Floppy Disk Controller

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Der Floppy Disk Controller (FDC) ist ein Chip, der ein bis vier Disketten-Laufwerke ansteuern kann.

Eigenschaften und Besonderheiten

Der FDC sendet IRQ 6, wenn z.B. eine Lese- oder Schreiboperation beendet ist
Der FDC kann über DMA Daten direkt aus dem Speicher auf Diskette schreiben und anders herum. Dafür wird DMA Channel 2 verwendet
Der FDC ist recht schlecht standardisiert, da verschiedene Hersteller unterschiedliche Funktionalitäten hinzugefügt haben.
Bei allen Operationen, für die der Schreib-/Lesekopf bewegt werden muss, sollte eine Wartezeit eingehalten werden, bis die nächste Operation folgt, da insbesondere Disketten sehr langsame Zugriffszeiten besitzen. Bei Fehlen dieser Wartezeiten funktioniert der Treiber oft nur in Emulatoren, versagt aber auf echter Hardware!
Der FDC kann nur Sektorangaben in CHS verarbeiten

Register

Übersicht

Name	Port	Beschreibung	lesen/schreiben
SRA	0x3F0	Status Register A	lesen
SRB	0x3F1	Status Register B	lesen
DOR	0x3F2	Digital Output Register	schreiben
TDR	0x3F3	Tape Drive Register	lesen/schreiben
MSR	0x3F4	Main Status Register	lesen
DRSR	0x3F4	Data Rate Select Register	schreiben
DR	0x3F5	Data Register	lesen/schreiben
DIR	0x3F7	Digital Input Register	lesen
CCR	0x3F7	Configuration Control Register	schreiben

Aufbau

Wenn nichts dasteht, gilt das Flag bei gesetztem Bit.

MSR

Bit	7	6	5	4	3	2	1	0
Name	MRQ	DIO	NDMA	BUSY	ACTD	ACTC	ACTB	ACTA

MRQ: Status; 0: DR nicht bereit; 1: DR bereit
DIO: Daten I/O; 0: CPU -> FDC (Daten schreiben); 1: FDC -> CPU (Daten lesen)
NDMA: DMA-Modus; 0: DMA-Modus aktiviert; 1: DMA-Modus deaktiviert
BUSY: BUSY (Befehl wird ausgeführt); 0: nicht busy; 1: busy
ACTD-ACTA: Laufwerk D-A ist im Positionierungs-Modus

DOR

Bit	7	6	5	4	3	2	1 0
Name	MOTD	MOTC	MOTB	MOTA	DMA	RESET	DRIVE

MOTD-A: Motorsteuerung; 0: Motor ausschalten; 1: Motor anschalten
DMA: DMA und IRQ; 0: deaktiviert; 1: aktiviert
RESET: Controller Reset; 0: Reset ausführen (!!!); 1: Controller aktiviert (Reset ausgeführt)
DRIVE: Laufwerk auswählen; 00: Drive 0; 01: Drive 1; 10: Drive 2; 11: Drive 3

DR

In das Data-Register werden die Befehle geschrieben, die jeweils aus mehreren Bytes bestehen. Nach manchen Befehlen werden die Status-Register im DR zurückgegeben.

ST0

Bit	7 6	5	4	3	2	1 0
Name	IC	SE	UC	NR	HD	US

IC: Interrupt Code; 00: der Befehl wurde ohne Fehler ausgeführt; 01: der Befehl wurde gestartet, aber nicht richtig beendet; 10: invalid Command; 11: Controller war nicht bereit (Polling)
SE: Seek end; der Controller hat einen Befehl mit inplizitem Seek erfolgreich ausgeführt
UC: unit check; gesetzt bei Fehler
NR: drive not ready
HD: aktiver head; 0: Head 0; 1: Head 1
US: aktives Laufwerk; 00: A; 01: B; 10: C; 11: D

ST1

Bit	7	6	5	4	3	2	1	0
Name	EN	0	DE	TO	0	NDAT	NW	NID

EN: End of Cylinder; gesetzt wenn die geforderte Sektoranzahl die Anzahl der Sektoren auf einer Spur überschreitet
DE: Data Error; gesetzt bei einem Fehler im ID Addressfield oder im Datafield
TO: Time-out; gesetzt wenn der FDC keine Signale von CPU oder DMA empfängt
NDAT: No Data; gesetzt wenn bei einem read sektor Befehl der Sektor nicht gefunden wurde; oder wenn der FDC nach einem read ID Befehl die ID nicht lesen konnte
NW: Not Writeable; gesetzt wenn die Floppy schreibgeschützt ist
NID: No Address Mark; gesetzt wenn die ID Address Mark nicht gefunden wurde

ST2

Bit	7	6	5	4	3	2	1	0
Name	0	DADM	CRCE	WCYL	SEQ	SERR	BCYL	NDAM

DADM: Deleted Address Mark; Bei einem read Sector Befehl:; eine gelöschte Data Address Mark wurde gefunden; Bei einem read deleted Sector Befehl:; eine gesetzte Data Address Mark wurde gefunden
CRCE: CRC error in data field
WCYL: wrong cylinder
SEQ: seek equal
SERR: seek error
BCYL: bad cylinder
NDAM: not data address mark DAM

