Démontage Behringer CMD-2A
J’ai la désagréable impression de ne pas connaître mes équipements tant que je ne les ai pas démontés. Au tour du contrôleur DJ Behringer CMD Studio 2A de faire les frais de ma curiosité. Je pense que la plupart des contrôleurs DJ sont conçus de la même manière, donc ça peut intéresser un public plus large.
Présentation
La Behringer CMD Studio 2A est une surface de contrôle MIDI qui permet de piloter un logiciel de dijing comme VirtualDj, Mixxx ou Traktor. Elle contient une interface audio 4 canaux pour avoir une sortie casque indépendante de la sortie audio principale. Elle m’a coûté moins de 100€.
Caractéristiques
- 2 decks
- Contrôleur MIDI
- Interface audio 4 canaux 24 bits.
- Sortie RCA
- Sortie Jack 3.5mm
- Boutons élcairés, pilotables via MIDI.
- Pilote ASIO sous Windows, pas de pilotes nécessaires pour Mac et Linux (Class-compliant).
Démontage
On commence par retirer les capuchons des 7 potentiomètres rotatifs, des deux encodeurs pitch bend et des 3 faders. Ensuite, on dévisse 11 vis noires à l’arrière. La face arrière se retire facilement. On obtient un circuit imprimé jaune à deux couches dépourvu de composants sur sa face arrière.
Les “jog wheels” sont tactiles : un petit fil noir part de leur pivot jusqu’au PCB. Il faut les dessouder pour aller plus loin. Dix vis sont à retirer pour extraire le PCB du boitier.
Et voilà le travail :
Le nombre de vis utilisé est rassurant : on a un produit costaud et bien assemblé.
Inspection
Voici comment est divisé le PCB :
- en haut : la connectique USB et RCA
- en bas : la prise casque
- entre les faders : deux microcontrôleurs, deux DAC, une EEPROM et (surprise !) un port caché.
- à droite des faders : l’alimentation
- en haut et en bas du jog wheel de droite : deux amplis opérationnels avec leurs composants passifs.
- autour de chaque jog wheel : deux fourches optiques
- un peu partout : des multiplexeurs/démultiplexeurs, des leds et des interrupteurs en tout genre
On va s’intéresser à deux parties indépendantes:
- la partie audio: elle contient une interface audio 4 canaux
- la partie MIDI: pour le contrôle des boutons et l’allumage des LED.
Partie audio
Le bus USB provenant du PC est relié à un contrôleur de flux Texas Instrument TUSB3200 (puce carrée en haut). Il s’agit d’un microcontrôleur spécialisé qui vient en interface entre des DAC ou des ADC et un bus USB. C’est lui qui sera visible par le PC en tant qu’interface audio.
Données intéressantes :
- Il fonctionne en USB1.1 (12 Mb/s).
- Il peut communiquer en I2S ou en AC97 avec les ADC/DAC.
Le contrôleur de flux ne traite que de l’audio numérique. Il envoie les quatre flux audio reçus par USB sur un bus I2S. Le bus I2S attaque deux DAC Cirrus Logic CS4344 (ref à confirmer). Ce sont les petits composants à 10 longues pattes à gauche de la rangée de condensateurs. L’un gère les signaux de la sortie RCA, l’autre de la sortie casque.
Données :
- Fréquence d’échantillonnage maxi : 192 KHz
- Taille d’échantillons maxi : 24 bits
Le signal audio destiné à la sortie RCA passe par un amplificateur opérationnel JRC 4580 (circuit à 8 pattes en haut du trou du jog wheel de droite). On remarque deux gros condensateurs à sa gauche, qui servent probablement à couper la composante continue du signal de sortie.
Le signal audio destiné à la sortie jack passe par un amplificateur opérationnel JRC 4556 (circuit à 8 pattes en bas du trou du jog wheel de droite). Là, il n’y a plus de gros condensateurs mais deux résistances bleues d’une dizaine d’ohms. Ce qui est étrange est que les marquages du PCB montrent que des condensateurs étaient prévus à la place.
Les deux amplis op’ sont différents car ils n’ont pas la même application. Le JRC 4580 est “faible distorsion” et le 4556 “fort courant de sortie”.
Partie MIDI
La CMD 2A est une surface de contrôle MIDI :
- le PC peut piloter les LED des boutons
- la CMD 2A peut envoyer au PC les appui boutons sous la forme de signaux “note ON”/“note OFF”.
La documentation du logiciel libre Mixxx donne les adresses MIDI de chaque commande :
- https://mixxx.org/wiki/doku.php/behringer_cmd_studio_2a
- https://mixxx.org/wiki/lib/exe/fetch.php/cmd_studio2a_esquema_senyals_midi.png
La gestion du MIDI repose sur un microcontrôleur ARM Nuvoton M058L8N, cadencé à 12 MHz. C’est la puce carrée en bas du contrôleur de flux Texas Insturments.
Supposition : une commande MIDI envoyée par le PC passe par le bus USB, puis par le contrôleur de flux Texas Instrument, qui la transmet au microcontrôleur Nuvoton par un bus SPI ou I2C. Les commandes midi générées par les boutons font le chemin inverse.
Vous remarquerez que le microcontrôleur n’a pas suffisament de pattes pour piloter tous les boutons et toutes les LED. Il est assisté par de nombreux multiplexeurs/démultiplexeurs. Ce sont les composants rectangulaires à 16 pattes que l’on voit partout.
- Un multiplexeur récupère l’état de chacune de ses huit entrées, qu’il groupe dans un paquet et qu’il envoie au microcontrôleur par un nombre réduit de connexions. Il fait une conversion parallèle -> série.
- Un démultiplexeur fait l’inverse : le microcontrôleur lui envoie un paquet avec l’état à donner à chacune de ses huit sorties, qu’il décompose pour alimenter ou non ses sorties. Il fait la conversion série -> parallèle.
Les multiplexeurs sont des 74HC165 plus un HEF40518 pour les potentiomètres. Les démultiplexeurs sont des 74HC595.
On remarque la présence d’un port à gauche du microcontrôleur. Un scan rapide à l’analyseur logique ne donne aucun résultat. Il sert peut être à la programmation des puces en usine.
Contrôles
Les boutons font pression sur des pistes en carbone. Il y a deux paires par bouton, avec une LED au milieu.
Les jog wheels ont des dents qui passent entre des fourches optiques. Le fait d’avoir deux fourches permet de connaître le sens de rotation du jog wheel.
Consommation
Je terminerais par une remarque sur la consommation électrique de la bête. Vu le nombre de LED et de composants à l’intérieur, on s’approche probablement des 500mA autorisés par la norme USB1.1.
Linux me donne un courant approximatif de 380mA. La tension en entrée de l’appareil chute de 5V à 4.8V avec un bon câble de section 24AWG. Faites attention aux câbles tout pourris de faible section, qui risquent d’entrainer une chute de tension trop importante. En soirée, il m’est arrivé d’avoir une coupure de son dès la première chanson jouée à fond, et je soupçonne la qualité du câble que j’ai utilisé (ou la stabilité de l’audio sous Windows). En savoir plus sur le site de Native Instruments.
Que peut-on en faire ?
Comme la table est Class Compliant, elle n’a pas besoin de pilotes pour fonctionner sur Mac et Linux. Elle est vue comme une carte son standard associée à un contrôleur midi standard. Il y a très peu de chances que la table devienne inutilisable sur le long terme. C’est l’intérêt quand les constructeurs respectent les normes.
Historique
2020-05-08 : Création.