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Electronique > Réalisations > Interfaces > Interface MIDI 001

Dernière mise à jour : 27/04/2008

Présentation

Cette interface MIDI permet de disposer d'une entrée MIDI IN et d'une sortie MIDI OUT via le port jeu (joystick) d'un ordinateur de type PC (PC pas trop récent puisque ce type de port Joystick tend à disparaître).

interface_midi_001_pcb_3d_a

Il s'agit d'une vielle réalisation (entre 1985 et 1990), je viens juste de retrouver le schéma en classant mes dossiers.

Le schéma

Le schéma qui suit est relativement simple, et ne fait appel à aucun composant programmé. La fonction de cette interface n'est en effet que d'effectuer des adaptations électriques TTL vers optocoupleur et optocoupleur vers TTL), sans nullement modifier le contenu des trames MIDI.

interface_midi_001
Circuit U2 = 7414 = SN7414 = 74HCT14 (ou 74LS04)

Connexion au port Joystick
Le port joystick prend la forme d'un connecteur de type Sub-D à 15 points, et autorise le raccord de plusieurs manettes de jeu dites "numériques" (boutons poussoirs) ou "analogiques" (potentiomètres). Sur ce connecteur, deux bornes sont reservées pour l'émission et la réception de données MIDI, il s'agit des bornes suivantes :
- borne 12 pour les données MIDI sortant de l'ordinateur (MIDI TX, TX pour transmetteur), et que l'on souhaite faire parvenir à un générateur sonore externe (expander), par exemple.
- borne 15 pour les données MIDI entrant dans l'ordinateur (MIDI RX, RX pour récepteur), et qui proviennent par exemple d'un clavier maître MIDI.
Outre ces deux bornes purement dédiées MIDI, d'autres ramènent la masse et un +5V venant de l'ordinateur. Notez tout de suite que plusieurs bornes sont utilisées pour la masse et que plusieurs autres sont utilisées pour le +5V. Cela explique les différences de cablage que l'on observe parfois entre différents schémas piochés à gauche et à droite. Le présent schéma mentionne l'ensemble des broches dédiées alimentation (masse et +5V) mais vous pouvez ne raccorder qu'une seule de chaque partie, par exemple seulement les broches 5 (pour la masse) et 8 (pour le +5V).

Entrée MIDI
L'entrée MIDI (prise DIN J1) abouti à l'optocoupleur U1 chargé d'isoler galvaniquement la sortie de l'instrument que l'on va y connecter. Celà est ainsi fait pour les entrées MIDI de n'importe quel équipement que vous pouvez acheter dans le commerce. L'absence de boucle de masse est ainsi garantie, même si l'on connecte de nombreux équipements MIDI entre eux (ce qui n'est malheureusement pas toujours le cas pour la partie audio analogique). La résistance R1 est chargée de limiter le courant dans la led contenue dans l'optocoupleur, et la diode D1 permet de protéger cette même led en cas d'inversion de polarité des fils du cable MIDI. Les données MIDI sont disponibles en sortie de l'optocoupleur au format TTL, grace à la résistance de polarisation R2, ramenée au +V.

Sortie MIDI THRU
Une sortie MIDI Thru (prise DIN J2) fournie une copie conforme de ce qui entre sur l'entrée MIDI (J1). Je ne l'avais pas prévu au départ sur ma première réalisation.

Sorties MIDI
Les sorties MIDI se font sur les prises DIN J3 et J4, qui sortent la même chose. L'architecture de sortie est identique à ce que l'on retrouve dans tous les équipements MIDI : borne 4 de la prise DIN reliée au +5V au travers d'une résistance de 220 ohms, borne 5 de cette même prise DIN recevant les données MIDI, tamponées ici par un buffer de type SN7414 ou mieux 74HCT14 (la version HCT est plus rapide et consomme moins).

Alimentation

Aucune alimentation additionnelle n'est requise puisque le montage tire l'énergie dont il a besoin, sur les bornes 1, 8 et/ou 9 du port joystick du PC. La tension de +5 V ainsi récupérée à peu de frais, est filtrée par le réseau R9 / C1 qui assure un filtrage local minimal. Dans beaucoup de réalisations bas coût, ces deux composants n'existent pas, ce qui ne nuit pas au fonctionnement de l'interface tant que les cables MIDI ne sont pas trop long. Le fait de mettre cette petite cellule de filtrage améliore en effet les transitions (changements d'état logique) des signaux MIDI - même pour les faibles vitesses de la norme MIDI), et minimise les risques de pertes de données.

Simplification possible

Si vous n'avez besoin que d'une entrée MIDI In et d'une sortie MIDI Out, vous pouvez ne pas cabler la prise MIDI Thru ni la deuxième sortie MIDI Out. Dans ce cas, le schéma suivant suffit.

interface_midi_001b

Si vous y regardez de plus près, vous pouvez constater que les portes logiques utilisées sont des buffers de type inverseurs et qu'on doit donc en mettre deux en série pour la réception et pour l'émission, afin de retrouver la bonne polarité après passage des signaux dans ces derniers. Vous pouvez donc avec raison vous demander pourquoi ne pas utiliser des buffers de type non inverseurs, comme les 7407. Vous avez raison, on peut le faire. Il suffit juste de penser qu'il s'agit de buffer à sortie collecteur ouvert, et que des résistances de rappel au +V sont donc nécessaires. Ah, une dernière chose si vous voulez vraiment en cabler un minimum : vous pouvez aussi vous passer des portes qui font suite à l'optocoupleur d'entrée, et relier le collecteur de ce dernier directement sur l'entrée MIDI RX (borne 15) du connecteur joystick. Et tant qu'on y est, supprimons la résistance de découplage d'alimentation comme le fait quasiment tout le monde...

interface_midi_001c

Mais entre nous, on a de toute façon besoin d'un circuit intégré qui comporte plus de portes qu'il n'en faut, alors pourquoi s'embêter ? Je vous conseille donc de travailler sur le premier schéma, et de ne pas implanter la totalité des composants dont vous n'avez pas besoin dans un premier temps.

Choix d'autres optocoupleurs

Il est possible d'utiliser d'autres optocoupleurs pour ce type de montage. Pour ma part, je n'ai eu l'occasion de tester que les CNY17, les TIL111 et les 6N138. Mais je sais que d'autres auteurs ont aussi utilisés avec succès les modèles listés ci-dessous, avec les deux impératifs suivants :
- adapter le cablage en conséquence (tous les optocoupleurs n'ont pas le même brochage)
- modification de la résistance de collecteur utilisée pour le transistor de l'optocoupleur (R2 sur le schéma ci-avant).

Optocoupleur
 Résistance collecteur (résistance de charge) - R2
6N135
 3K3
6N136
 3K3
6N137
 820
6N138
 270
6N139
 270 à 3K3
TIL111
 1K
TIL112
 680 à 820
4N26
 1K
4N27
 1K
4N28
 1K
4N35
 820
4N36
 820
CNX36
 820
CNY17-2
 1K à 4K7
CNY80
 820
PC900
 4K7

Le point commun étant (quelque soit l'interface électronique utilisée) la fiche DIN qui devra être cablée comme suit :

midi_din_cablage_001

Le circuit imprimé

Le circuit imprimé proposé ici est différent de celui que j'ai fait à l'époque, mais il s'agit bien des mêmes fonctions (sur le premier CI, on voit deux leds vertes : je les avais cablées à la place des sorties MIDI Thru et MIDI Out 2).

Interface MIDI
Ancien circuit imprimé

interface_midi_001_pcb_composants
Nouveau circuit imprimé

Circuit fort complexe mais réalisé en simple face sans strap. Un exploit.

Typon au format PDF, EPS et Bitmap 600 dpi

Si vous n'avez pas besoin des sorties MIDI Thru et MIDI Out 2, ne cablez pas les quatre résistances correspondantes. Ce serait un peu bête de s'en priver mais vous êtes libres de faire comme bon vous semble.