Technique : Corsair XMS Pro

(Reprise d'un article précédent)

Commençons par voir le module XMS Pro de plus prés :

Back (HQ : 265 Ko)

Outre les 16 chips Winbond, le PCB comporte également l'électronique nécessaire au fonctionnement des LEDs. Outre les 18 LEDs CMS (6 vertes, 6 oranges et 6 rouges), le circuit comporte également sept ICs. On y trouve :

• Timer - TLC555 - Texas Instruments (x1)
• Edge-Triggered Flip-Flop - 74LCX74 - Fairchild Semiconductor (x1)
• 12-Bit Asynchronous Binary Couters - SN74LV4040A - Texas Instruments (x4)
• 20-Bit Buffer/Driver - PI74ALVCH16827 - Pericom (x1)

Coup de chance, tous les datasheets de ces composants sont disponibles sans trop de difficultés. Voyons donc maintenant en détails ces différents chips

• 74LCX74 - Fairchild Semiconductor

Fabriqué par Fairchild, le 74LCX74 est une bascule commandée par un front du signal (Edge-triggered flip-flop). Une bascule est un circuit logique qui permet de mémoriser un bit, c'est donc une mémoire à 1 bit. Il existe trois grandes familles de bascules : Les types RSx, les types JK et les types D. Le 74LCX74 est de type D à front-montant et c'est malheureusement une des plus compliquée. Afin de vous l'expliquer au mieux, voyons d'abord le fonctionnement de la bascule la plus simple, la RSC. RSC signifie "Reset, Set et Clock". Voyons son schéma :

Signal CLK Haut Sn Rn Qn+1 0 0 Qn 1 0 1 0 1 0 1 1 ?

Signal CLK Bas Sn Rn Qn+1 0 0 Qn 1 0 Qn 0 1 Qn 1 1 Qn

Le fonctionnement de la bascule RSC est simple : Un signal haut sur "Set" bascule la sortie Q à 1 et un signal haut sur "Reset" bascule la sortie Q à 0. Ceci n'étant valable que lorsque le signal d'horloge CLK est également à l'état logique 1. Lorsque le signal d'horloge est à l'état logique 0, les entrées Set et Reset sont ignorées et la bascule maintient l'état antérieur. Il s'agit donc bien d'une mémoire. Rien de bien compliqué pour le moment. Passons maintenant à la bascule JK, évolution de la bascule RS et dernier stade avant la bascule D. La bascule JK sert en fait à régler le problème qui se pose lorsque Set et Reset sont activés en même temps. Pour ce faire, l'entrée Set (J) est couplée avec la sortie Q inversée, ce qui donne S et l'entrée Reset (K) est couplée avec la sortie Q, ce qui donne R :

Jn Kn Qn+1 0 0 Qn 0 1 0 1 0 1 1 1

Comme on le voit, le fonctionnement est également ici très simple. En fait, la table de vérité est la même que pour la bascule RSC, Set (J) passe la sortie à 1 et Reset (K) passe la sortie à 0, mais maintenant, si Set (J) et Reset (K) sont actifs simutanément, ceci inverse tout simplement l'état de la sortie. Aprés avoir vu comment RS se transforme en JK, voyons comment JK se transforme en D :

Pour la bascule D, on envoie en fait le signal Set sur J et l'inverse de Set sur K. En fait, ceci équivaut quasiment au même fonctionnement que la bascule JK, sauf que l'état de la sortie Q est copiée sur l'entrée D à chaque front montant du signal d'horloge CLK. Encore un peu flou ? Voici un exemple concret : Il existe deux types d'interrupteurs, ceux qui se basculent et qui disposent de deux positions (On et Off) et ceux qui ne disposent que d'une seule position (Vous appuyez une fois, vous allumez, vous appuyez une deuxième fois, vous éteignez et ainsi de suite). La bascule RS et JK sont du premier type alors que la bascule D est du second.

Aprés ces petits rappels electroniques, revenons à notre 74LCX74 de Fairchill. Celui-ci est donc une double bascule type D à commande par changement de front. Voyons son schéma et sa table de vérité :

Comme on le voit, il y a ici deux bascule dans un même boîtier. Les entrées SD et CD ne sont pas importantes, elles servent juste à définir l'état initial de la bascule. L'entrée notée CP est bien sûr l'entrée CLK de l'horloge. Comme on le constate, et ce sera le mot de la fin sur ce composant, la bascule D recopie l'état de l'entrée D sur la sortie Q à chaque front montant de l'horloge CP.

• P555 - Texas Instruments

Un des composants les plus utilisés de l'histoire de l'électronique, le bon vieux timer 555 à permis à des générations d'électroniciens de découvrir les joies des signaux d'horloge. Le but de ce composant est donc de générer un signal périodique dont les caractéristiques sont déterminées par un jeu de deux résistances et un condensateur externe. Le P555 est un dérivé du TLC555 de Texas Instruments en boitier TSSOP. Voyons son schéma :

Les résistances et le condensateur permettent donc de faire varier la fréquence de sortie de 1 Hertz à 2 MHz. Le 555 sert généralement de référence d'horloge, et tout particulièrement pour le composant ci-dessous.