ST3

Bit	7	6	5	4	3	2	1 0
Name	ESIG	WPDR	RDY	TRKO	DSDR	HDDR	DS

ESIG: Error; gesetzt nach einem Fehler
WPDR: Write Protection; gesetzt wenn die Disc schreibgeschützt ist
RDY: Ready; gesetzt wenn die Drive ready ist
TRKO: Track 0; der Head ist über Track 0 (?)
DSDR: Double sided drive; gesetzt wenn die Floppy doppelseitig ist
HDDR: Head; 0: Head 0; 1: Head 1
DS: Drive select; 00: A; 01: B; 10: C; 11: D

CCR

Im CCR sind nur die Funktionen der ersten zwei Bits definiert (Bit 0 und Bit 1):

00 500 Kbps

10 250 Kbps

01 300 Kbps

11 1 Mbps

Befehle

Senden von Befehlen

Das Senden von Befehlen erfolgt in drei Phasen:

Command-Phase: Der Befehl wird von der CPU an den FDC gesendet. Dafür werden die Daten wie weiter unten beschrieben in das Datenregister geschrieben. Vorher sollte getestet werden, ob dieses wirklich leer ist.
Execution-Phase: Der Befehl wird vom FDC ausgeführt. Dabei sollte im Treiber eine Wartezeit eingehalten werden, da Diskettenlaufwerke sehr langsam sind. Bei einigen Befehlen wird die Execution-Phase zusätzlich durch das Senden eines IRQs beendet.
Result-Phase: Bei einigen Befehlen liefert der FDC Daten zurück, z.B. ob der Befehl erfolgreich ausgeführt wurde. Diese müssen gelesen werden, damit erneut Befehle gesendet werden können.

Allgemeine Parameter

Abkürzung	Beschreibung	Empfohlener Wert für 3,5"
MT	Multitrack, Befehl wird auf beiden Seiten der Diskette ausgeführt
DTL	Datenlänge	0xFF
N	Sekorengröße, wobei 0=128Byte, 1=256Byte, 2=512Byte, ...	2
Gap3	Abstand zwischen Sektoren	27
MFM	High Density (HD) Mode	1
SK	Skip Mode, als gelöscht markierte Daten werden automatisch übersprungen	???
Drive, Cylinder, Head, Sektor	Positionsangabe für einen bestimmten Sektor einer Diskette. Siehe CHS
Trackgrößße	Anzahl der Sektoren, die auf einem Track ("Ring") liegen	???

Kompletten Track lesen (2h)

Command Phase:

Bit:	7	6	5	4	3	2	1	0
#1:	0	MFM	SK	0	0	0	1	0
#2:	0	0	0	0	0	Head	Drive
#3:	Cylinder
#4:	Head
#5:	Sektor
#6:	Sektorgröße N
#7:	Track-Größe
#8:	GAP3
#9:	DTL

Result Phase:

#1:	ST0
#2:	ST1
#3:	ST2
#4:	Cylinder
#5:	Head
#6:	0
#7:	Sektorgröße N

Anmerkungen:

Dieser Befehl ließt alle Sektoren eines Tracks hintereinander ein
Der Befehl funktioniert nur für eine Seite der Diskette, für beide Seiten muss der Befehl mehrmals gesendet werden

Diskettendaten einstellen (3h)

Command Phase:

Bit:	7	6	5	4	3	2	1	0
#1:	0	0	0	0	0	0	1	1
#2:	Step Rate				Head Unload Time
#3	Head Load Time							Kein DMA

Result Phase: keine

Anmerkungen:

Die benötigten Daten sollten vom BIOS abgefragt werden (siehe unten)
Im MSR kann eingestellt werden, ob DMA/IRQ oder keins von beidem, hier wird dann noch einmal explizit zwischen DMA (Bit gelöscht) und kein DMA (Bit gesetzt) entschieden.

Laufwerksstatus überprüfen (4h)

Command Phase:

Bit:	7	6	5	4	3	2	1	0
#1:	0	0	0	0	0	1	0	0
#2:	0	0	0	0	0	Head	Drive

Result Phase:

ST3

write sector

calibrate drive

check interrupt status

write deleted sector

read sector ID

read deleted sector

format track

seek head

Beispielcode

Erkennen von Diskettenlaufwerken

int 13, ah=8 oder CMOS

Daten/Befehle schreiben

Daten lesen

Initialisierung

Auf Diskette schreiben

Von Diskette lesen

Siehe auch

Interrupt 13h - Disketten- und Festplattenzugriff

Weblinks

Floppy Disk Controller

Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften und Besonderheiten

Register

Übersicht

Aufbau

MSR

DOR

DR

ST0

ST1

ST2

ST3

CCR

Befehle

Senden von Befehlen

Allgemeine Parameter

Kompletten Track lesen (2h)

Diskettendaten einstellen (3h)

Laufwerksstatus überprüfen (4h)

write sector

calibrate drive

check interrupt status

write deleted sector

read sector ID

read deleted sector

format track

seek head

Beispielcode

Erkennen von Diskettenlaufwerken

Daten/Befehle schreiben

Daten lesen

Initialisierung

Auf Diskette schreiben

Von Diskette lesen

Siehe auch

Weblinks

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