软驱磁盘驱动器分析

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1、软驱《工程训练》之一第十一讲软驱分析引言软驱曾是个人计算机的标准配置，用于读写软盘数据。它是一个精密的机电系统，为了解决软盘数据的读写，需要控制磁头径向运动以及软盘转动，并检测相关的信息。当然，还包括软盘的进出机构。本训练的目的就是通过拆装软驱，观察软驱的结构以及工作原理。不过，现在的个人计算机已经基本不在配置软驱，取而代之的是更加轻便、存储容量更大、寿命更长的U盘。2《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析第十一讲软驱分析本讲内容（2课时）软驱的结构及原理软盘的结构磁头系统主轴系统磁头系统与主轴系统协同工作磁盘进出机构软驱主板盘片和盘套3《工程训练》——软驱磁盘驱

2、动器分析§11.1软驱结构及原理软磁盘简称软盘，用硬磁性材料作介质，利用材料的剩磁表示信息。3.5英寸软盘的盘片被划分为80个成同心圆的磁道、18个扇区，一个磁道在某一扇区内的一段称为扇段，每个扇段可以存储512字节的数据。除18个扇段外，在扇段00和扇段17之间还设有间隙区。软驱的作用是使磁头找到正确的磁道和扇段，进行写数据和读数据的操作。为寻找正确的磁道，要求磁头沿盘片的径向作直线运动，为寻找正确的扇段，则要求盘片作转动。这两种运动分别由磁头系统和主轴系统完成，磁头系统和主轴系统的动作由控制器控制，磁盘的进入和退出则由进出机构实现。4《工程训练》——软驱磁

3、盘驱动器分析软盘的存储容量早期：5.25英寸盘1.2MB现在：3.5英寸盘1.44MB5.25英寸盘3.5英寸盘§11.2软盘结构5《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析磁盘用硬磁性材料作介质，利用材料的剩磁表示信息§11.2软盘结构3.5英寸软盘结构6《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析写保护拨块盘片密度主定位凹坑次定位凹坑活门定位孔驱动孔盘毂磁盘§11.2软盘结构7《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析磁道i扇区j扇区00扇区01磁道00磁道79扇区17GAP4GAP1盘片转动磁头径向直线运动§11.2软盘结构8《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析§11.2软盘结构格

4、式化(format)：新软盘格式化后才可以存储数据。所谓“格式化”就是在软盘上按一定标准划分出所谓“磁道”和“扇区”。通常，3.5英寸软盘格式化为80磁道（同心圆）、18扇区。一个磁道在某一扇区内的一段称为扇段，每个扇段可以存储512字节(Byte)的数据。除18个扇段外，在扇段00和扇段17之间还设有间隙区。数据被存放在这些磁道扇区上，在读取数据时，也会以这些磁道扇区为基准进行检索。软盘格式化后，盘上所有数据将被全部清除。9《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析磁盘旋转，形成相对高速运动磁头的电磁感应线圈铁磁薄膜介质，磁化方向表示0、1磁盘§11.2软盘结构10

5、《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析§11.3磁头系统磁头系统：磁头小车、导轴、丝杠螺母副和步进电机、00号磁道检测传感器。导轴和丝杠以主板为参照基准，共同决定了磁头的直线运动轨迹。丝杠由步进电机带动。11《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析§11.3磁头系统磁头小车：有上、下两个磁头，上、下磁头的通过扁平线束与控制电路连接。小车的一侧有滑孔，导轴穿过滑孔后固定在主板上。小车的另一侧有简化为一根钢针的螺母，与丝杠共同构成丝杠-螺母副。滑孔、导轴和丝杠-螺母都具有很高的加工精度和光洁度。磁头小车的运动：丝杠和导轴构成一个平面，保证小车的平稳运动。丝杠由步进电机带动，

6、步进电机在控制器发出的步进脉冲和方向信号控制下转过预定的角位移，通过丝杠-螺母副转换为磁头小车的直线运动，使磁头找到预定的磁道。当磁头移动到位于最外圈的00号磁道时，小车上的档片就会遮挡光电对管的光路，这个光电对管作为00磁道传感器，立即向控制器发出信号，表示磁头已到00号磁道。12《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析§11.4主轴系统直流无刷电机主轴带动盘片转动，其核心主轴电机是一个外形扁平的直流无刷电机。读写操作中，盘片以恒速300r/min±1.5%作旋转运动，也有的软驱转速是600r/min。13《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析§11.4主轴系统直流无

7、刷电机14《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析§11.4主轴系统直流无刷电机霍尔器件作转子位置传感器，用表面装贴工艺直接贴焊在定子印制板上，三个霍尔器件成120°排布。永磁转子转动时，处在转子磁场中的霍尔器件输出的霍尔电势幅度随转子位置而变化，三个霍尔器件的输出电势成120°电角度。15《工程训练》——软驱磁盘驱动器分析§11.5磁头系统与主轴系统协同工作磁道格式：每一个扇段内，分为ID标记段和数据区两部分。ID标记段以同步信号SYNC起始，以间隙GAP2结束。数据区也以同步信号SYNC起始，以间隙GAP3结束。读写操作扇段定位：同步信号确保了写在任何一个扇段里

8、的标志、地址和数据总能在读操作中被磁头