NVRAM/IDPROM Battery Replacement MK48T02

[escimo]

Hallo zusammen.

mit diesem neuen Thema möchte ich zeigen, dass ein Austausch des Batterie-Teils beim NVRAM/IDPROM-Baustein an z.B. einer SPARCstation 2 (Sun-4/75) auch für ungeübte Bastler keine herausragenden Fähigkeiten erfordert. Lediglich Vorsicht, etwas Sachverstand und beim Löten für kurze Zeit eine ruhige Hand.

In die Materie einführende Texte sind unter der Suchkennung "sun nvram faq" sowie z.B. "Löten für Einsteiger" vielfach im WWW verlinkt auffindbar.

Aus diesem Grund werde ich nur eine knappe, bebilderte Aufzählung in zehn Einzelschritten am Beispiel (m)einer Sun-4/75 geben.

ACHTUNG! Die folgenden Angaben werden unter Ausschluß der Übernahme jeglicher Gewähr oder Garantie veröffentlicht! Nachahmung auf eigene Gefahr und Verantwortung! Für die folgenden Angaben sollte jeder ein Grundsachverständnis zum Umgang mit elektronischen Bauteilen/Komponenten mitbringen und anzuwenden wissen! Die Bilder sind mehr als Orientierung, denn als Lehrbuchdarstellung zu verstehen!


Irgendwann wird die "(Lebens-)Spannung" (i.d.R. ~3V) der Batterie des NVRAM/TOD-Bausteins unterschritten.
Spätestens dann werden im NVRAM hinterlegte Herstellerangaben, wie u.a. die HostID und MAC-Adresse mit der Buchstabenfolge
'f'(Hexadezimal für 15 im Dezimalsystem) wiedergegeben, ein Synonym für undefiniert.
Ein Austausch des Batterieteils beim NVRAM/IDPROM-Baustein ist unvermeidlich, möchte man das System ohne ständiges Reprogrammieren der für den Betrieb wichtigen Werte (u.a. HostID, Datum, MAC) nach einem Kaltstart weiterverwenden.

TIP: es ist von nicht unbeachtlichem Vorteil sich wichtige für die Reprogrammierung des NVRAM/IDPROM benötigte Alt-Werte vorab, separat zu sichern.

Dazu hat man sich vor dem symbolischen Tod des Systems idealerweise die benötigten Werte auf wiederabrufbaren Medien (Papier, Festplatte eines Zweitsystems, Gedächtnispalast) gesichert. Folgende Vorgehensweisen helfen.

Verwendung des Sun Boot PROM Prompt unter Eingabe und Bestätigung der ENTER-Taste
ok .idprom
ok printenv
Die Befehle können sowohl über eine Tastatur direkt am System als auch über eine serielle Konsolenverbindung eingeben werden. Die Ausgabe erfolgt dann auf dem konfigurierten Ausgabegerät (Monitor, Konsolenfenster)

Schritt 1 Vorbereitung und Materialbschaffung
Davon ausgehend, dass jeder ein Digitalmultimeter, kleine Zange und Lötkolben samt Lot (z.b. bleihaltiges Lötzinn, obwohl nicht umweltfreundlich) im Haushalt führt, werden u.U. noch folgende Materialien für das folgende Vorhaben benötigt:
- einfach isolierter Kupferdraht, 20 cm Länge, höchstens 1,5 mm im Durchmesser
- kleine, dünne Präzisionsfeile oder entsprechendes Sägeblatt
- Knopfzellenhalter für CR2032 (ca. 1,50 EUR)
- Lithium Knopfzelle, Typ CR2032, 3V
- Epoxyd Harz und Härter, 5 Min, 100ml (zusammen ca. 13,00 EUR)
- ggf. Präzisionsmesser (ca. 4,00 EUR)

Schritt 2 NVRAM/IDPROM-Baustein separieren
1. System ausschalten
2. Alle Verbindungskabel bis auf das Netzkabel vom Gehäuse entfernen
3. Systemgehäuse öffnen
4. NVRAM/IDPROM-Baustein lokalisieren, siehe System-spezifisches Service Manual, i.d.R. ein DIP (Dual Inline Package) unweit des BootPROM
5. NVRAM/IDPROM-Baustein ausbauen
Hinweis: das Ausbauen der Komponente bezeichnet das sachgemäße Entsockeln der Komponente. In jedem Falle ist aufgrund der Batterie Vorsicht geboten!




Schritt 3 Abbau der alten NVRAM-Batterie
1. Teilung des oberen Bausteines in der Hälfte bis zum Träger, nicht weiter!
2. Identifizierung des Batterie-Abschnittes, siehe NVRAM/IDPROM FAQ im WWW
3. Vorsichtiges und langsames Aushebeln des Batterie-Abschnittes von der Mitte zum Rand hin. Dabei brechen die Kontakte der Batterie zum Träger mit weg und geben die Kontakte zur Wiederverwendung frei
4. Batterie später sachgemäß entsorgen bzw. bei ausgewiesenen Sammelstellen abgeben







Schritt 4 Vorbereitung Batterie-Knopfzellenhalter für CR2032
1. Halterungsbeine/-Stifte (Plastik) entfernen und Reste der ebenen Fläche anpassen
2. Kontaktstifte (Metal) kürzen, da diese sonst direkt mit der Systemplatine Kontakt bekämen









Schritt 5 Anlöten Kuperdraht an Kontaktstellen des NVRAM
1. zwei Drahtstücke bereitlegen
2. jedes Drahtstück an den Enden mit der Zange nur etwas abisolieren
Hinweis: der hier abgebildete Draht ist mit einer hauchdünnen Isolierschicht bedeckt. Das erfordert mindestens ein Anrauen der Drahtenden, um die Isolierung zu entfernen. Vergisst man das, leitet nur der innenliegende Drahtkern und man braucht sich nicht zu wundern, dass bei der Prüfung mit dem Digitalmultimeter kein Durchgang zu verzeichnen ist.
3. sofern nötig, Drahtenden nachträglich etwas verdrehen
4. Lot (Lötzinn) auf die Drahtenden mit dem vorgeheizten Lötkolben übertragen, Klumpenbildung vermeiden
Hinweis: es kann u.U. vorkommen, dass eine dünne Oxidationsschicht auf dem Träger entsteht, welche die Bildung der Legierung behindert. Um dem entgegenzuwirken, kann auf Flußmittel (Flußspat, z.B. Kolophonium, Lötfett mit Zinkchlorid) zurückgegriffen werden. Diese setzen den Schmelzpunkt herab und helfen die Oxidationsschicht mindestens zu reduzieren bzw. als Aktivator den Legierungsprozess zu verbessern. Bei neuerem Lot (z.B. Lötzinn Blei/Zinn) ist ein Flußmittel bereits enthalten.
5. Lot auf die Kontaktstellen des NVRAM auftragen
6. je Drahtstück ein Ende mit einer Kontaktstelle auf NVRAM verbinden
7. ggf. Durchgangsprüfung mit Digitalmultimeter zwischen Lötpunkt und verbundenem Drahtende prüfen


Hinweis: anhand des Bildes sieht man deutlich wie selten und ungeübt ich beim Löten bin. 

Schritt 6 Epoxidharz-Mischung vorbereiten und Elemente miteinander verbinden
1. ggf. Unterseite der Batterie-Halterung sowie die freigewordene Oberseite des NVRAM-Träger anrauen
2. kleine Mischfläche oder eine Unterlage aus Pappe mit glatter Oberfläche bereithalten
3. je einen Tropen Epoxid-Harz und -Härter zusammenbringen
4. beide Tropfen miteinander gründlich mischen
5. Epoxidharz-Mischung auf Unterseite der Batterie-Halterung sowie auf freigewordener Oberseite des NVRAM-Träger dünn auftragen
6. Boden der Batterie-Halterung wie abgebildet auf NVRAM anbringen und etwas Druck für ca. 5 Minuten aufwenden.
7. Epoxidharz für eine Stunden aushärten lassen









