Hardware und Anmerkungen dazu, die man so im Web nicht findet!
http://thomasg.bplaced.net/
http://thomasg.bplaced.net/
|
|
Als Erstes muß anhand der Mainboardpapiere herausgefunden werden, um was für einen Frontpanelanschluß es sich handelt: HD-Audio oder AC'97? Heute werden nur noch Mainboards mit HD-Audio Frontpanelanschluß verkauft, jedoch war Dies vor wenigen Jahren noch nicht der Fall. Soll also ein älteres Mainboard in ein neues Gehäuse gebaut werden, muß unbedingt darauf geachtet werden, ob ein AC'97- oder ein HD-Ausio-Anschluß vorhanden ist. Umgekehrt verhält es sich, wenn ein neues Mainboard in ein älteres Gehäuse gebaut werden soll. Im zweiten Fall hat man weniger Möglichkeiten das Frontpanel anzupassen. Warum das so ist, geht aus der folgenden Beschreibung hervor. |
|
An Pin 5 kommt das rechte analoge Audiosignal des Soundchips an, an Pin 9 kommt das linke analoge Audiosignal des Soundchips an.
Ein nach Spezifikation 100%-ig aufgebautes AC'97-Panel leitet die Pins 5 und 9 an den Kopfhöreranschluss über je einen in der Kopfhörerbuchse eingebauten Unterbrecherkontakt (solche Kopfhörereinbaubuchsen gibt es in jedem Elektroteilehandel), der durch den Kopfhörerstecker betätigt wird, an die Pins 6 und 10 (5→6, 9→10). Wird nun ein Kopfhörer angeschlossen, so werden die Pins 6 und 10 vom Soundchip mechanisch getrennt und an der hinteren Ausgangsbuchse liegt kein Signal mehr an. Zieht man nun den Kopfhörerstecker wieder heraus, verbinden die Unterbrecherkontakte die Pins 5 mit 6 und 9 mit 10. Dies erklärt auch die Steckbrücken (Jumper) die bei vielen Mainboards die Pins 5 mit 6 und 9 mit 10 verbinden. Für den Mikrofonanschluss (Pin 1) wird einfach ein zusätzlicher Mikrofoneingang am Soundchip oder der hinten vorhandene Mikrofoneingang verwendet. Kondensatormikrofone benötigen eine Betriebsspannung, die entweder am selben Pin (1) oder am Pin 3 anliegt. Pin 3 kann auch ein zweiter Mikrofonanschluss sein, sofern der Soundchip ein Stereo-Mikrofon unterstützt bzw. der Softwaretreiber dies hergibt (Meistens ist dies nicht vorgesehen). Alle analogen Audioanschlüsse benötigen zu ihren Signalleitungen zusätzlich noch eine Masse (-), die an Pin 2 zur Verfügung steht. Die Pins 4 und 7 dienen, laut Spezifikation, als Betriebsspannung für Audioschaltkreise. Pin 4 = Masse, getrennt von der Audiosignal-Masse, Pin 7 = +5V, speziell gefiltert um Störgeräusche zu vermeiden. Bei keinem mir bekannten Frontpanel kommt ein Audioschaltkreis zum Einsatz, daher sind diese Pins für gewöhnlich ohne Belegung. HP hat, zumindest beim dc-7600 CMT-Rechner den Pin 7 entgegen der Spezifikation zweckentfremdet. Details dazu siehe Front Panel Besonderheiten beim HP dc7600 CMT Mainboard Da beim Einstecken eines Kopfhörers und bei nicht anschließen eines Front-Mikrofons offene Leitungsenden entstehen (Pins 6 und 10 zum hinteren Lautsprecheranschluß, Pins 1 und 3 zum Frontpanelmikrofon), können Störgeräusche aufgrund mangelnder oder mangelhafter Abschirmung entstehen. |
|
Ein HD-Audio Chip ist im Gegensatz zum AC'97 Chip um einiges Komplexer. Mic-In, Line-In und Line-Out sind innerhalb des Chips nicht "fest verdrahtet". Analoge Ein- und Ausgänge,
egal welcher Art, können im Chip per Softwaretreiber umgeschaltet werden. Um also ein HD-Audio Frontpanel zu betreiben, muß sowohl im Treiber, als auch am Frontpanel definiert
werden welche Audio-Signalleitung welche Funktion bieten kann und muß.
