达思数据恢复深度技术硬盘读写单片机程序设计

上一篇文章中，介绍了一种基于AVR单片机的硬盘读写电路，采用的是8255芯片扩展IO口的方式。其实也可以直接用单片机的PA口和PB口接到硬盘的16根数据线上，利用PD口作为地址线和控制线，PC口接串口，作为控制指令的输入和状态的输出口。这样电路可适当化简，但是不能用JTAG在线调试，只能用ISP下载程序到单片机。由于去掉了扩展接口的8255芯片，所以控制程序中可以去掉初始化和操作8255芯片的代码模块。从整体上看，单片机上的软件，包括主程序和各个子程序模块。

子程序模块完成特定的功能，包括：硬盘初始化模块，控制参数读写模块，扇区读模块，扇区写模块，数据缓冲模块等组成。

图1、单片机程序模块

硬盘初始化模块，完成硬盘上电复位或硬件复位操作的延时，以PIO时序读取硬盘状态寄存器，执行硬盘IDENTIFY DEVICE命令，获取硬盘基本信息，配置硬盘参数SET FEATURES命令，完成硬盘工作模式设置等工作；

硬盘控制参数读写模块：单片机对硬盘的控制与读写，需要通过对硬盘写入指令和参数来实现，比如读写扇区时，需要写入要读写扇区的28位或48位LBA地址和扇区数，这就需要单片机以PIO时序读写相关的寄存器，存储必要的参数，读取需要的状态数据。该模块根据指令读写相关的参数寄存器；

扇区读模块：实现以PIO时序读取目标盘的数据；

扇区写模块：实现以PIO时序向目标盘写入数据；

数据缓冲模块：对读取或要写入的数据进行拼接拆分等处理。

主程序模块完成总体的调度和运行，根据串口输入的指令，完成相应的功能，控制各个模块执行操作。

整个软件部分中，最关键的是PIO读写时序的实现，其时序图为：

图2 PIO时序图

程序实现步骤为：首先写地址信号，DA2-DA0，CS1-CS0，然后进入等待延迟计时，计时时间T1到，拉低读或写信号线（DIOR-或DIOW-），继续计时T2-T3时刻，当写数据时，向数据线上加载数据，继续计时到T2时刻，读或写信号拉高，当写数据时，数据线数据继续保持T4时间，继续计时到T9时刻，地址线无效，继续延时计时T2i-T9时间后，一个读写周期结束。

部分实现的代码为：

//硬盘初始化

voidHardDisk_init(void)

{

      byte s=0;

      Write_ata_reg(DeviceAndHead,0xE0);//LBA模式

      do

      {

             s =Read_ata_reg(Status_Command);     

   }while(!(s & Status_DRDY)|(s &Status_BUSY));

   Write_ata_reg(Status_Command,0x91);

   Wait_BSY();

}

//读硬盘参数

intDriver_ID(void)

{

      unsigned int i,j;  

      unsigned char data_buff[8];

      while(!Disk_RDY());

      Write_ata_reg(Status_Command,0xec);     

      while(!Disk_DRQ());

      chip8255_Config(0x92);//A口、B口输入、C口输出，方式00

      do

      {

             //读取硬盘信息

             for(j=0;j<8;j=j+2)< span="">

             {

                    Write_8255PoartC(Data);

                    Write_8255PoartC(Data|SBIT(6));

                    PORTB &= ~SBIT(2);//置/CS低电平

                    PORTB &= ~SBIT(0);//置A0，A1为00

                    PORTB &= ~SBIT(1);

                    DDRA = 0x00;//单片机A口输入

                    PORTB &= ~SBIT(3);//发送读脉冲

                    data_buff[j] = PINA;

                    PORTB |= SBIT(3);

                    PORTB |= SBIT(2);//置/CS为高电平   

                    PORTB &= ~SBIT(2);//置/CS低电平

                    PORTB &= ~SBIT(1);//置A1为0

                    PORTB |= SBIT(0);//置A0为1

                    DDRA = 0x00;//单片机A口输入

                    PORTB &= ~SBIT(3);//发送读脉冲

                    data_buff[j+1] = PINA;

                    PORTB |= SBIT(3);

                    PORTB |= SBIT(2);//置/CS为高电平

                    Write_8255PoartC(Data&(~SBIT(6)));

             }

      i=i+8;

      }while(i<512);< span="">

//读数据

voidRead_Data(void)

{

      DiskData_Buffer_L = 0;

      DiskData_Buffer_H = 0;

      chip8255_Config(0x92);//A口、B口输入、C口输出，方式00

      Write_8255PoartC(Data);

      Write_8255PoartC(Data| SBIT(6));//IOR拉高，PC6,IDE_IOR拉低

      Write_8255PoartC(Data&(~SBIT(6)));//IOR拉低，PC6,IDE_IOR拉高

}

利用单片机读写硬盘虽然存在速度慢的缺陷，但是由于单片机软件开发较为简单，实现方式比较灵活，因此用单片机来制作一些硬盘固件级维修工具是比较经济可行的，利用SD卡存取要操作的固件数据，通过SPI接口连接到单片机，通过串口发送指令，将是一个非常经济实用的方案。

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