Питание флоппи дисковода распиновка

Обновлено: 02.07.2024

Комментарии публикую с постмодерацией. Извините, иногда бывают задержки.

Поиск

Появилось желание собрать собственный Флопотрон – оркестр из старых флоппи дисководов. Энтузиастами ведется проект Moppy, в рамках которого создана программа и инструкция по дирижированию дисководами посредством Arduino и ПК. Но хочется не просто воспользоваться готовым рецептом, а детально разобраться что и как работает.

Это первая часть цикла про Флопотрон, тут расскажу, как подключить и заставить работать флоппи-дисковод, какие сигналы нужны для управления им. Контроллер Arduino можно на время отложить в сторону, сегодня он не понадобится.

ДЛЯ ПРОДОЛЖЕНИЯ ПРОЕКТА ФЛОПОТРОН НУЖНЫ:
Дисководов 5,25 дюйма + пара дискет
Дисковод 3,5 дюйма марки CHINON FB-354
Немножко дискет 3,5

ПРИМУ В ДАР ИЛИ КУПЛЮ НЕДОРОГО ИЛИ ОПЛАЧУ ПЕРЕСЫЛКУ
ПИШИТЕ НА ПОЧТУ KOBEJIKOV(a)RAMBLER

Что жужжит и крутится?

В дисководе есть мотор, который вращает дискету, и шаговый двигатель, который перемещает считывающую головку. На дискете 80 дорожек, соответственно головка способна сделать 80 шагов.

Нулевая дорожка ближе к краю магнитного диска, восьмидесятая – ближе к его центру.

В музыкальных целях используется перемещение головки, но при желании двигателем тоже можно покрутить.

Питание дисковода FDD

Дисковод требует напряжения в 5 В. Запитать флоппик можно от компьютерного блока питания. Чтобы запустить блок питания, нужно на самом длинном разъеме перемкнуть контакт зеленого и любого из черных проводов.

Если вы впервые так «заводите» блок питания, то настоятельно рекомендую прочитать в интернете инструкцию на эту тему.

Ни в коем случае, не включайте блок питания компьютера без нагрузки!

Питание к дисководу подводится через четырехконтактный разъём (Mate-N-Lock). Чёрные провода – это минус, красный – +5 В, жёлтый – +12В. Напряжение в двенадцать вольт в дисководе не используется, поэтому соответствующий контакт впаян в плату, но ни к чему не подключён.

Для проведения экспериментов, мне оказалось комфортнее запитать дисковод от внешнего блока питания для жёсткого диска. Воспользовался переходником с Molex на Floppy. Такие переходники еще потребуются, поэтому рекомендую их подкупить заблаговременно.

На фотографии видно, что для питания действительно достаточно только двух проводов: +5 В (красный) и минус (чёрный).

Распиновка интерфейса IDE FDD

Разъём интерфейса 34-пиновый, но на практике не все контакты нижнего ряда могут быть установлены.

Нижний ряд может быть и почти совсем «беззубым» (зависит от конкретной модели), нам не принципиально.

В общем случае, нижний ряд (нечетные контакты) – это минус (Ground), верхний ряд (чётные контакты) – сигнальные линии.

В разных документах описывается как минимум два варианта распайки разъема IDE FDD.

Вариант первый

Контакт	Сигнал	Контакт	Сигнал
2	М/С	20	Step Pulse
4	N/C	22	Write Data
6	N/C	24	Write Enable
8	Index	26	Track 0
10	Motor Enable А	28	Write Protect
12	Drive Select В	30	Read Data
14	Drive Select A	32	Select Head 1
16	Motor Enable В	34	(Spare)
18	Stepper Direction

Вариант второй

Контакт	Сигнал	Контакт	Сигнал
2	Reduced Write	20	Step
4	Reserved	22	Write Data
6	Drive Select 3	24	Write Gate
8	Index	26	Track 0
10	Drive Select 0	28	Write Protect
12	Drive Select 1	30	Read Data
14	Drive Select 2	32	Side 1 Select
16	Motor On	33	Diskette Change
18	Direction Select

Не указанные в таблицах контакты – это минус (Ground)
или же контакт отсутствует или не подключён.

