Enhanced Memory ME-1 für Kawai K5000
Kawai K5000W
Der Projektverlauf in der Anfangsphase
23.8.2006
Ich bekomme von Jan eine Zuschrift mit folgendem Inhalt:
...Sehr interessant wäre auch die Frage ob Du eine Speichererweiterung für einen KAWAI K5000 anfertigen könntest. Diese Karte sieht der von Roland sehr ähnlich und ist auf dem Markt nicht mehr erhältlich. Leider sind die wenigsten K5000 Synthesizer mit dieser Erweiterung ausgerüstet und dementsprechend groß ist die Nachfrage nach den Speicherwerweiterungen! |
Damit nimmt das Projekt seinen Anfang. Zunächst bekomme ich nur Fotos der Speicherkarte. Mit der versprochenen Originalkarte wird es aber vorerst nichts.
Zur Zeit liegen mir die folgenden Produktfotos vor:
Abbildung ME-1 Vorderseite
Abbildung ME-1 Rückseite
Auf dem Foto sind die folgenden wichtigsten Bauteile zu erkennen:
- TC554161 von Toshiba. Ein 256k x 16 Bit statisches RAM. Exotisches Japan-Bauteil mit ungewöhnlicher Geometrie.
- TC1027 von Microchip. Referenzspannungsquelle plus 4 Ultra Low Power Komparatoren.
- SMD Steckverbinder
- Batteriehalter mit CR2032 Lithium-Knopfzelle.
3.12.2006
Zur Zeit gibt es noch ein Problem mit diesem Bauteil. Es hat die Bauform SOT23-5 und trägt den Marking Code H4K. Zu diesem Bauteil habe ich bisher weder Herstellerangabe noch Datenblatt gefunden. Der Marking Code H4K ist auf keiner Cross Reference Liste zu finden.
H4K SOT23-5
Wer weiß, um welches Bauteil es sich hier handelt, möge sich bei mir melden. Auch Fotos von anderen ME-1 Boards, auf denen dieses Bauteil möglicherweise eine andere Bezeichnung trägt, können weiterhelfen.
Anhand einer Originalplatine könnte man unter Umständen auf die Funktion dieses Bauteils schließen.
Zur genauen Analyse der Schaltung brauche ich dann sowieso eine Originalplatine. Leider liegt mir bislang aber keine Originalplatine vor.
Deshalb habe ich dieses Projekt vorübergehend so lange auf Eis gelegt, bis mir jemand leihweise ein Original ME-1 zur Verfügung stellen kann.
22.12.2006
Durch Jan's aufmerksame Beobachtung im großen Internet-Auktionshaus in der Bucht sind wir über Nacht in Besitz eines K5000 mitsamt einer ME-1 Speichererweiterung gelangt!
Für mich der optimale Ausgangspunkt für das Reverse Engineering.
5.1.2007
Das bereits oben erwähnte IC ist offensichtlich doch kein TC1027 von Microchip. Die Beschaltung der Pins wäre in diesem Fall völlig unsinnig.
Das Logo sieht dem Microchip-Logo zwar sehr ähnlich, das original Microchip-Logo ist aber zusätzlich in einen Kreis eingefasst, und das stilisierte M ist invertiert dargestellt.
Außerdem druckt Microchip gewöhnlich die vollständige Bezeichnung auf dem Bauteil ab. Es handelt sich hier um ein SO-16 Widebody IC mit 5,5 mm Rumpfbreite. Ein Format, welches in der japanischen Unterhaltungselektronik besonders beliebt ist. Es trägt die Aufdrucke 643 und 1027.
Das dargestellte Logo habe ich in den bekannten Logo-Verzeichnissen nicht gefunden. Die Suche nach Hersteller und Typ geht also weiter.
19.1.2007
Habe herausgefunden, daß das IC "1027" ein MM1027 von Mitsumi sein könnte. Eine Firma also, die sonst nur für Disketten- und CD-Laufwerke bekannt ist. Bei einem Anruf bei Mitsumi Deutschland wurde mir auf äußerst unfreundliche Art und Weise zu verstehen gegeben, daß man an Neukunden keine technischen Auskünfte erteilen würde.
Na ja, egal, das Datenblatt liegt mir trotzdem vor. Es handelt sich um einen NVRAM-Controller mit System Reset, Backup Battery Switchover, Chip Enable Output und einer zweistufigen Batterieüberwachung. Also ein Baustein, der aus einem SRAM ein nichtflüchtiges NVRAM macht.
So kann ich nun die Schaltung weiter analysieren. Das Bauteil ist seit Jahren abgekündigt, also muß ich eine passende Ersatzschaltung dafür finden.
24.1.2007
Der Schaltplan ist jetzt vollständig analysiert. Damit klärt sich nun auch die Rolle des ominösen "H4K". Es muß ein Single OR Gate sein, welches die Chip-Enable-Leitung vom K5000 verriegelt, sobald die Versorgungsspannung nachläßt. Dazu wird das CE-Signal vom MM1027 mit dem CE vom K5000 verknüpft. Damit ist das RAM gegen weitere Schreibzugriffe und Datenverlust geschützt. Wenn die Versorgungsspannung unter die Batteriespannung absinkt, schaltet der MM1027 das RAM automatisch auf die Batterieversorgung um.
Aktuell gibt es auf dem Markt NVRAM-Controller für 5V von mehreren Herstellern, besonders Dallas/Maxim, Texas, ST, aber auch Fujitsu. Einige haben auch das Gate für die CE-Leitung gleich eingebaut, einige haben eine Low-Battery-Überwachung, und nur ganz wenige haben beides, so z.B. der DS1312 von Maxim und der M40SZ100Y von ST. Beide haben gemeinsam, daß sie entweder nur in großen Stückzahlen erhältich, oder sehr teuer sind.
Von Fujitsu kommt das MB3790, welches als einziges zwei Batteriealarme wie das MM1027 besitzt. Beide Alarme werden vom K5000 ausgewertet, so daß es erst eine Vorwarnung zum Batteriewechsel und später dann eine Warnung vor möglichen eingetretenen Datenverlust gibt. Das MB3790 steht mit 17 Wochen Lieferzeit und einem fairen Preis auch bei geringen Stückzahlen im Moment relativ vorteilhaft da. Leider hat es kein CE-Gate eingebaut, so daß ein externes Gate erforderlich wäre.
Alle anderen Bausteine haben maximal nur einen Batteriealarm, so daß man in diesem Fall mit einer einstufigen Warnung zum Batteriewechsel leben müßte.
Gestern bekam ich eine Mail von Thomas L. der mich u.a. auf das neue MRAM von Freescale aufmerksam machte. Das ist ein neuer nichtflüchtiger Speichertyp mit der Schnelligkeit eines RAMs. Der Typ MR2A16A ist bisher der einzige verfügbare und hat zufällig die gleiche Architektur wie der ursprüngliche Toshiba-Typ. Leider ist er nur für 3,3V geeignet und mit einem Preis von 25 EUR hier nicht einsetzbar. Schade, das wäre ein ME-1 ohne Batterie gewesen.
An dieser Stelle noch einmal herzlichen Dank an Stefan H. für den Belegungsplan des Steckverbinders und an Herrn Fischer von der EBV-Elektronik für die Auskünfte zu Fujitsu und Freescale.
26.1.2007
Nach intensiver Recherche habe ich heute beschlossen, den MAX691A einzusetzen. Dieses IC leistet die automatische Batterieumschaltung, hat ein CE-Gate eingebaut und besitzt einen Power-Fail-Komparator.
Und... man bekommt es bei Reichelt! Ab Lager lieferbar in Stückzahlen ab 1 zu einem Preis, der gegenüber anderen Maxim- oder Dallas-Typen geradezu günstig ist.
Im Gegensatz zu einem Low-Battery-Komparator, der keinen Strom aus der Batterie zieht, muß beim Powerfail-Komparator die Batteriespannung mit einem Spannungsteiler heruntergeteilt werden, da die interne Referenzspannung immer 1,25V beträgt. Der PFI-Input hat einen Leckstrom von 25nA, für den Spannungsteiler wird ein Querstrom von 1µA empfohlen.
Dazu folgende Überlegung:
Der Energieinhalt einer CR2032 beträgt 230mAh. Das RAM hat einen Standby-Verbrauch von 0,25µA bei 3V, der MAX691A verbraucht im Standby 0,04µA. Das macht zusammen nicht ganz 1,5µA. Die Batterielebensdauer beträgt damit rechnerisch 17,5 Jahre. Dafür kann man ruhig 1µA Querstrom opfern. Man könnte sogar über eine kleinere Batterie nachdenken.
