计算机软磁盘的分析与控制

计算机软磁盘的分析与控制

1对原系统数据进行必要的预处理r0-r30计算机在20世纪80年代用于工业实时流程控制系统的应用广泛，这是德国sientis开发的小型计算机系统，具有稳定和可靠的优点。现在大型工业企业的许多过程控制中,R10/R30计算机系统仍然起着举足轻重的作用。但R10/R30计算机的操作系统和文件系统是Siemens自己开发研制的,与当前比较流行的DOS,Windows,Unix等系统不兼容,磁盘文件存储格式也不相同,因而无法读取原系统中长期积累的过程数据。这样不利于用现有的数据管理软件对现场数据进行及时的分析和处理。另外由于R10/R30计算机系统采用16位CPU,主频一般为3MHz,内存最大为1MB,与现在的Pentium计算机系统相比,无论从速度,内存及外存,软件支持上都显得落后,因而对R10/R30计算机系统进行改造就成为当务之急。在进行系统改造时,为了能够使新系统能够在原有数据基础上运行,就必须把原系统中的过程数据经必要处理后移植到新系统上,做为新系统运行的初始条件。为了解决这个问题,通过对SiemensR30/R10计算机软磁盘的扇区结构和文件存储结构进行的分析,并根据现代计算机系统数据处理的需要,对在一般PC机上读取Siemens数据和程序文件的技术进行了研究和方法设计,编制出软件使Siemens文件能够在PC兼容计算机上被读出,取得了很好的使用效果。2锁相分离电路原理在对Siemens软磁盘的分析中,Siemens软磁盘在记录数据时采用了两种编码方式:FM制编码方式和MFM制编码方式。由于这两种编码方式是按照不同的规则将数据和时钟脉冲混合在一起的,因此在进行数据还原时,应针对不同的编码方式采用不同的数据分离方式。对于FM记录方式,由于每个位单元开头都有一个时钟位,如果以时钟位为基准,便可以知道数据位的位置,只要采用一个简单的单稳态电路跟踪时钟信号,就可以把数据分离出来。但是,对于MFM记录方式,由于每个位单元开头不一定有时钟位,数据分离就不能用上述方法,必须采用锁相式分离电路。在芯片中,为数据分离提供两个状态信号,一个是MFM,另一个是VCO。其中,MFM是在芯片内部被编程给定:MFM=1时为倍密度,MFM=0时为单密度。VCO在磁头加载以后提供,当VCO=1时,读出数据通过锁相环进行锁相,当VCO=0时,锁相环只锁定在它的中心频率。锁相分离电路的一般构成如图1所示。当MFM=1,VCO=1时,由FDD来的RDDATA信号送到相位检出器,并和电压控制振荡器(VCO)送来的信号进行比较,检测出两者的相位差信号,将这一差值进行滤波和放大,去控制电压控制振荡器的振荡频率,使之产生与RDDATA信号相位保持一致的信号,并据此产生数据窗口(DataWindow)信号,利用这个数据窗口信号把数据从混合脉冲中分离出来。3系统组成及原理软磁盘在使用时必须放在软磁盘驱动器(FDD,FloppyDiskDriver)中。FDD的任务是驱动软磁盘片转动,当读/写信息时,磁头在软磁盘片上沿着软盘片半径运动,将磁道中的信息读出,或者把信息写入磁道中。FDD主要由读写系统、磁头定位系统和主轴驱动系统组成。FDD的磁头定位系统主要由磁头驱动电机、执行机构、控制电路和检测部件等组成,其功能是将磁头迅速而准确地定位于磁道的中心位置上。在此磁头定位系统中,其驱动电机采用的就是步进电机。在对步进电机进行控制时,主要使用两条命令:①重校正命令(Recalibrate)。②寻道命令(Seek)。对步进电机的控制直接影响着磁头定位及寻道的准确程度,而磁头定位及寻道是否准确又决定了读出及写入的数据是否准确。因此,在进行磁头定位及寻道时,采用了先读0道、由外到内的寻道方法。因为磁盘的物理结构及其记录格式决定了磁盘外圈记录的信息密度较小,读/写数据的准确程度较高,有利于寻道。这种由外到内的寻道方式减小了寻道时误差累积造成的影响。4主状态存储和数据存储在对FDC进行控制时,需要用到以下寄存器,见表1。①驱动器控制寄存器该寄存器是控制驱动器马达、驱动器选择和特性使能的寄存器,各比特位的定义如下:在执行读/写命令前,应先选定驱动器,并将其对应马达使能位置1,同时将DMA中断使能位及FDC使能位置1。在控制程序中,通过把此控制字送入0x3F2端口,完成以上设置。在读/写命令结束后,应将FCTRL寄存器中设置清除,即送入0x00。②传送速率寄存器该寄存器是一个两比特的输出寄存器,它控制一个可编程的分配器,可提供8M/4.8M/4MHz3种不同数据传送速率的时钟。其含义见表2。在程序中,通过将此控制字送入0x3F7端口,完成对传送速率的设置。③主状态寄存器只读的主状态寄存器指示了软磁盘控制器的当前状态。主状态寄存器可随时读取。它的一个功能是控制从数据寄存器读出或写入的数据,它表明软磁盘控制器何时就绪发送或接收数据。程序设计中涉及的部分状态位的含义如下:比特7主机请求(RQM),表示数据寄存器已经准备就绪可接收或发送从处理器来的数据。比特6数据输入/输出(DIO),指出磁盘控制器与处理器之间的数据传送方向:0表示数据写入FDC的数据寄存器;1表示数据从FDC的数据寄存器读出。比特4磁盘控制器忙(CB),表示FDC正在执行读或写命令。在控制FDC进行读/写操作时,通过查询FSTAT寄存器的比特7,得知何时开始执行读/写命令,同时通过比特6,判断进行读操作还是写操作。另外,对FDC发出操作命令前,都应先查询FSTAT寄存器的比特4,在确保FDC处于“不忙”状态时再向其发出命令。在程序中,可通过0x3F4端口读入主状态寄存器中各状态。④数据寄存器处理器与FDC之间的所有命令、数据和状态都是通过该寄存器进行传递的。在命令阶段,处理器根据主状态寄存器中的RQM位和DIO位的值将软磁盘控制器的命令装入数据寄存器。在结果阶段以同样的方法将寄存器和磁头的信息传输到处理器。在此程序中,数据寄存器FDATA的端口号为0x3F5。5实际应用效果针对Siemens操作系统下的软盘读取技术进行了深入的研究,并编制了相应的一般操作