Контакты нижнего ряда замкнуты на минус (общий провод). Исключения могут составить не подключённый 1 и сигнальный 33 контакты. 34 контакт верхнего ряда также может быть минусовым. Корпус дисковода также, как правило, замкнут на минус. Всё это зависит от конкретной модели флоппика. Всегда можно воспользоваться тестером и определить минусовые контакты конкретного экземпляра.

Поскольку флопотрон не будет задействовать функционал по записи и считыванию данных, то необходимости разбираться в назначении абсолютно всех контактов интерфейса смысла нет.

Нам интересны только несколько контактов:

Контакт	Сигнал	Значение
12 (6, 10, 14)	Drive Select	Активизация привода
18	Direction Select	Смена направления движения головки
20	Step	Импульсы смещения головки
16 (10)	Motor Enable	Включение двигателя вращения диска *

* Двигатель вращения диска громких звуков не производит,
поэтому в флопотроне он задействован не будет.

Нумерация дисководов

На один кабель в компьютере можно было повесить два или даже четыре дисковода. Дисководы принято обозначать буквами A, B или как Drive 0, Drive 1, Drive 2, Drive 3.

Дисковод реагирует на команды перемещения головки только тогда, когда он выбран активным. Активность указывается подачей логической единицы на соответствующий пин:

6 – для Drive 3
10 – для Drive 0
12 – дляDrive1 илиB
14 – для Drive 2 или A

Специальной перемычкой (при наличии) на дисководе можно задать номер контакта (6, 10, 12 или 14), который будет отвечает за активизацию дисковода, т.е., по сути, присвоить номер (тип) устройству (Drive 0, Drive 1 - B, Drive 2 - A, Drive 3).

Со временем для подключения дисководов придумали кабель с перекрученными у одного из разъёмов проводами (Floppy Disk Drive Cable Twist), а дисководы с перемычками перестали производить.

Все дисководы стали выпускаться с предустановленным производителем типом. Самый распространённый – это Drive 1, он же B.

Один из двух подключенных к Twist-кабелю дисководов сохранял свой тип Drive 1 (B), а второй, за счет перекрутки, воспринимался компьютером как Drive 2 (A).

Мне с трудом удалось отыскать хоть какой-то дисковод с перемычкой. На Sony MPF520 перемычка позволяет назначить дисковод как Drive 1 (B) или Drive 0.

Скорее всего, все найденные вами дисководы будут дисководами типа B (Drive 1), поэтому в дальнейшем повествовании опираться буду только на них.

Особенность интерфейса IDE FDD

Сигнальные входы подтянуты к питанию. Напряжение высокого уровня на них означает логический ноль, а низкого – логическую единицу.

Таким образом, чтобы подать логическую единицу на какой-либо контакт, достаточно соединить его с минусом.

Напомню, что нижний ряд контактов и корпус – это минус.

Выбор активного дисковода и свечение светодиода

Активизация дисковода производится соединением 12 контакта на минус (подача логической единицы). У активного дисковода сразу начинает светиться зелёный светодиод.

Перемещение считывающей головки возможно только если дисковод активизирован.

Проще всего активизировать дисковод с помощью жесткой перемычки между 11 (минус) и 12 (активизация) контактом.

Если 11 контакта (минуса) нет, то 12 контакт придется соединить с любым другим минусовым контактом нижнего ряда гибким проводом.

Ещё один вариант, это разобрать дисковод и сделать перемычку на минус прямо на плате.

Если все флоппики активизировать перемычками на минус заранее, то при построении флопотрона не потребуется к каждому дисководу подводить провод к 12 контакту.

Отрицательная сторона такого решения – светодиоды всех дисководов будут светиться всё время, даже когда они «не играют».