Schritt 7 Offene Drahtenden mit Kontaktstiften der Batterie-Halterung koppeln
1. Aufgrund der Anordung ist eine Kreuzung unsausweichlich, jedoch aufgrund der Isolierung(en) kein Problem
Hinweis: angestrebt wird eine kompakte, verbundene Einheit, die beim Einsatz den mittleren SBus-Slot #2 der SPARCstation 2 nicht blockiert und weiterhin nutzbar belässt.
2. Positiv mit Positiv, Negativ mit Negativ verlöten

            (Oberseite)
            ____________
           ´            `    (Batterie-Halterung)
           `+----------+´
          p ° | °  ° | ° n   (NVRAM/IDPROM)
              | n  p |
              `------´
 
            (Unterseite)

3. je Pol eine Durchgangsprüfung mit dem Digitalmultimeter zwischen Lötpunkt NVRAM und Kontaktfläche Batteriehalterung (metal)
Hinweis: wird kein Durchgang angezeigt, ist etwas schiefgelaufen beim Löten oder vorbereiten des Drahtes (Isolierung)
 




Schritt 8 Einsatz Batterie CR2032 in Batteriehalterung
1. Einsatz der CR2032-Lithiumbaterie in die Halterung
2. Messung Spannung zwischen Kontaktstiften der Batteriehalterung
3. Messung Spannung zwischen Lötstellen am NVRAM.
Hineis: in allen Fällen muss eine konstante Spannung anliegen!





Schritt 9 Einsatz NVRAM/IDPROM-Einheit mit Batteriehalterung und Baterie in System
1. korrekter einsatz NVRAM/IDPROM nach Anleitung im Service Manual des Herstellers


Abbildung 18: NVRAM-Replacement SunGX Framebuffer Karte der ersten Generation. Diese belegt zwei, horizontal, nebeneinander liegende SBus-Slots. Durch die kompakte sowie platzsparende Anordung der Batterie, wird der mittlere SBus Slot #2 für Erweiterungskarten nicht blockiert

Schritt 10 NVRAM/IDPROM-Baustein reprogrammieren
Nun ist man an dem Punkt angelangt, an dem man den NVRAM/IDPROM wieder mit den systemspezifischen, zuvor gesicherten Werten "reprogrammieren" muss. Das sollte nach Anleitung der FAQ dann nicht weiter schwer fallen. Nach dem Reprogrammieren kommt der ultimative Test.
1. Ausschalten des Systems
2. Netzstecker vom Netzteil des Systems trennen
3. Eine Minute warten
4. Netzstecker mit dem Netzteil des Systems verbinden
5. Einschalten des Systems



Wenn jetzt die gewünschten Werte (u.a HostID, MAC) wieder angezeigt werden, ist es geschafft.

Viel Erfolg!

[vab]

Super-Anleitung!  Klasse gemacht...

Das leere NVRAM ist in der Tat das größte Problem mit alter SPARC-Hardware.  Bei den sun4m/... gab es irgendwo im Netz eine Anleitung, wie man den Quarz im NVRAM ausschalten kann.  Das ist der größte Stromverbraucher, wenn eine Maschine länger abgeschaltet ist. Beim Booten schaltet das OBP den dann wieder ein.

Für sun4u habe ich das leider nie hingekriegt. :-(


Gruß -- Volker

[Ebbi]

Tolle Anleitung, vielen Dank!

So ein Teil in Serie gefertigt wäre klasse, da würde ich glatt ein paar nehmen.

[escimo]

Gern!

Kleine Anekdote am Rande:
Die Bilder dokumentieren den gescheiterten, ersten Versuch. Grund: ich hatte damals einfach noch nicht realisiert,
dass der Draht eine hauchdünne, rötliche Isolierung besitzt. Daher weise ich in der Anleitung auch explizit hin, darauf zu achten.

Für mich war das zu Beginn einfach "rötlicher" Kupferdraht, ohne Isolierung.
Es hätte mir eigentlich schon während der Prozedur auffallen müssen, da einzig die (abisoierten) Drahtenden (innen) leiten bzw. Durchgang verzeichnen.
"Einmal mit ..." - Naja. 

Als ich nach dem Zusammenbau, bei den "abschließenden" Messversuchen keine positiven Ergebnisse erziehlte, habe ich das ganze Teil in die Ecke gefeuert.
Dabei hat es den Oszillator gleich mit ausgehebelt. Der lies sich aber ohne Probleme für den zweiten Durchgang wieder anbringen (einfach draufstecken).

Der zweite Versuch war dann aber erfolgreich, nicht zuletzt weil ich einen, deutlich isolierten, anderen Draht verwendet habe.
Erst als ich mich mit einem Fachkundigeren als ich es bin unterhalten habe, wurde ich auf mein "eiskaltes Unwissen" aufmerksam. Schande!

Das Baustück werkelt bis zum aktuellen Zeitpunkt einwandfrei.
Ich habe es inzwischen wieder in meine pimäre SPARCstation 2 mit Open Boot PROM 2.9 eingesetzt.

Ich bin mal gespannt, wie lange die Knopfzelle durchhält.

[vab]

Wenn die Maschine an ist, wird der Strom aus der Knopfzelle nicht benötigt.  Also kommt es auf die Zeit an, in der die Maschine ausgeschaltet ist.  Wenn man sie länger einlagert, kann man die Knopfzelle ja auch wieder rausnehmen...

[escimo]

Die meiste Zeit ist das gute Stück abgeschaltet.
Eingeschaltet ist die SS2 i.d.R. nur an Wochenenden, zusammenhängend für bis zu 8h.
Da muss das Wetter dann aber echt mies sein oder ich überhaupt keine Lust haben rauszugehen. 

[Ebbi]

Da muss das Wetter dann aber echt mies sein oder ich überhaupt keine Lust haben rauszugehen. 

Draußen ist es eh viel zu gefährlich: Ozon, UV-Strahlung, Pollen, Abgase, gefährliche Tiere - da bleibe ich lieber drinnen. 

[escimo]

... und jetzt noch kalt und nass. Ja da bleibe ich dann auch lieber hinter der Scheibe im Warmen.

[escimo]

Die Ladung der Knopfzelle war schneller verbraucht als gedacht. Immerhin 18 Monate!

Wollte die Speichererweiterung einbauen und da ging erst mal gar nichts. 
Jetzt ist eine neue CR2032 Knopfzelle drin. Ich schätze mal die wird evtl 10 Monate durchhalten, da diese zusammen mit der anderen Knopfzelle gekauft wurde und im seither im Schrank lagerte (18-24 Monate). Daher lohnt sich die Anschaffung mehrerer Knopfzellen eigentlich nicht. Ausnahme: man besitzt mehr als eine Maschine mit einem "NVRAM-Umbau".;-)

[escimo]

(...) Daher lohnt sich die Anschaffung mehrerer Knopfzellen eigentlich nicht. Ausnahme: man besitzt mehr als eine Maschine mit einem "NVRAM-Umbau".;-)

Und desshalb habe ich mir mal noch einen zweiten, leeren NVRAM nach dem selben Schema umgebaut. Da ich keinen Framebuffer zur Hand selbstverständlich alles über die serielle Konsole vom i486 unter Solaris 2.4 und OpenWindows 3.4 . ;-)

Code: [Auswählen]

$ tip hardwire
connected

WARNING: Unable to determine keyboard type
    WARNING: TOD Oscillator NOT Running, Kickstart in Progress ... Incorrect configuration checksum;
Setting NVRAM parameters to default values.
Setting diag-switch? NVRAM parameter to true
Probing /sbus@1,f8000000 at 0,0  dma esp sd st le
Probing /sbus@1,f8000000 at 1,0  Nothing there
Probing /sbus@1,f8000000 at 2,0  Nothing there
Probing /sbus@1,f8000000 at 3,0  Nothing there
screen not found.
Can't open input device.
Keyboard not present.  Using tty for input and output.
Incorrect configuration checksum;
Setting NVRAM parameters to default values.
Setting diag-switch? NVRAM parameter to true
Probing /sbus@1,f8000000 at 0,0  dma esp sd st le
Probing /sbus@1,f8000000 at 1,0  Nothing there
Probing /sbus@1,f8000000 at 2,0  Nothing there
Probing /sbus@1,f8000000 at 3,0  Nothing there

SPARCstation 2, No Keyboard
ROM Rev. 2.6, 32 MB memory installed, Serial #16777215.
Ethernet address ff:ff:ff:ff:ff:ff, Host ID: ffffffff.


The IDPROM contents are invalid
                                                                     
SBus slot 0 le esp dma
SBus slot 1
SBus slot 2
SBus slot 3

Boot device: /sbus/le@0,c00000   File and args:                       
Internal loopback test -- Did not receive expected loopback packet.
Can't open boot device

Type b (boot), c (continue), or n (new command mode)
>n
Type  help  for more information
ok 1 idprom@ .
ff
ok 1 0 mkp
ok 55 1 mkp
ok 8 2 mkp
ok 0 3 mkp
ok 20 4 mkp
ok 1b 5 mkp
ok c3 6 mkp
ok 9b 7 mkp
ok 0 8 mkp
ok 0 9 mkp
ok 0 a mkp
ok 0 b mkp
ok 43 c mkp
ok 74 d mkp
ok fa e mkp
ok 0 f 0 do i idprom@ xor loop f mkp
ok reset

Power-Up State Test
Context Register Bit Test
Context Register Addressing Test
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 00000000
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 00000001
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 00000002
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 00000003
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 00000004
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 00000005
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 00000006
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 00000007
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 00000008
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 00000009
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 0000000a
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 0000000b
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 0000000c
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 0000000d
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 0000000e
Segment Map RAM MATS Pattern Test, Context 0000000f
Page Map RAM MATS Pattern Test
Limit 0 Register Test
Counter Interrupt Level 10 Test
Limit 1 Register Test
Counter Interrupt Level 14 Test
WARNING: Unable to determine keyboard type
Synchronous Error Reg Test
Synchronous Error Virtual Address Reg Test
Asynchronous Error Reg Test
Asynchronous Error Virtual Address Reg Test
Asynchronous Error Data Reg1 Test
Asynchronous Error Data Reg2 Test
System Enable Register Bit Test
Cache Data RAM MATS Pattern Test
Cache Tag RAM MATS Pattern Test
PTE Access Bit Test
PTE Modify Bit Test
PTE Write-Protect Bit Test
PTE Write-Invalid Bit Test
PTE Read-Invalid Bit Test
PTE Type 2 Space Bit Test
PTE Type 3 Space Bit Test
Synchronous Timeout Test
Asynchronous Timeout Test
**** 16 MegaBytes Found in Address Range 0x00000000 to 0x00ffffff ****
**** 16 MegaBytes Found in Address Range 0x01000000 to 0x01ffffff ****
DRAM Word MATS Pattern Test (0x00fe0000 - 0x01000000)
Parity/Memory Control Registers Bit Test
36-bit SIMM Parity Test
33-bit SIMM Parity Test
Interrupt Register Test
Interrupt Register Test
Software Interrupt Level 1 Test
Software Interrupt Level 4 Test
Software Interrupt Level 6 Test
NVRAM Access Test
TOD Clock Oscillator Running
TOD Registers Test
Cache Statistics Bit Update Test
Cache Doubleword-Alignment Read Miss Test
Cache TAG Comparator Read Miss Test
Cache Non-Cacheable Read Miss Test
Cache Read Miss Parity Test
Cache Doubleword-Alignment Read Hit Test
Cache Byte-Alignment Read Hit Test
Cache Read Hit Context Test
Cache Read Hit MMU Invalid Test
Cache Doubleword-Alignment Write Hit Test
Cache TAG Comparator Write Hit Test
Cache Write Hit Context Test
Cache Write Hit/Miss (Cacheable) Test
Cache Write Hit/Miss (Non-Cacheable) Test
Cache Write Miss Test
Software Context Flush Test
Software Segment Flush Test
Software Page Flush Test
Hardware Context Flush Test
Hardware Segment Flush Test
Hardware Page Flush Test
Unconditional Block Flush Test
FPU Misaligned Register Pair Test
FPU Single-Precision Test
Single-Precision FPU Exception (Invalid Result) Test
Single-Precision FPU Exception (Overflow) Test
Single-Precision FPU Exception (Underflow) Test
Single-Precision FPU Exception (Divide-by-0) Test
Single-Precision FPU Exception (Inexact Result) Test
Single-Precision FPU Exception and Timeout Test
Single-Precision FPU Exception and Data-Access Trap Test
Single-Precision FPU Exception and Misalignment Test
Single-Precision FPU Exception and Asynchronous Trap Test
FPU Double-Precision Test
Double-Precision FPU Exception (Invalid Result) Test
Double-Precision FPU Exception (Overflow) Test
Double-Precision FPU Exception (Underflow) Test
Double-Precision FPU Exception (Divide-by-0) Test
Double-Precision FPU Exception (Inexact Result) Test
Double-Precision FPU Exception and Timeout Test
Double-Precision FPU Exception and Data-Access Trap Test
Double-Precision FPU Exception and Misalignment Test
Double-Precision FPU Exception and Asynchronous Trap Test

Setting Segment Map
Setting RAM Parity Mode
Mode set to 36-bit
Sizing Memory
Mapping ROM
Mapping RAM
Probing /sbus@1,f8000000 at 0,0  dma esp sd st le
Probing /sbus@1,f8000000 at 1,0  Nothing there
Probing /sbus@1,f8000000 at 2,0  Nothing there
Probing /sbus@1,f8000000 at 3,0  Nothing there
screen not found.
Can't open input device.
Keyboard not present.  Using tty for input and output.
Probing /sbus@1,f8000000 at 0,0  dma esp sd st le
Probing /sbus@1,f8000000 at 1,0  Nothing there
Probing /sbus@1,f8000000 at 2,0  Nothing there
Probing /sbus@1,f8000000 at 3,0  Nothing there

SPARCstation 2, No Keyboard
ROM Rev. 2.6, 32 MB memory installed, Serial #4420858.
Ethernet address 8:0:20:1b:c3:9b, Host ID: 554374fa.


                                                                     
SBus slot 0 le esp dma
SBus slot 1
SBus slot 2
SBus slot 3

Boot device: /sbus/le@0,c00000   File and args:                       
Lost Carrier  (transceiver cable problem?) 
ARP/RARP send failed.  Check Ethernet cable and transceiver.

~#












Da noch zwei weitere, leere NVRAMs vor sich hinstauben, baue ich diese dieses Jahr - man(n) ist optimistisch - auch noch um.
Jeder weitere Umbau geht einfacher von der Hand, wird jedoch nicht unbedingt besser. 
Gruß, escimo

[escimo]

Die Design-Historie, ausgehend vom NVRAM FAQ:
Version 1: https://gigawa.lt/gigawa.lt/Sun_NVRAM.html
Version 2: siehe meine Variante
Version 3: http://www.glitchwrks.com/2017/08/01/gw-48t02-1

Version 3 ist etwas eleganter und schmaler
Preislich dafür etwas mehr aufgrund Versand aus Übersee. Ist aktuell in ePay US zu finden. - Nein ich habe mit dem Anbieter nichts zu schaffen... 



EDIT: NFRAM --> NVRAM

[escimo]

Auf YouTube kann man beim Umbau eines NVRAM für eine Ultra 30 zuschauen.

Zumindest das verwendete Werkzeug (Mini-Bohrer) hätte ich auch gern, dann könnte ich die U60 wieder flottmachen und den verbleibenden MK48T02 neueren Typs mal umbauen.