Dank der SoundBlaster-Karte erhielt
der PC vor einigen Jahren endlich
eine adäquate Audiowiedergabe.
Neben dem analogen Ein- und
Ausgang wies die Karte auch einen
aus Platzgründen zusammengefaßten
MIDI/Joystick-Anschluß in Form einer
15poligen Sub-D-Buchse auf. Andere
Hersteller haben diese Konfiguration
beibehalten, so daß die SoundBlaster-
Karte als eine Art Standard angesehen
werden kann.
Ist die Soundkarte und deren Software
installiert, kann der PC als Synthesizer
und als Soundsampler arbeiten. Ein
fast vollständiges MIDI-Interface ist
integriert. Außerdem besitzt die Karte
die Einrichtungen zum Anschluß von
zwei Joysticks.
Anwender einfacher Soundkarten
dürften in der Regel kaum mit den
Möglichkeiten des integrierten FM-
Synthesizers zufrieden sein. Ein echter
Wavetable-Synthesizer, wie er bei bes-
seren Soundkarten mitgeliefert wird,
klingt viel “natürlicher”, aber auch ein
externer MIDI-Expander oder ein
Keyboard kann den Ansprüchen
genügen. Obwohl die meisten
Soundkarten den Anschluß solcher
MIDI-Geräte erlauben, mangelt es an
einer elektrisch und mechanisch stan-
dardisierten MIDI-Schnittstelle. Aus

X-10 - 12/98 Elektor

EXTRA

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LUS

Mit der Einführung der SoundBlaster-Karte und aller “kompa-
tiblen” Soundkarten verfügt jeder PC über eine Anzahl neuer
multimedialer I/O-Funktionen. Für einige dieser Funktionen wie
den (Wavetable-) Synthesizer oder den Soundsampler reicht
der PC und etwas Software, andere Funktionen sind nur mit
zusätzlichen Peripheriegeräten zugänglich. Das hier vorgestell-
te Interface konvertiert die Signale des multifunktionellen
Joystick-Anschlusses in mehrere standardisierte Signalpegel
und Anschlüsse für zwei Joysticks und MIDI-Geräte.

Joystick- und MIDI-
Interface

Erweiterte Soundkartenanschlüsse

diesem Grund werden spezielle
Adapterkabel mit Signalanpassung
eingesetzt, die aber nicht nur unhand-
lich sind, sondern eine Reihe neuer
Probleme aufwerfen. Die MIDI-Signale
sind nämlich auf den Joystick-
Anschluß gelegt, den der Stecker des
Adapterkabels damit für einen
Joystick blockiert. Mit ein wenig
Kreativität und einer kleinen Schaltung
kann man aber diesen Makel aus der
Welt schaffen.

Puffer

Die Schaltung des Joystick- und MIDI-
Interfaces ist in Bild 1 dargestellt. Wie
schon erwähnt, soll das Interface nicht
nur die kombinierte MIDI- und Joystick-
Schnittstelle auftrennen und auf eige-
ne Anschlüsse führen, sondern auch
für standardisierte Pegelverhältnisse
der MIDI-Signale sorgen.
Ein Standard-MIDI-Interface verwendet
Stromschleifen zur Signalübertragung,
also muß auf der Senderseite eine
Stromquelle und beim Empfänger eine
Stromsenke beispielsweise in Form eines
Opto-Kopplers aufweisen. Eine Sound-
karte liefert ein MIDI-Signal immer im
TTL-Format.
Wirft man einen Blick auf die Buchsen
eines MIDI-Gerätes, so findet man
neben einem MIDI-Eingang üblicher-
weise auch zwei MIDI-Ausgänge und
einen sogenannten MIDI-thru-
Anschluß. Sämtliche Anschlüsse sind
dabei als fünfpolige DIN-Buchsen
(180

°) ausgeführt. Die MIDI-Ausgänge

führen ein identisches Signal, an MIDI-
thru erscheint eine Kopie des Signals
am MIDI-Eingang.
Die Soundkarte liefert Anschlußmög-
lichkeiten für lediglich einen MIDI-Aus-
gang und einen MIDI-Eingang. Es ist
Aufgabe des Joystick- und MIDI-Inter-
faces, auf dieser Basis für die restlichen
Signale zu sorgen. Im Schaltbild ist
deutlich zu sehen, daß diese Aufgabe
nicht allzu schwer ist. Die gesamte
Schaltung ist mit einem 6fach-Inverter
vom Typ 74HCT14 aufgebaut. Die Inver-
ter besitzen TTL-kompatible Ein- und TTL-
kompatible Ausgänge, die mit einigen
externen Widerständen zu Stromquellen
umfunktioniert werden können. IC1d
invertiert das von der Soundkarte stam-
mende MIDI-Signal, so daß LED D3
leuchtet, wenn MIDI-Signale verschickt
werden. Die beiden parallelen Puffer
IC1b und IC1c invertieren das Signal
erneut und steuern jeweils einen eige-
nen Ausgang an. Die beiden 220-

Ω-

Widerstände R2 und R4 stellen die
Stromquellen dar, wie sie jeder MIDI-
Ausgang aufweist. Der MIDI-Eingang ist
auf die übliche Weise mit einem Opto-

koppler (IC2) ausgestattet, wobei D1
den Optokoppler gegen verpolte oder
zu hohe Eingangsspannungen schützt
und R10 dabei den Strom durch die
Schleife (zusammen mit den Wider-
ständen in der Signalquelle) begrenzt.
Das an MIDI-in eintreffende Signal wird
potentialfrei über den Optokoppler
übertragen. LED D2 sollte dabei
flackern. Auch hier wird das Signal auf-
geteilt und über einen Puffer/Inverter
IC1e zurück auf den Soundkarten-Ver-
binder K7 geführt sowie mit dem letzten
zur Verfügung stehenden Puffer auf
eine MIDI-thru-Buchse geführt.
Da an der Joystick-Schnittstelle der
Soundkarte auch ein Pin für die
Versorgungsspannung von +5 V
reserviert ist, kann das Interface auf
eine eigene externe Stromquelle ver-
zichten. Es ist also alles nur eine Frage
von anschließen und loslegen, oder,
wie es Billy Gates formulieren würde,
plug and play!

Zwei Joysticks

Die MIDI-Schnittstellen sind damit
“erschlagen”, es bleibt lediglich die
Aufgabe, die für beide Joysticks an K7
kombinierten Signale zu trennen und
auf eigene Anschlußbuchsen (K6 für
Joystick A und K5 für Joystick B) zu
führen. Dies ist nicht weiter schwierig
und nur eine Frage der Verdrahtung,
da Pegeländerungen nicht vorgenom-
men werden müssen.
An der Soundkarten-Steckverbindung
K7 findet man die Anschlüsse für die
Potis, die über die Position auf der X-
Achse und der Y-Achse entscheiden
(xa, xb, ya und yb), für jeweils zwei
Feuerknöpfe (fb1a, fb2a, fb1b und
fb2b) sowie Masse und +5 V.
In Bild 2 ist das Layout und der
Bestückungsplan für die Interface-
Platine zu sehen. Die Verbinder sind
übersichtlich angeordnet, an der
Schmalseite der Soundkartenanschluß
K7, an einer Seite die Joystick- und an

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Elektor

EXTRA

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K7

10

11

12

13

14

15

1

2

3

4

5

6

7

8

9

K5

10

11

12

13

14

15

1

2

3

4

5

6

7

8

9

K6

10

11

12

13

14

15

1

2

3

4

5

6

7

8

9

C3

10

µ

25V

C2

10

µ

25V

2

3

1

5

4

K4

R10

220

Ω

R7

220

Ω

R6

220

Ω

2

3

1

5

4

K1

D1

1N4148

CNY17-2

IC2

5

4

1

2

6

R9

4k7

D2

R8

100

Ω

13

12

1

IC1f

11

10

1

IC1e

1

2

1

IC1a

5V

R2

220

Ω

R1

220

Ω

2

3

1

5

4

K3

5V

R4

220

Ω

R3

220

Ω

2

3

1

5

4

K2

5V

5

6

1

IC1c

3

4

1

IC1b

D3

R5

100

Ω

9

8

1

IC1d

IC1

14

7

C1

100n

C4

10

µ

25V

IC1 = 74HCT14

982090-11

5V

5V

5V

5V

MIDI OUT

MIDI IN

OUT

1

OUT

2

IN

THRU

5V

Bild 1. Die Schaltung des Joystick/MIDI-Interfaces, das die Signale am Joystick-Anschluß
der Soundkarte in standardisierte Pegel und Steckverbindungen umsetzt.