Включение двигателя

Чтобы запустить двигатель вращающий диск, надо соединить 16 контакт с минусом.

Однако, двигатель работает только тогда, когда в дисковод вставлена дискета.

Можно дискету не вставлять, а зажать отверткой кнопку-датчик.

Как вариант, установить на плату дисковода перемычку, шунтирующую кнопку.

Все проверенные мной дисководы запускают двигатель даже тогда, когда находятся в не активизированном состоянии, т.е. попросту не обращают внимание на уровень 12-го контакта.

Перемещение считывающей головки

Чтобы сместить головку на один шаг, необходимо подать одиночный импульс на контакт 20. Перемещение производится не по фронту, а по спаду импульса. Дисковод должен быть активизирован (минус на 12 контакт).

Направлением перемещения управляет 18 контакт. Когда он замкнут на минус, то головка перемещается по направлению к центру, в противном случае (по умолчанию), к краю диска.

Поперемещать считывающую головку дисковода просто. Достаточно «пощелкать» минусом по 12 контакту.

Головка способна переместиться на 80 шагов.

Некоторые соображения

Как я уже говорил, можно сделать перемычку на плате дисковода между минусом и 12 контактом. В этом случае свечение светодиода будет постоянным.

Можно подвести к 12 контакту отдельный провод и активизировать дисковод только когда надо «пошуметь» головкой.

Еще один способ, это сделать перемычку на плате между 12 и 20 контактами. Тогда при подаче импульса на смещение головки на 20 контакт, автоматически будет происходить активизация дисковода и светодиод будет подмигивать на каждом шаге перемещения.

Для того что бы подключить STM32L-DISCOVERY к FDD тебе понадобится 4 провода и 2 джампера.

Всё что нужно знать о Floppy Disk Drive

— очень подробно; — здесь расписан псевдокод операций чтения и записи; — пример подключения девайса.

С чего начать?

Если посмотреть распиновку разъема то все входы/выходы являются четными, нечетные ножки это земля (GND). На дисководе должен быть зазор, что бы правильно вставить шлейф, переверни девайс зазором вниз, верхняя левая ножка это 2.

Поставь джампер на 12-11 ножки («Drive Sel B» с GND) загорится светодиод на передней панели дисковода, далее джампер на 16-15 («Motor Enable B» с GND) диск начнет крутится.

Логические уровни TTL

In anycase the floppy interface used 5v TTL as the electrical interface, which would also comply with LVTTL switching levels.

На выходах отладочной платы логическая единица это 3.3в, а FDD интерфейс использует 5в, это означает, что подключать FDD нужно к «5v tolerant» пинам. Что бы их найти, достаточно открыть даташит контроллера STM32L152RBT6, который установлен на STM32L-DISCOVERY и посмотреть таблицу с названием ". pin definitions". Если в колонке «I/O structure» стоит «FT» (five-volt tolerant) значит на пин можно смело подавать 5в.

Из подробного мануала нам известны логические уровни TTL

An Input high voltage of 2.0 volts and and input low voltage of 0.8 volts.
An Output high voltage of 2.4 volts and and input low voltage of 0.5 volts.

это означает что 3.3в нам хватит с головой для подачи логической единицы.

В идеале, для согласования логических уровней у устройств должна быть общая земля, поэтому запитаем отладочную плату прямо от дисковода.
На дисководе есть стандартный разъем питания.

Припаиваем два проводка к плате дисковода (на 1 и 2 пин) и втыкаем в EXT_5V и GND на STM32L-DISCOVERY.

Каждый раз, как на глаза попадается ящик со старыми 3,5” дисководами, думаю «а чего бы с ними сделать?» и каждый раз задвигаю ящик всё дальше и дальше в глубь полки. Но сегодня рука сама вытащила один из приводов и вопрос принял форму «а чего тут в плане шагового двигателя. » Так, хорошо, берём несколько приводов и несём смотреть на лабораторный стол.

Модели дисководов разные, но двигатели приводов перемещения головок конструктивно выглядят одинаково (рис.1 и 2). Судя по тому, что у них у всех по 4-е вывода и что для питания этих дисководов требуется только напряжение +5 В, то, скорее всего, они и по электрическим параметрам близки друг к другу.

Микросхемы управления не имеют никаких радиаторов и теплорассеивающих площадей из медной фольги (рис.3), что косвенно говорит о небольших токах, протекающих в обмотках двигателей.

Ещё со «спектрумовских» времён помниться, что для запуска привода нужно сначала подать «ноль» на 12 вывод (поставить перемычку между 12 и 11 выводами в сигнальном разъёме). Затем нужно выбрать направление перемещения головок – низкий уровень на 18 выводе заставит блок головок двигаться от края диска к центру (при подаче питания на дисковод блок головок автоматически перемещается к наружному краю диска). А чтобы перемещение началось, нужно «позамыкать на землю» 20 вывод разъёма – сдвиг происходит по спаду импульса, один спад – один шаг.

Попробовал провести все эти манипуляции с разными дисководами – да, все они отзываются, щёлкают, даже без вставленных дискет. Уже хорошо…

Так, хорошо, а нельзя ли поуправлять ими с компьютера? Принцип ведь такой же, как у простых станков с ЧПУ – выбор направления и подача импульса шага и всё это можно делать через LPT разъём. И пусть тогда программой управления будет KCAM 4 – в ней в G-кодах несложно написать программу управления и интерфейсная панель «CNC Control» в KCAM-е есть – можно будет «врукопашную» подвигать головками.

Возможно, что подключать приводы к LPT порту можно и напрямую (пишут, что там сигналы TTL-уровней и с током до 14 мА), но на всякий случай был спаян буфер на микросхеме 74LS245 (рис.4). Так как программа KCAM 4 позволяет работать с 4-мя двигателями, то были использованы все 4-ре канала управления (использовались выводы, уже задействованные в управлении домашним станком с ЧПУ).

Сигналы «шаг» проходят через RC цепи, но для управления приводами эти элементы не нужны (это «заготовка» для будущих экспериментов). Резисторы даже могут помешать, так как в приводах сигнальные выводы «подтянуты» к плюсовой шине и получается, что эти резисторы образуют делитель, который при неудачном коэффициенте деления не позволить сигналу «шаг» достичь требуемого уровня логического нуля для микросхемы-контроллера привода (например, два дисковода не работали при сопротивлениях резисторов 300 Ом).

Печатная плата не рассчитана на впаивание LPT разъёма – используется проводное соединение. Файл платы в формате Sprint-Layout находится в приложении к тексту, вид сделан со стороны печати (для ЛУТ нужно включать режим «Зеркально»), все детали (кроме разъёмов XS2 и XS3) установлены со стороны дорожек. Разъёмы – это тоже «заготовка на будущее», здесь не используются.

Схема запитана от лабораторного источника питания.

Про работу с программой рассказывать не буду, она не очень сложная, в сети есть описание и за вечер можно разобраться во всех её установках.

Запустилось всё сразу, приводы через интерфейсную панель управляются, все жужжат по-разному и это натолкнуло на мысль что-нибудь «сыграть». «Мурку» программировать не стал, пошёл по проторенному пути и, подобрав скорости перемещения, получил фрагменты, похожие на «Имперский марш» из «Звёздных войн» и «Чижика-Пыжика».

Плохо, что двигатели могут шагать только на 80 шагов, но в данном случае это некритично - примерные установки для музыкального «верещания» можно взять из рис. 5, сам файл с G-кодами находится в приложении к тексту. Установки именно «примерные», так как у разных конструкций приводов дребезжание корпусов разное и, например, поменяв FDD1 с FDD3 местами, звуки тоже изменятся. Выбор скорости подачи – в окне «Maximum Feed Rates» (внизу слева).

После музыкальной разминки решил попробовать воплотить старую мечту о зажиме типа «рука терминатора» (это эпизод из 1-й части, где он ремонтирует руку и штоком шевелит пальцем). Идея была такая – к пальцам прикрепить тяговые тросики и, натягивая их, заставить пальцы сжиматься. Пальцы также должны быть подпружинены, чтобы при ослаблении тросов расправляться и возвращаться в «широкий захват» (рис.6 и 7). Всю кисть делать, конечно, нет смысла, достаточно и 3-х пальцев.

Затея с суставчатыми пальцами не получилась – оказалось, что в варианте с одной тягой на палец сгибание «костяшек» происходит неравномерно и требуется как-то перераспределять усилия между ними. Быстрого и простого решения найти не удалось, решил сделать «жёсткие» пальцы (рис.8 и 9). Такая рука выглядит уже не так красиво, но хоть «охотку собью», сделав такой захват…

Кисть вместе с разобранными приводами FDD была закреплена на куске ДСП подходящего размера (рис.10). Тяговые нити прикреплены к блокам считывающих головок. Шевелить пальцами можно через панель «CNC Control», активируя нужные оси и направления или по написанным командам.

Небольшое видео с процессом шевеления пальцами:

Ток потребления 3-х приводов в пассивном режиме не превышает 0,2 А, во время одновременной работы всех двигателей достигает 1,5 А, т.е. каждый отдельный привод потребляет ток до 0,5 А.

Описанный захват никакого серьёзного зажимного усилия не создаёт, удерживать может лишь лист бумаги или картона, поэтому никакой практической ценности данная конструкция не имеет. Создавался только для развлечения.

В приложении к тексту есть также файлы G-кодов программы KCAM 4 для «верещания» и чертежи «костяшек» и эскизы захвата, сделанные в программе sPlan 7.0 .

Подключение проводов блока питания при сборке ПК — одна из самых серьезных задач, с которой сталкиваются начинающие пользователи. Все слышали фразу «с электричеством шутки плохи», и нужно понимать, что в случае неправильного подключения проводов можно запросто повредить дорогие комплектующие. Чтобы этого не случилось, нужно знать распиновку разъемов БП, максимальную нагрузку на каждый разъем и положение ключей, которые не дают подключить провода неправильно. В этой статье вы найдете всю информацию на эту тему.

Стандарты блоков питания для ПК и их разъемов развиваются уже почти 40 лет — со времен выхода первых компьютеров IBM PC. За это время сменилось несколько стандартов AT и ATX. Казалось бы, все возможные разъемы уже придуманы и ничего нового не требуется, но осенью этого года ожидается выход видеокарт Nvidia GeForce RTX 3000-й серии, который принесет с собой новый, 12-контактный разъем питания. Производители уже стали добавлять в комплекты проводов новых БП коннектор 12-Pin Micro-Fit 3.0. Будет неудивительно, если этот разъем питания дополнит новые стандарты ATX.

Перед тем, как перейти к описанию и распиновке всех разъемов в современном БП, хотелось бы напомнить, что основные напряжения, которые нам встретятся, это +3.3 В, +5 В и +12 В. Сейчас основное напряжение, которое требуется и процессору, и видеокарте — это +12 В. В свою очередь, +5 В нужно накопителям, а +3.3 В используется все реже.

И если взглянуть на табличку, которая есть на боку каждого БП, мы увидим выдаваемые им напряжения, токи и мощность по каждому из каналов.

Разъем Molex

Начнем с самого древнего разъема, который почти без изменений дошел до наших времен, появившись у первых «персоналок». Это всем известный 4-контактный разъем, называемый Molex.

Сегодня сфера применения этого разъема сузилась до питания корпусных вентиляторов, передних панелей корпусов ПК, разветвителей и переходников питания видеокарт и накопителей. Например, переходников питания видеокарты «Molex — PCI-E 6 pin». Несмотря на то, что разъем выдает до 11 А на контакт, а значит, может дать видеокарте, в теории, 132 ватта мощности, использовать его стоит крайне осторожно.