• SN74LV4040A - Texas Instruments

Egalement connu sous le nom de LW040A, le véritable petit nom du SN74LV4040A reste toutefois LV4040A. Composant d'un fonctionnement trés simple, le LV4040A est en fait un compteur sur 12 bits. Voyons ses caractéristiques :

Le LW040A dispose de 12 sorties puisque c'est un compteur à 12 bits. Ces sorties sont représentées sur le schéma de Q_A à Q_K. Le signal d'entrée est CLK et chaque front descendant de CLK ajoute 1 à la sortie :

On peut donc compter un nombre allant de 0000000000000 (0) à 111111111111 (4095). L'entrée CLR sert tout simplement à remettre à zéro le compteur et donc toutes les sorties à 0.

• PI74ALVCH16827 - Pericom

Le PI74ALVCH16827 de Pericom est un buffer/driver à 20 bits. En fait, il s'agit d'un buffer / driver à 2 x 10 bits. Niveau logique, ce composant est un simple pass-thru puisqu'il dispose de 20 entrées et 20 sorties et que l'état de chaque entrée est strictement identique à l'état de chaque sortie :

Quel est donc l'intérêt de se composant ? Et bien de "driver" ou commander les LEDs. En effet, l'intensité disponible en sortie de certains composants comme les compteur LW040A (tout a fait par hasard), n'est parfois pas suffisante pour alimenter d'autres composants (tout a fait par exemple, des LEDs). C'est la que le driver rentre en jeu en regroupant tous les signaux et en alimentant directement les LEDs.

Maintenant que nous avons vu en détails le fonctionnement des composants présents sur le module PRO de Corsair et dédiés au fonctionnement des LEDs, nous allons pouvoir étudier leur fonctionnement. Pour ce faire, nous allons remonter des LEDs jusqu'au slot DDR de la carte mère afin de voir les signaux mis en jeu.

Comme nous l'avons dit, le module comporte 18 LEDs, deux rangées de 9 sur chaque face. Ces LED sont des composants CMS et sont ici en trois couleurs (vert, orange et rouge). Voyons ça de plus près :

Vue de dessus

Vue de dessous

Les LEDs sont désignées de LE0A à LE8A sur la première face et de LE0B à LE8B sur la seconde. Chaque LED est alimentée directement par le driver de Pericom :

Comme on le constate, les LEDs LE0A à LE8A sont connectées sur les sortie 1Y1 à 1Y9 et les LEDs LE0B à LE8B sont connectées sur les sorties 1Y10 à 2Y8. Nous avons reproduit ici le schéma de cablage :

Maintenant que nous avons vu comment les quatre compteurs alimentaient le driver Pericom, intéressons-nous à la façon dont les compteurs sont alimentés. Ceux-ci prennent l'entrée à compter sur la broche 10 (CLK). Périodiquement, les compteurs sont remis à zéro... Périodiquement ? C'est ici que le 555 rentre en jeu puisque c'est lui qui génère le signal périodique qui remet les compteurs à zéro. Sans cette remise à zéro périodique, les compteurs ne compteraient qu'une seule fois, puis s'arrêteraient une fois arrivé à leur maximum de 4096 valeurs. Voyons comment les compteurs sont configurés :

Comme on le voit sur la liaison en vert, deux compteurs sont asservis aux deux premiers. Ainsi, chaque fois que les compteurs LW040A/2 et LW040A/4 augmentent de 1 chaque fois que les compteurs LW040A/1 et LW040A/3 arrivent à 256 (puisque ce n'est que la transition 1 -> 0 qui ajoute un au compteur. C'est une méthode simple de couplage de compteurs pour compter un nombre supérieur à ce que peux supporter chaque compteur individuellement. Périodiquement, le 555 envoie un signal qui réinitialise tous les compteurs. Calculer la fréquence et la période de ce signal est très simple. Corsair ayant nommé les résistances et le condensateur de façon trés claire. Voyons le schéma classique et l'application pratique de Corsair :

Nous avons mesuré la valeur de RLA et RLB et de CLC. Ces composants correspondent respecitvement aux composants notés RA, RB et CL sur le schéma. RLA vaut 82 Ohm, RLB vaut 6.2 KOhm et CLT vaut 560 nF. Le calcul de la période pour un 555 est :

Dans notre cas, on a donc : t = 5.6e-7 * (82 + 2*6200) * ln(2) = 4.8 e-3 seconde.

La période est donc d'environ 5 ms et la fréquence d'environ 200 Hz. Ainsi, le 555 réinitialise tout les compteurs environ 200 fois par seconde. Vu l'évènement compté et la fréquence d'un module de mémoire, c'est assez lent. Reste maintenant pour terminer l'étude du fonctionnement, à connaître quel évènement est compté. Armé d'un oscilloscope, nous avons remonté jusqu'au slot de mémoire et nous avons trouvé les deux pins qui alimentaient les deux bascules D du 74LCX74, point d'entrée de tout le circuit électronique de commande des LEDs.

Après renseignement sur les datasheets, les pins 157 et 158 (qui alimentent chacune une des deux bascules D du 74LCX74) servent aux signaux S0# et S1#. Ces deux signaux servent (et tout va s'éclairer), à sélectioner un des quatres chips d'une banque mémoire. Il est directement relié à la pin CS (Chip Select) des chips mémoires. Ainsi, c'est donc les signaux Chip Select qui sont comptés, puis affichés sur les LEDs et c'est en fait l'activité qui se trouve sur ces deux pins qui sert pour le monitoring. Reste maintenant à débattre de la pertinence d'un tel choix dans la conclusion. Voyons la concurrence :

Suite ( Technique : Corsair XMS XPERT )