So ist z.B. das Frontpanel mit dem Chip direkt mit zwei Stereo-Audiosignalleitungen versorgt. Am Header auf dem Mainboard sind die Signalleitungen für das Stereomikrofon und den Stereokopfhörer und deren Masse mit einer zu AC'97 kompatiblen Pinbelegung versehen. Im Softwaretreiber ist definiert, daß die erste Stereosignalleitung als Frontpanelmikrofon-Anschluß funktionieren soll. Die zweite Stereosignalleitung ist als Kopfhöreranschluß definiert. Da der HD-Chip wesentlich mehr Audiosignalleitungen hat als der AC'97 Chip, wird eine Rückleitung zum hinteren Audioanschluss nicht mehr benötigt. Dadurch können schon mal die Pins 6 und 10 anderweitig verwendet werden. Da auch schon zu AC'97-Zeiten die Pins 4 und 7 nicht benötigt wurden, können Diese auch einen anderen Verwendungszweck erfüllen. Diese 4 Pins werden nun folgendermaßen belegt: An Pin 4 wird erkannt, ob überhaupt ein Audio-Frontpanel angeschlossen ist. Wird dieser Pin auf Masse gelegt, ist, laut Spezifikation, ein HD-Audio Frontpanel vorhanden. Die zwei Stereokanäle werden also auf die Pins 1 (Mic links), 2 (Audio Masse), 3 (Mic rechts), 5 (Kopfhörer rechts) und 9 (Kopfhörer links) geschaltet. Von Pin 7 wird ein Signal (ich habe noch nicht gemessen um was für ein Signal es sich handelt, vermutlich ist es entweder ein einfaches "high"- (+5V) oder ein einfaches "low"- (GND) Signal) zum Frontpanel an die beiden Buchsen geleitet. Wenn nun ein Stecker an die Mikrofonbuchse angeschlossen wird, dann wird das von Pin 7 kommende Signal über einen ein-Taster, der sich in der Buchse befindet, auf Pin 6 geleitet. Wird an die Kopfhörerbuchse ein Stecker angeschlossen, so wird das selbe von Pin 7 kommende Signal an Pin 10 geleitet. Auf diese Art und Weise ist es möglich das Frontpanel komplett ein- oder auszuschalten (Pin 4), das Mikrofon zu erkennen und ein- oder auszuschalten und den Kopfhörer zu erkennen und ein- oder auszuschalten. Zumindest beim Realtek HD-Audio Chip besteht die Möglichkeit über den Softwaretreiber gesteuert die Erkennung des Frontpanels, des Mikrofons und des Kopfhörers zu deaktivieren und somit zu ermöglichen ein einfaches AC'97-Frontpanel anzuschließen. Wird diese Erkennung deaktiviert, werden einfach die beiden Kanäle entsprechend geschaltet und funktionieren. Dadurch ist es jedoch nicht mehr möglich zu erkennen, ob nun ein Kopfhörer angeschlossen ist oder nicht. Die hinten angeschlossenen Lautsprecher werden also nicht mehr durch einstecken eines Kopfhörers in das Frontpanel abgeschaltet. Ob HD-Audio Chips anderer Hersteller diese Möglichkeit bieten weiß ich mangels vorhanden sein solcher Chips nicht. Ebenso ist es möglich, daß diese Funktion in den Spezifikationen steht... |
|
Eines vorweg: Zur Zeit werden viele Gehäuse, die mit HD-Audio Frontpanel ausgestattet sind, mit einem zusätzlichen AC'97-Stecker ausgeliefert. Dies wird sich jedoch wahrscheinlich aus Kostengründen vor allem bei "Billiggehäusen" ändern, da alle neuen Mainboards mit HD-Audio Frontpanelanschluß ausgestattet sind.