Надо учитывать, что толщина проводов может не соответствовать такой мощности, а сами контакты могут быть разболтанными, с неплотной посадкой. В результате это чревато нагревом проводов, контактов и расплавлению изоляции.

Если вам обязательно требуется такой переходник, выбирайте модель с двумя разъемами Molex.

Обязательно проверяйте качество контактов переходника и вставляйте его надежно, до упора. Для защиты от неправильного подключения в разъеме предусмотрены два скоса.

Внимание! Несмотря на то, что скосы не дают воткнуть разъем другой стороной, при определенном усилии и разболтанных гнездах есть вероятность воткнуть разъем, развернутый на 180 градусов, что приведет к выходу из строя оборудования.

24-контактный разъем питания материнской платы

Этот разъем появился в спецификациях ATX12V 2.0 в 2004 году и заменил устаревший 20-контактный разъем. Он может обеспечить довольно серьезные мощности для питания процессора, видеокарты и материнской платы: по линии +3.3 В — 145.2 Вт, по линии +5 В — 275 Вт и 264 Вт по линии +12 В (при использовании контактов Molex Plus HCS).

Примечание. Контакты Molex сертифицированы на ток 6 А. Molex HCS — до 9 А. А Molex Plus HCS — до 11 А.

Разъемы питания процессора

Энергопотребление процессоров неуклонно росло последние 20 лет, что потребовало дополнительных разъемов питания для них. И в спецификациях ATX12V был введен дополнительный 4-контактный разъем питания процессора +12 В.

Сегодня даже на бюджетных материнских платах мы встречаем именно этот разъем, который теоретически может подать на питание процессора мощность до 576 Вт.

Разъем питания 3.5" дисководов

Еще один разъем, уже практически не встречающийся на новых БП. Ранее использовался для питания дисководов 3.5" и некоторых карт расширения.

Разъем питания SATA

Стандартный разъем для питания HDD, DVD и 2.5" SSD-приводов. Надежный и удобный разъем, воткнуть который другой стороной не получится из-за расположения специальных выступов. Ток, потребляемый HDD и SSD, довольно небольшой и беспокоиться о нагреве таких разъемов не стоит.

Разъемы дополнительного питания видеокарт

В начале нулевых годов резко выросло энергопотребление видеокарт, что потребовало для них специальных разъемов питания, принятых в спецификациях ATX12V 2.x.

Спецификация PCI Express x16 Graphics 150W-ATX Specification 1.0 была принята рабочей группой PCI-SIG в 2004 году. Она представила 6-контактный разъем, который может давать видеокарте 75 Вт мощности. И еще 75 Вт берутся со слота PCI-E x16. Получившиеся в сумме 150 ватт достаточны для питания видеокарт среднего уровня, например, GeForce GTX 1650 SUPER.

Производители видеокарт обычно стараются разгрузить питание по слоту PCI-E x16 и обеспечить запас питания для разгона, поэтому видеокарты с потреблением 120 ватт и выше, например, GeForce GTX 1660 SUPER, все чаще оснащаются восьмипиновым разъемом питания.

Вставить неправильно разъемы этого типа не получится: скосы на пинах расположены в строго определенном порядке. Но нужно подключать питание до упора — до защелкивания предохранительного язычка.

Выводы

Как вы могли заметить, все разъемы на современных БП разработаны так, чтобы исключить неправильное подключение. Также они обеспечивают избыточную надежность по нагрузке питания, что достигается увеличением числа контактов.

Но при сборке ПК не помешает помнить распиновки всех разъемов и максимальную силу тока, которую может выдержать разъем. Если пренебречь этими знаниями, можно рано или поздно повредить комплектующие. С подобным в период «крипто-лихорадки» 2017-2018 года столкнулись майнеры, у которых массово горели дешевые переходники питания видеокарт «Molex — PCI-E 6 pin».

Читайте также: