81_83.PDF

K U R S

Sterowanie CD−ROM−ów i dysków

twardych w praktyce, część 2

W drugiej czÍúci artyku³u publikujemy resztÍ podstawowych informacji zwi¹zanych z

programow¹ obs³ug¹ urz¹dzeÒ do³¹czonych do interfejsu ATA. DziÍki nim samodzielne

przygotowanie oprogramowania dla mikrokontrolera wspÛ³pracuj¹cego z dyskiem twardym bÍdzie

znacznie ³atwiejsze niø dotychczas.

Tryby adresowania

WyrÛøniamy dwa, wczeúniej juø

wspomniane, tryby adresowania:

1. CHS - adresowanie odbywa siÍ za

pomoc¹ trzech pÛl:

- Cylinder (1...255),

- Head (1...15),

- Sector (0...65535).

2. LBA, w†ktÛrym adres jest wylicza-

ny ze wzoru: LBA = ((cylinder *

heads_per_cylinder + heads) * sec-

tors_per_track) + sector - 1 .

Gdy urz¹dzenie posiada mniej niø

16515072 sektorÛw, domyúlnym trybem

adresowania staje siÍ tryb CHS. W†prze-

ciwnym przypadku - LBA. Sterownik

wbudowany w†napÍd, bez wzglÍdu na

pojemnoúÊ noúnika danych, powinien

obs³ugiwaÊ oba tryby adresowania. Host

wybiera tryb adresowanie poprzez usta-

wienie bitu LBA w†rejestrze Device/He-

ad . Po w³¹czeniu zasilania urz¹dzenie

IDE przechodzi automatycznie na tryb

adresowania CHS.

kazu. Aby przes³aÊ 12-bajtow¹ ramkÍ

steruj¹c¹ naleøy przedtem - kaødora-

zowo - ustawiÊ odpowiednie rejestry.

Zaczynamy od sprawdzenie rejest-

ru Alternate Status i†stanu bitu BSY .

Odczytujemy cyklicznie w†pÍtli rejestr

dopÛki bit BSY nie bÍdzie rÛwny

ì0î. Odczytujemy rejestr Status -

spowoduje to skasowanie ewentualne-

go przerwania. Do rejestru Cylinder

Low wpisujemy wartoúÊ 12 (dziesiÍt-

nie) - jest to liczba danych, jak¹

chcemy przes³aÊ do urz¹dzenia. Ze-

rujemy rejestry Cylinder High , Featu-

res , Sector Count , Sector Number . Do

rejestrÛw Cylinder Low i† Cylinder

High wpisujemy liczbÍ bajtÛw, jak¹

jesteúmy w†stanie odebraÊ od napÍ-

du. Sprawdzamy wartoúÊ bitu w†re-

jestrze Alternate Status i†czekamy do-

pÛki bit BSY = 1. Odczytujemy re-

jestr Status - spowoduje to skasowa-

nie zadania obs³ugi przerwania.

Wpisujemy do rejestru Command

tzw. Atapi Packet Command - bajt

o†wartoúci 0xA0. Bajt ten informuje

urz¹dzenie, øe bÍdziemy przesy³aÊ

ramkÍ†steruj¹c¹, a nastÍpnie:

- odczytujemy zawartoúÊ rejestru Al-

ternate Status ;

- czekamy, aø bit BSY bÍdzie rÛwny

ì0î;

- odczytujemy zawartoúÊ rejestru Sta-

tus ;

- sprawdzamy wartoúÊ bitu ERR -

powinna byÊ rÛwna ì0î;

- sprawdzamy wartoúÊ bitu DRQ

w†rejestrze Status - powinien

byÊ†teraz ustawiony.

- teraz moøemy wpisywaÊ 12-bajtow¹

ramkÍ steruj¹c¹;

- dane wprowadzamy na magistralÍ

danych DD0...15; bajty parzyste

ramki (0, 2, 4, 6, 8, 10) wpisuje-

Sterowanie CD-ROM-em

Sterowanie CD-ROM-em odbywa

siÍ za pomoc¹ 12-bajtowych ramek

zwanych rozkazami. Pierwszy bajt

w†ramce jest jednoczeúnie kodem roz-

Elektronika Praktyczna 8/2002

K U R S

my na mniej znacz¹c¹ czÍúÊ ma-

gistrali danych DD0...7 a†bajty nie-

parzyste (1, 3, 5, 7, 9, 11) na

bardziej znacz¹c¹ czÍúÊ magistrali

DD8...15; kaødorazowo musimy wpi-

saÊ dwa bajty, czyli sumarycznie

dokonujemy szeúÊ cykli zapisu;

obecnie tylko bardzo stare urz¹dze-

nia obs³uguj¹ transmisjÍ danych

w†trybie oúmiobitowym.