Ein weiterer Hinweis ist, daß ein umgebauter HD-Audio Frontpanelanschluß nicht 100%-ig dem AC'97 Standard entsprechen wird. Warum das so ist erklärt sich eigentlich von selbst,
wenn man die Beschreibungen AC'97 und HD-Audio gelesen hat. Die Erfahrung mit verschiedensten Frontpanels hat jedoch gezeigt, daß
auch die Frontpanel-Hersteller sich nicht an die Spezifikationen halten.
Wie aus der AC'97-Beschreibung hervorgeht, werden sich die hinten angeschlossenen Lautsprecher nicht abschalten, wenn ein Kopfhörer angeschlossen wird.
Ebenso werden die hinten angeschlossenen Lautsprecher nicht funktionieren, wenn die Drahtbrücken von Pin 5 zu pin 6 und von Pin 9 zu Pin 10 nicht eingesetzt werden.
Einige Mainboardhersteller sind dazu übergegangen zusätzliche Kontakte mit Jumpern auf das Mainboard zu bauen um die hinteren Audioausgänge einzuschalten. Dies ist wohl geschehen, da es viele verschiedene Frontpanels in den wildesten Variationen gibt. Teilweise fehlen die "Signalrückleitungen". |
|
Hier mal noch ein ganz schlechtes Beispiel eines Frontpanelanschlusses, ganz davon abgesehen, daß jeder Pin ein einzelner Steckkontakt ist:  Dieses Kabel habe ich noch als abschreckendes Beispiel. An das Frontpanel, das in dem Gehäuse eingebaut war, habe ich ein komplett neues, abgeschirmtes Kabel mit neuem Stecker angelötet und die Leiterbahnverbindungen auf der Frontpanel-Platine geändert. Am Frontpanelanschluß auf einem Mainboard gibt es, wie in den Spezifikationen zu sehen, nur einen Audio-Masse Anschluß. Dieses, angebliche AC'97 Frontpanel, hatte die "Mikrofon-Masse" und die "Kopfhörer-Masse" vollständig getrennt (auch auf der Platine des Panels). Außerdem fehlt die "Rückleitung" für den linken und rechten Audioausgang komplett... |
|
Hierzu gibt es eigentlich nicht allzuviel zu sagen. Bei den meisten heute zu erwerbenden Mainboards ist die Belegung die folgende:
Bei bisher jedem von mir gesehenen Mainboard sind die Massekontakte beider USB-Ports miteinander verbunden. Mit den +5V Kontakten verhält es sich genauso. Bei "guten" Mainboards
ist die +5V-Leitung mit einer SMD-Sicherung abgesichert, bei "sehr guten" Mainboards ist statt der Schmelzsicherung dort eine sich selbst wieder einschaltende Sicherung (Polyswitch)
verbaut und bei "schlechten" Mainboards ist diese +5V-Leitung direkt mit dem +5V-Netzteilanschluß ohne weitere Absicherung verbunden. Unabgesichert bedeutet ein Kurzschluß (z.B.
durch eine Verpolung und ein dann daran angeschlossenes USB-Gerät) einen sehr hohen Strom der durch eine wahrscheinlich sehr dünne Leiterbahn auf dem Mainboard fließt. Da aktuelle
Netzteile über 20 Ampere auf der 5V-Leitung liefern können, kann sich diese dünne Leiterbahn schon mal sprichwörtlich "in Rauch auflösen". Wenn man dann noch Pech hat, hat diese
möglicherweise IN der Mainboardplatine liegende Leitung auf Ihrem Weg zum USB-Port noch das ein oder andere IC mit Spannung versorgt, wodurch dieses Bauteil dann auch nicht mehr
funktioniert.