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EXTRA

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LUS

982090-1

(C) ELEKTOR

C1

C2

C3

C4

D1

D2

D3

H7

H8

H10

IC1

IC2

J1

J2

K1

K2

K3

K4

K5

K6

K7

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

R10

THRU

982090-1

I

II

982090-1

(C) ELEKTOR

Bild 2. Platinenlayout und
Bestückungsplan der Interface-Platine.

Stückliste

Widerstände:
R1...R4,R6,R7,R10 = 220

Ω

R5,R8 = 100

Ω

R9 = 4k7

Kondensatoren:
C1 = 100 n
C2...C4 = 10

µ/25 V stehend

Halbleiter:
D1 = 1N4148
D2,D3 = LED high eff.
IC1 = 74HCT14
IC2 = CNY17-2

Außerdem:
K1...K4 = 5poliger DIN-Buchse für
Platinenmontage (180

°)

K5,K6 = 15poliger Sub-D-Verbinder,
gewinkelt, female, für Platinenmontage
K7 = 15poliger Sub-D-Verbinder, gewin-
kelt, male, für Platinenmontage
Gehäuse 120

⋅64⋅40 mm

3

(Bopla E430)

Bild 3. Ein Foto des aufgebauten
Prototyps, der genau in ein Bopla-
Gehäuse (E430) paßt.

der anderen Seite die MIDI-Buchsen.
Auf der einseitigen Platine müssen
zunächst einige Drahtbrücken ange-
bracht werden, anschließend montiert
man die anderen Bauteile und am
Schluß die Stecker und Buchsen. Die
bestückte und kontrollierte Platine setzt
man in das in der Stückliste empfohle-
ne Gehäuse ein und verbindet K7 über
ein 15poliges Kabel mit dem entspre-
chenden Anschluß der Soundkarte.
Fertig ist das Interface. Es können nun
zwei Joysticks und eine Zahl von MIDI-
Geräten angeschlossen werden, ohne
daß man ständig die Stecker wech-
seln muß.

(982090)rg

PC-P

LUS

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Elektor

EXTRA

X-13 - 12/98

Bild 4. An die MIDI-Anschlüsse können gängige MIDI-Geräte wie dieser Yamaha-Expander oder das elektronische Saxophon von Casio
angeschlossen werden.

MIDI-Hardware näher betrachtet

MIDI ist ein Akronym für Musical Instrument Digital Interface, über das
Musikinstrumente miteinander kommunizieren können. Die MIDI-Norm wurde
Anfang der 80er Jehre festgelegt. Das Interface wurde später auch von der
Computerindustrie übernommen und zählt heute zu den Standard-Features einer
Soundkarte. Dank des MIDI-Interfaces ist aber nicht nur die Software-
Ansteuerung von Musikinstrumenten, auch anders herum läßt sich mit einem
Keyboard ein Musikstück über einen Sequencer im PC festzulegen.
Die Hardware benutzt eine Art Stromschleife, um Informationen vom Sender
zum Empfänger zu leiten. An der Empfängerseite wird ein Optokoppler einge-
setzt, der bei einem Strom von 5 mA schaltet. Die Schaltzeiten dürfen maximal
2

µs dauern, die Übertragungsrate beträgt 32,25 Kbit/s (±1 %). Die asynchro-

ne Kommunikation gebraucht ein Start- und ein Stoppbit, dazwischen liegen
acht Datenbits. Mechanisch läuft die Verbindung über die Anschlüsse 4 und 5
eines 5poligen DIN-Steckers (180

°). Pin 4 ist mit einem Widerstand von 220 Ω

mit +5 V verbunden, Pin 5 über ebenfalls einen Widerstand von 220

Ω zum

Ausgang eines Treibers. Pin 2 kann als Erde und Abschirmung des MIDI-Kabels
eingesetzt werden. Die Anschlüsse 1 und 3 bleiben ungenutzt. MIDI-Kabel müs-
sen abgeschirmt sein, verdrillte (twisted) Adern aufweisen und dürfen höch-
stens 15 m lang sein.

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