieten. Bei der Auswahl der Bauteile sind die Typen PC910 und 6N137 dem älteren PC900 vorzuziehen. Im Schaltbild der gedruckten c't ist die Polarität der Diode D1 vertauscht (hier korrigiert). Das Layout ist dagegen fehlerfrei. *

Aus dem vom Mac gelieferten RS-422-Pegel wird durch Gleichrichter und Siebkondensator die Betriebsspannung für den eingangsseitigen Optokoppler und den Quarzoszillator gewonnen. Ersterer ist ein Typ mit eingebautem Schmitt-Trigger, der dem Mac saubere Rechteck-Impulse mit den MIDI-Informationen liefert. Der Oszillator schließlich dient dem Mac als externer Takt zum Erzeugen der MIDI-Datenrate von 31,25 kBit/s. Leider widersetzt sich diese Übertragungsgeschwindigkeit ja jeglichen Annäherungsversuchen üblicher Baudrate-Generatoren, läßt sich aber mittels Teilung durch 32 einfach aus 1 MHz erstellen.

Schaltung
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Die einseitige gedruckte Schaltung läßt sich mit etwas Geschick auch selbst anfertigen. Chemisch weniger Bewanderten empfehlen wir aber die Platine von eMedia.
Schaltung des MIDI-Adapters
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Als Anwender haben Sie mit der komplexen Programmierung der Mac-Schnittstelle nichts zu tun - die MIDI-Software erledigt das für Sie. Kleiner Tip am Rande: Auf der Mixed-Mode-CD, die regelmäßig dem Magazin 'Keyboards' beiliegt, finden sie eine Cubasis-Demoversion von Steinberg, die zum Ausprobieren und für erste Erfahrungen völlig ausreicht. Dieses Programm unterstützt - wie viele andere auch - zwei Adapter am Modem- und Printerport, was Datenstaus vermeiden hilft; netto 3 KByte/s sind nämlich nicht viel, wenn sämtliche Tasteninformationen für vier Expander, drei Keyboards und unzählige Effektgeräte durch eine Leitung müssen.

Hardcore-Bastler werden sich die kleine Platine anhand des abgedruckten einseitigen Layouts selbst ätzen. Weil dieser Vorgang nicht nur die Umwelt, sondern auch Hose, Hemd und Herdplatte schädigt, wird es eine fertig bedruckte und 'gelöcherte' Leerplatine auch bei eMedia geben, die Sie dann nur noch mit einigen Bauteilen für rund 20 DM füllen müssen.

Je ein Drittel davon gehen für den Quarzoszillator und den Optokoppler drauf. Gebraucht-Oszillatoren älteren Datums aus der Wühlkiste haben möglicherweise eine zu hohe Stromaufnahme; sie sollte 3 mA nicht überschreiten. Moderne Typen aus laufender Fertigung nehmen duchweg weniger als 1,5 mA auf und vertragen als CMOS-Bausteine auch weit mehr als die früher bindenden 5 V. Im Betrieb sollte sich am Ladeelko C1 eine Spannung von gut 6 V aufbauen, dann ist der eingesetzte Typ in Ordnung. Übrigens sollten Sie keine elektronischen Schnittstellen-Umschalter (etwa unser MacSwitch-Projekt) zwischen MIDI-Adapter und Mac schalten; der Spannungsabfall darüber ist zu groß, so daß eine einwandfreie Funktion dann nicht mehr gewährleistet ist.

Früher genügte als Optokoppler für MIDI-Übertragungen der 400 kBit/s schnelle PC900 von Sharp, der inzwischen vom PC910 beziehungsweise 6N137 abgelöst wurde. Beide sind wesentlich schneller als der PC900, mit dem es des öfteren Übertragungsprobleme (die berüchtigten 'Tastenhänger') gab. Trotzdem sind auf der Platine sowohl PC900 als auch PC910/6N137 einsetzbar; ein PC900-Koppler ist bei Beschaffungsproblemen immer noch besser als gar keiner. Verwechseln lassen sich die Fassungen auf der Platine kaum: der PC900 ist sechspolig, PC910 und 6N137 haben acht Beinchen.

Mit Ausnahme des Optokopplers (lassen Sie sich keine 'ähnlichen' Typen andrehen!) sollten die Bauteile der Stückliste keine Beschaffungsprobleme aufwerfen. Selbst die 8polige Mini-DIN-Buchse ist inzwischen allerorten erhältlich. Diese ist hier übrigens wie ein Apple-Drucker beschaltet; zwischen MIDI-Adapter und Mac gehört deshalb ein 8poliges Mac-Standard-Druckerkabel, das es für wenig Geld im Mac-Zubehörhandel gibt. Auf der Lötseite der SCC-Buchse geht es recht eng zu, etwas Sorgfalt beim 'Braten' ist deshalb angebracht.

Achten Sie bei der Bestückung auf die richtige Polung der aktiven Bauteile (Kerbe der Koppler-ICs, Nase des Oszillators, Ring der Dioden, Kennzeichnung des Elkos). Die Platine ist so ausgelegt, daß sämtliche Buchsen auf einer Seite angeordnet sind, und paßt in fast jedes Standardgehäuse.

Die Funktionsprüfung ist eine leichte Übung: Platine am Modemport anschließen, MIDI-Software starten und auf MIDI-Adapter am Modemport sowie 1 MHz Takt konfigurieren. Wenn die Spannung am Elko C1 rund 6,5 V beträgt, kann die MIDI-Session losgehen. (cm)

* Korrekturen und Ergänzungen zur Printversion in rot.

Weitere Hinweise und Berichtigungen unter: c't-Projekte

[1] Carsten Meyer, Mac goes MIDI, Einfaches Musikinstrumenten-Interface für Apple, c't 9/90, S. 174

[2] Günter Klotz, Bits im Gänsemarsch, Die RS-232-C-Schnittstelle, c't 12/86, S. 185

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Stückliste
Halbleiter
GL1 DIL-Brückengleichrichter 80V/1A
OSC1 Quarzoszillator 1 MHz, CMOS-Ausführung
IC1 PC910 oder 6N137
alternativ (siehe Text):
IC1' PC900
D1, D2, D5 1N4148
D3, D4 ZPD 2V7
Widerstände
R1, R3 47R
R2, R4, R6 3k3
R5, R7 220R
Kondensatoren
C1 100µF/16V Elko
C2, C3 100n ker.
Sonstiges
X1 8pol. Mini-DIN-Buchse
X2,X3,X4 5pol. DIN-Buchsen 180ƒ
Platine MacMIDI (eMedia 9610382)
Mac-Druckerkabel 8pol.
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