Also: Gewissenhaft anschließen! Eine Anmerkung noch: Einige Frontpanels sind mit sehr schlechten Kabeln versehen, wodurch durch das sogenannte "Übersprechen" Störungen auftreten können. Dies macht sich vor Allem durch Fehler in der Datenübertragung, durch USB 2.0 Geräte die, obwohl der Rechner USB 2.0 kann, sich plötzlich als USB 1.1-Gerät melden oder durch ständiges Neu-Erkennen und Trennen der Hardware bemerkbar. Nach Möglichkeit sollten solche Kabel höchstens für USB 1.1-Anschlüße verwendet werden, besser ist es jedoch diese Kabel durch USB 2.0-taugliche Kabel auszutauschen. Die Anschlußbuchsen selbst sind eher selten das Problem. |
|
Beim o.g. Mainboard gibt es einen AC'97- und einen USB-Frontpanelanschluß mit je einer kleinen technischen Änderung. Das original HP-BIOS erkennt aufgrund dieser Änderung ob ein HP-Frontpanel angeschlossen ist, oder nicht. Standard-Frontpanels sind offensichtlich nicht erwünscht! Da an den Frontpanelanschlüssen des Originalgehäuses natürlich entsprechende Änderungen vorhanden sind, sind die (sehr teuren und nur für das Originalgehäuse passenden) Originalteile kein Problem. |
|
Die technische Abteilung bei HP hat sich also folgendes einfallen lassen: Vorhandene, nicht benötigte Pins werden zweckentfremdet und als "Sensoren" für das ansonsten völlig abgespeckte BIOS eingesetzt. |
|
In der von Intel veröffentlichetn AC'97-Spezifikation ist der Pin 7 mit +5V für Audioschaltkreise versorgt. Ein Handelsübliches AC'97 Frontpanel hat keinen Audioschaltkreis
der diese 5V benötigt, daher ist dieser Pin für gewöhnlich bei diesen Frontpanels unbelegt. Auch das HP-Frontpanel benötigt diese Spannung nicht, jedoch ist HP auf die
glorreiche Idee gekommen, diesen Pin als "Sensor" für das HP-eigene Frontpanel zu verwenden: Ein "low"-Pegel wird benötigt...
Nach oben ↑
Wenn dieser Pin 7, wie schon erwähnt, einen "low"-Pegel führt, wertet das BIOS dies als angeschlossenes Frontpanel aus. Dieser Pin muß also mit der Audio-Masse verbunden werden (ist er beim Original-Panel auch). Also legt man der Einfachheit halber eine Drahtbrücke von Pin 2 nach Pin 7 und schon wird das Standard-Frontpanel erkannt und funktioniert natürlich auch. Auf den folgenden zwei Bildern ist eine solche Modifikation zu sehen. Das markierte gelbe Kabel ist die zusätzliche Drahtbrücke: 
|
|
Bei den meisten Mainboards werden nur die Pins 1 bis 8 zum Anschluß eines USB-Frontpanels benötigt. Auch das HP-Frontpanel benötigt eigentlich nur diese 8 Pins, jedoch ist HP auch
hier auf die glorreiche Idee gekommen, den Pin 10 zusätzlich als "Sensor" für das HP-eigene Frontpanel zu verwenden: Auch hier wird ein "low"-Pegel benötigt...
Nach oben ↑
Wenn dieser Pin 10, wie schon erwähnt, einen "low"-Pegel führt, wertet das BIOS ein angeschlossenes USB-Frontpanel aus. Dieser Pin muß also mit einem der Masse-Pins verbunden werden (ist er beim Original-Panel auch). Also legt man der Einfachheit halber eine Drahtbrücke von Pin 8 nach Pin 10 und schon wird das Standard-Frontpanel erkannt und funktioniert natürlich auch. Die rote markierte Drahtbrücke (ich hatte nur noch einen roten Draht) zeigt dies:
* Dieser Pin muß mit einer Drahtbrücke an Pin 8 oder 7 gelegt werden. |
|
Da der Rechner mit einem "nicht HP" Frontpanel in einem anderen Gehäuse (Techsolo MO-04) laufen sollte, habe ich schnell gemerkt, daß weder das Audio- noch das USB-Frontpanel funktionierte. Der Rechner meldete direkt beim Selbsttest, daß "kein Front-USB" und "kein Front-Audio" angeschlossen sei, obwohl ich beides angeschlossen hatte! Um herauszufinden woran es lag, benötigte ich unbeding das Original-Frontpanel, welches mir (zum Glück) zur Verfügung stand. An diesem Frontpanel und am Mainboard selbst konnte ich dann ein paar Messungen vornehmen, und kam zu folgendem Ergebnis: Am original Audio-Frontpanel besteht eine elektrische Verbindung von Pin 7 zur Audio-Masse (Pin 2). Laut Intels AC'97-Spezifikation liegt an Pin 7 jedoch eine gefilterte +5 V Betriebsspannung, vorgesehen für analoge Audioschaltkreise. Normalerweise sollte man auf keinen Fall diesen Pin auf Masse legen, jedoch war Dies beim original Frontpanel der Fall. Eine schnelle Messung ohne angeschlossenes Frontpanel am eingeschalteten Mainboard bestätigte eigentlich die Intel-Spezifikation: Es lagen 5V+ an genau diesem Pin an! Und HP leitet diese +5 V direkt auf Masse? Eine genauere Messung (mit 100Ω als Last gegen Masse) bestätigte dann: Die +5 V am Mainboard-Pin sind mit Hilfe eines hochohmigen Pull-up Widerstands auf einen "high"-Pegel gebracht worden, vermutlich um den Pegel beim Selbsttest auszuwerten und die Anschlüsse Ein- bzw. Auszuschalten. Ähnlich verhielt es sich beim USB-Frontpanel: Der Pin 10 liegt messtechnisch am Frontpanel auf Masse. Normalerweise ist die Funktion dieses Pins nicht definiert. Durch eine Spannungsmessung am Mainboard im laufenden Betrieb fand ich heraus, daß an genau diesem undefinierten Pin 10 +5V anliegen. Eigentlich sollte hier kein "definiertes" Potenzial anliegen. Nachdem ich mit dem Audio-Frontpanel schon auf die Geschichte mit dem Pull-up Widerstand gestoßen bin, habe ich auch hier nochmal genau nachgemessen: Das selbe Spiel wie beim Pin 7 des Audio-Frontpanels... Daraufhin habe ich einfach mal ausprobiert was denn passiert, wenn ich diese beiden Pins mit Hilfe einer Drahtbrücke auf Masse lege. Eigentlich war das Ergebnis nach den getätigten Messungen keine Überaschung mehr. Andere hätten eventuell einfach ohne Frontpanel gelebt, aber mich lässt als Elektroniker sowas nicht in Ruhe... |
|
Bei anderen Mainboards ist kein Pull-up Wiederstand für die +5 V zuständig! Beim USB-Anschluß sehe ich da inzwischen kein Problem mehr, da mir, zumindest bei neueren Mainboards, keines mehr unter die Finger gekommen ist, bei dem der Pin 10 nicht sowieso auf Masse-Potenzial liegt. Jedoch ist das keine Garantie für ordnungsgemäße Funktion... Zerstörerischer wird es jedoch beim Audio-Frontpanel: Wird bei einem anderen AC'97 Mainboard an diesem Pin 7 Masse angeklemmt, hätte es die Teilzerstörung des Mainboards zur Folge. Es ist nicht definiert woher die gefilterten +5 V kommen. Bei einigen Mainboards kommt die Spannung gegebenenfalls direkt über eine kleine Spule mit Elko vom Netzteil, bei Anderen möglicherweise vom Soundchip selbst. Wenn hier nichts abgesichert ist, brennt die Spule oder der Soundchip einfach durch. Möglicherweise brennen aber auch die Leiterbahnen auf dem Mainboard selbst durch. Auf jeden Fall wird irgendwas zerstört, wenn der Hersteller nicht mit einem PTC oder Ähnlichem vorgesorgt hat. Kommt die Spannung aus dem Soundchip, könnte man noch das Glück haben, daß nichts zerstört wird, sofern der Soundchip auf den Kurzschluß reagiert und die Spannung abschaltet. Wenn dieses HP-Frontpanel in Verbindung mit einem HD-Audio Anschluß verwendet wird, könnte ebenfalls durch das Massepotenzial an Pin 7 etwas durchbrennen. In diesem Fall wird normalerweise das "SENSE_SEND"-Signal zur Steckbuchsen-Erkennung von hier geliefert. Was das für ein Signal ist, weiß ich nicht, aber ein Kurzschließen ist hier bestimmt auch nicht unbedingt Lebensverlängernd... Also: Das HP-Frontpanel sicherheitshalber NIEMALS ohne vorher das Kabel aus Pin 7 (FP-Audio) entfernt zu haben an ein "Nicht-HP-Mainboard" anschließen! |