Gdy porcja danych jest juø goto-

wa na magistrali danych DD0...15, ze-

rujemy liniÍ DIOW . Odczekujemy ok.

1†

nych. Jak widaÊ kod komendy (naj-

m³odszy bajt) jest w†tych trzech przy-

padkach taki sam. Zmienia siÍ tylko

wartoúÊ czwartego bajtu. W†bajcie

pierwszym ustawiony jest bit zerowy

- oznacza to, øe Status ma byÊ

zwrÛcony natychmiast po tym, jak

sprawdzona bÍdzie poprawnoúÊ

przes³anej ramki przez CD-ROM, sta-

nu tacki (czy wysuniÍta, czy nie)

oraz status p³yty. W†przeciwnym

przypadku Status jest zwracany po

skoÒczeniu ca³ej operacji.

0x00

0x01 Numer początkowej ścieżki od której CD−ROM ma

zwrócić informację

0x00

0x64 100 bajtów na dane z CD−ROM−u

0x00

Poniøej pokazano przyk³adow¹

ramkÍ wys³an¹ przez CD-ROM w†od-

powiedzi na zapytanie o†TOC. Pierw-

sze dwa bajty okreúlaj¹ iloúÊ

przes³anej informacji w†baj-

tach. Bajt czwarty okreúla

liczbÍ utworÛw†na p³ycie.

Bajty: 5, 13, 20 itd. s¹ znacz-

nikami pocz¹tku adresu - ma-

j¹ sta³¹ wartoúÊ 0x10. Maj¹

charakter czysto informacyjny.

Waøn¹ úcieøk¹ jest úcieøka

o†numerze 0xAA (tzw. Lead

Track ) - adres tej úcieøki oznacza

ostatni sektor na p³ycie CD.

s i†ustawiamy DIOW (po-

ziom wysoki). Dane wpisywa-

ne s¹†do urz¹dzenia zboczem

narastaj¹cym. Cykl zapisu po-

wtarzamy szeúÊ razy. Po wpi-

saniu 12 bajtÛw ramki urz¹-

dzenie ustawia bit BSY. Od-

czytuj¹c stan rejestru Alterna-

te Status czekamy, aø bit

BSY bÍdzie rÛwny zero. Gdy

tak siÍ stanie, odczytujemy rejestr Sta-

tus . Sprawdzamy czy bit ERR = 0

oraz czy bit DRQ = 1. NastÍpnie mu-

simy odczytaÊ ile bajtÛw danych ma

do przekazania CD-ROM. WartoúÊ ta

sk³adana jest z†m³odszego bajtu pobie-

ranego z†rejestru Cylinder Low , oraz

starszego bajtu z†rejestru Cylinder

High . Dane z†CD-ROM-u do hosta s¹

transmitowane w†trybie 16-bitowym.

Kaøde opadaj¹ce zbocze sygna³u na li-

nii DIOR powoduje wystawienie

dwÛch bajtÛw danych na magistralÍ

DD0...15. Po odczytanej liczbie bajtÛw

powinniúmy sprawdziÊ czy bit ERR

nie jest ustawiony w†rejestrze Status.

Gdy bit ERR=0 moøemy przyj¹Ê, øe

dane odebrano prawid³owo.

Wyøej wymienione czynnoúci po-

wtarzamy kaødorazowo, gdy chcemy

przes³aÊ porcje danych do CD-ROM-u.

Napędy CD−ROM są wyposażone w interfejs

ATAPI, który jest rozwinięciem klasycznego

IDE (ATA). Charakteryzuje się on

zastosowaniem protokołu niemal identyczne−

go ze SCSI, przy zachowaniu mechanicznej

i elektrycznej kompatybilności z IDE.

TOC - Table of Contents - to bar-

dzo waøna tablica. Zawiera adresy

pocz¹tkowe poszczegÛlnych úcieøek,

sesji, itp. Jej odczyt przebiega nastÍ-

puj¹co:

Zatrzymanie odtwarzania p³yty CD

audio ( Stop ) wymaga wys³ania nastÍ-

puj¹cej sekwencji bajtÛw: 0x4E, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00.

Test gotowoúci urz¹dzenia wyma-

ga wys³ania nastÍpuj¹cej sekwencji

bajtÛw: 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00.

NastÍpnie wysy³amy komendÍ Re-

quest Sense Key , ktÛra sk³ada siÍ

z†nastÍpuj¹cej sekwencji bajtÛw:

Numer utworu Adres utworu

MSB

...

LSB

0x00 0x00 0x20 0x00

0x00 0x20 0x38 0x1C

0x00 0x2C 0x3B 0x21

0x00 0x37 0x33 0x03

0xAA

0x00 0x4A 0x38 0x1C

Mamy, wiÍc odczytan¹ informacjÍ

o†adresach úcieøek. Teraz moøemy

przyst¹piÊ do odtwarzania utworÛw.

Przebiega to w†nastÍpuj¹cy sposÛb:

Nr bajtu

Wartość

Komentarz

0x00

MSB TOC Data Length

0x2A

LSB TOC Data Length

0x03 W wyniku odpowiedzi na tę ramkę otrzymamy

z CD−ROM−u ASC i ASCQ.

Znajdują się one odpowiednio w bajcie 12 i 13.

ASC = 0x00 oznacza płytę CD w napędzie.

ASC = 0x3A brak płyty w napędzie.

ASC = 0x02 głowice nie ustawiły się jeszcze −

musimy czekać.

ASC = 0x04 brak gotowości napędu − musimy

czekać.

0x01

First Track Number

0x04

Last Track Number

0x00

Reserved

0x10

ADR (4 bity)|CONTROL (4 bity)

Formaty ramek steruj¹cych

napÍdem

Eject CD - wysuniÍcie p³yty z†na-

pÍdu wymaga wys³ania nastÍpuj¹cej

sekwencji bajtÛw: 0x1B, 0x01, 0x00,

0x00, 0x02, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00.

Load CD - za³adowanie kr¹øka do

napÍdu wymaga wys³ania nastÍpuj¹-

cej sekwencji bajtÛw: 0x1B, 0x01,

0x00, 0x00, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00.

Start CD - wystartowanie napÍdu

i†przeczytanie TOC wymaga wys³ania

nastÍpuj¹cej sekwencji bajtÛw: 0x1B,

0x01, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00.

Stop CD - zatrzymanie napÍdu

wymaga wys³ania nastÍpuj¹cej sek-

wencji bajtÛw: 0x1B, 0x01, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00.

Po wykonaniu powyøszych pole-

ceÒ CD-ROM nie zwraca øadnych da-

0x01

TrackNumber

0x00

Reserved

0x00

MSB

0x00

0x02

0x00

LSB

0x00

Reserved

0x00

0x10

ADR (4 bity)| CONTROL (4 bity)

0x60

0x02

TrackNumber

0x00

Reserved

0x00

0x20

0x00

0x38

0x00

0x1C

0x00

Reserved

0x00

0x10

ADR(4 bity)|CONTROL(4 bity)

0x03

Track Number

Odczyt TOC wymaga wys³ania na-

stÍpuj¹cej sekwencji bajtÛw:

0 0x43

0x00

Reserved

0x00

0x2C

0x00 CD zwróci informacje w LBA (0x00)− nie w MSF

(0x02)

0x3B

0x21

0x00

Reserved

0x00

0x10

ADR(4 bity)|CONTROL(4 bity)

Elektronika Praktyczna 8/2002

0x00

0x38

K U R S

0x04

Track Number

0x00

Reserved

0x00

0x37

0x33

0x03

0x00

0x10

0xAA

Lead OUT

0x00

0x4A

0x38

0x1C

Odtwarzanie p³yty CD audio wy-

maga wys³ania nastÍpuj¹cej sekwencji

bajtÛw:

0xA5

0x00

Adres początkowy utworu

(tutaj track 1)

0x20

0x00

0x4A

Ilość danych − nie adres

końcowy!!!

Rys. 4. Przebiegi czasowe charakterystyczne dla zapisu

polecenia do sterownika

0x38

Czyli do odtworzenia cała płyta

0x1C

0x00

Do rejestru Command wpisujemy

wartoúÊ 0x20 - kod komendy

ATA_READ_SECTS . NastÍpnie czeka-

my ok. 10

Count wpisujemy liczbÍ sektorÛw do

odczytu.

0x00

Wstrzymanie lub wznowienie od-

twarzania (PAUSE) nastÍpuje po wy-

s³aniu nastÍpuj¹cej sekwencji bajtÛw:

0x4B, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, xxx = 0x01 (odtwarzanie

lub wznowienie) xxx = 0x00 (odtwa-

rzanie wstrzymane), 0x00, 0x00,

0x00.

Zatrzymanie odtwarzania p³yty CD

audio (STOP) nastÍpuje po wys³aniu

nastÍpuj¹cej sekwencji bajtÛw: 0x4E,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00.

s, odczytujemy rejestr

Alternate Status i†sprawdzamy bit

BSY . Czekamy aø bit BSY bÍdzie

wyzerowany. Odczytujemy rejestr Sta-

tus , aby skasowaÊ przerwanie. Spraw-

dzamy stan bitÛw: ERR (powinien

byÊ wyzerowany), DRQ (powinien

byÊ ustawiony - urz¹dzenie chce

przes³aÊ dla nas dane).

Dane odczytujemy jak w†poprzed-

nim przyk³adzie. Opadaj¹ce zbocze

na linii DIOR powoduje wystawienie

dwÛch kolejnych bajtÛw na magistra-

lÍ DD0...15. IloúÊ danych, ktÛre mu-

simy odebraÊ jest okreúlona liczb¹

sektorÛw, jak¹ wczeúniej wpisaliúmy

do rejestru Sector Number pomnoøo-

n¹ przez zmienn¹, ktÛra okreúla licz-

bÍ bajtÛw w†sektorze - tzw. BytesPer-

Sector . WartoúÊ ta moøe wynosiÊ

4096 lub 8192 B.

Zaleønoúci czasowe

Na rys. 4 przedstawiono przyk³a-

dowe zaleønoúci czasowe przebiegu

sygna³Ûw na magistrali danych i†li-

niach steruj¹cych CD-ROM-u. Na ry-

sunku pominiÍto dok³adne specyfika-

cje czasÛw pomiÍdzy zmianami syg-

na³Ûw - ma to byÊ tylko ilustracja

dzia³ania interfejsu.

Aplikacja

Na podstawie przedstawionego

opisu przygotowa³em oprogramowanie

steruj¹ce zaimplementowane w†mikro-

kontrolerze z†rodziny AVR. Program

dla niego jest napisany w†C - wszyst-

kie ürÛd³a s¹ dostÍpne na stronie in-

ternetowej http://www.pelos.pl/cd_free/

oraz na p³ycie CD-EP8/2002B.

Pawel Dienwebel

pelos@pelos.pl

Odczyt danych z†sektorÛw

Dysk twardy w†trybie CHS

Sprawdzamy stan bitu Busy w†re-

jestrze Alternate status . Gdy BSY =

1, czekamy na BSY=0 i†odczytujemy

rejestr Status . W†rejestrze Device He-

ad zerujemy bity LBA (odczyt bÍdzie

w†trybie CHS) oraz bit DEV (gdy

chcemy odczytaÊ dane z† Mastera -

w†przeciwnym wypadku ustawiamy

ten bit). Bity 7 i†5 domyúlnie usta-

wiamy. Na mniej znacz¹ce bity tego

rejestru wpisujemy adres Head . W†re-

jestrze Alternate Status sprawdzamy

stan bitÛw DRDY i† BSY . Pierwszy

musi byÊ ustawiony, drugi wyzerowa-

ny. Odczytujemy rejestr Status . Do

rejestrÛw Cylinder High i† Cylinder

Low wpisujemy starszy bajt i†m³od-

szy bajt pocz¹tkowego adresu Cylin-

der . Do rejestru Sector Number wpi-

sujemy liczbÍ sektorÛw do odczytu.

Dysk twardy w†trybie LBA

Dane odczytujemy bardzo podob-

nie jak w†trybie CHS z†t¹ rÛønic¹, øe

adres pocz¹tkowy podajemy w†LBA,

nastÍpnie sprawdzamy stan bitu BSY .

Gdy jest wyzerowany - ustawiamy bit

LBA w†rejestrze Device/Head . Do

mniej znacz¹cej po³owy rejestru wpi-

sujemy bity 27...24 adresu pocz¹tko-

wego w†trybie LBA. Do rejestru Cy-

linder High wpisujemy bity 23...16

adresu LBA, do rejestru Cylinder Low

bity 15...8, a do rejestru Sector Num-

ber bity 0...7. Do rejestru Sector

Literatura

[1] INF-8020.pdf - ÑATA Packet In-

terface for CDROM rev. 2.6 lub

wyøszeî

[2] CD3610 - Command Specification

[3] http://www.pelos.pl/cd_free/

[4] http://www.yampp.com

[5] Standard ECMA -130 ìData inter-

change on read-only 120 mm

optical data disks (CD-ROM)î

[6] SFF8090i v4 - Fuji Commands for

Multimedia Devices

[7] http://www.republika.pl/romek_by/

index.html

Elektronika Praktyczna 8/2002

0x00

0x38

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: