CN100447886C - 光驱载具转动马达混合式切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种光驱载具转动马达混合式切换方法，包括分析目前光驱读写一光盘的位置状态；依据该光驱速度决定一切换点；及决定由所获得的切换点的该光驱的读写模式。

Description

光驱载具转动马达混合式切换方法

技术领域

本发明为一种光驱载具转动马达混合式切换方法，尤指一种利用光盘上回授的射频信号以实现光驱载具转动马达混合式切换方法。

背景技术

光盘上的资料轨为螺旋式(spiral-shaped track)分布，每一单位资料以等距离由内而外的方式将资料记录在光盘上，所以每圈的光盘资料量会与所在半径成正比。目前依主轴马达(spindle motor)控制方式的不同，可分为定线速度控制方式(Constant Linear velocity；CLV)与定角速度控制(Constant AngularVelocity；CAV)两种读取模式。

传统定线速度控制方式(CLV)的模式，在固定的传输率下，其转速会与半径成反比，请参考图1A，图1A为定线速度(CLV)模式下的主轴马达转速与位置关系图，图1B为定线速度(CLV)模式下的的数据传输率与位置关系图，上述CLV传输模式易受马达转速的限制，若以CLV方式提高数据传输率，相对而言就需要较高转速的马达才能实现，如此造成其成本提高。同时，CLV模式马达的转速变化也是最大的，将造成马达功率的损失较大，尤其是在高速光驱时问题会更加地严重。

另以传统定角速度控制方式(CAV)的模式，在固定的传输率下，其转速会与半径成正比，请参考图2A，图2A为定角速度(CAV)模式下的数据传输率与位置关系图，及图2B为定角速度(CAV)模式下的主轴马达转速与位置关系图。使用CAV模式控制马达时将会面临资料量随光学头的位置而改变的问题，当CAV在外圈时其传输率最快，而在最内圈时其传输率最慢。

综上所述，依照已知的方法，具有以下的缺点：

(1)单纯为CLV的读取模式，其内外圈马达转速并不相同，会造成高马达功率损耗高和寻轨时间较长，且其数据传输率会因内圈马达转速受限而过低。

(2)单纯为定角速度CAV的读取模式，其马达转速为定值，所以其马达功率损耗低、寻轨时间短，但其数据传输率正比于盘片半径，所以平均数据传输率会受限最内圈的数据传输率而略降。

发明内容

本案发明人为解决上述常用技术的缺点，乃特潜心研究并配合学理的运提出一种光驱载具转动马达混合式切换方法。

本发明为一种光驱载具转动马达混合式切换方法，包括提供一第一切换点及一第二切换点以切换该转动马达，以使该转动马达选择性地由两种不同的读写模式驱动，该第一切换点不同于该第二切换点；分析目前光驱读写一光盘的位置状态，依据该位置状态从该第一切换点及该第二切换点中决定一切换点，及依据所获得的切换点从两种读写模式中决定该光驱的读写模式。

本发明公开了一种光驱载具转动马达混合式切换方法，包括：分析目前光驱读写一光盘的位置状态；依据该光驱的速度决定一切换点；决定由所获得的切换点的该光躯的读写模式。

本发名还公开了一种光驱载具转动马达混合式切换方法，包括：判断目前光驱读写一光盘的位置状态是由内圈至外圈或由外圈至内圈；若判断结果为由内圈至外圈时，侦测该光驱速度是否已达到一第一切换点；及若侦测到该光驱速度已达到该第一切换点，执行一混合式切换读写模式的动作。

本发明由于采用了光驱载具转动马达混合式切换方法，根据实际的光驱运转情况采取相应的读写方式，克服了现有两种读写模式固有的缺点，兼有两种读写方式的优点，数据传输率不会因为内圈马达的转速受到限制，整体上降低了功率损耗，缩短了寻轨时间，并整体上提高了数据传输率。

附图说明

图1A为定线速度(CLV)模式下的主轴马达转速与位置关系图；

图1B为定线速度(CLV)模式下的数据传输率与位置关系图；

图2A为定角速度(CAV)模式下的数据传输率与位置关系图；

图2B为定角速度(CAV)模式下的主轴马达转速与位置关系图；

图3为本发明的光驱载具转动马达混合式切换整体架构图；

图4为本发明的信号波形分析图；

图5为本发明的光驱载具转动马达混合式切换方法流程图；

图6为本发明的光驱载具转动马达混合式切换方法的最佳实施例流程图。

图号说明：

定角速度              10

混合式切换            12

第一切换点            14

第二切换点            16

转速曲线              18

数据传输率曲线        20

定角速度模式的波形    202

混合式模式的波形      204

马达回授信号的脉冲    206

马达旋转一圈的信号    22

八变换成十四调变同步  24

第一宽度波形          240

第二宽度波形             242

切换控制时的依据信号     26

混合式模式致能信号       28

具体实施方式

为了能进一步了解本发明为达成既定目的所采取的技术、方法及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特扯与特点当可由此得到深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

光驱无论读或写对盘片起始点速度的设定非常重要，因为它会影响抖动错误(jitter error)大小，进而影响到读写盘片的品质。但要有好的起始点速度有时却不能兼顾到最外围的速度(一般这个速度就是最大速度)，所以这里我们提出一种技术称的为“SPINDLE混合式控制法”(Spindle mix modecontrol)，也就是于盘片内圈使用定角速度CAV 10模式，于外圈换成混合式切换CALV 12模式，所以统称为混合式切换(CALV)模式，其整体架构如图3，图3为本发明的光驱载具转动马达混合式切换整体架构图，当光学头是由内圈而外圈，定角速度CAV 10和混合式切换CALV 12的切换点订于一第一切换点(SYNC_DIV_MAX)14，这时内圈用定角速度CAV模式10，转速固定，数据传输率是以线性上升，到外圈换成混合式切换CALV模式12，数据传输率固定，转速线性下降。

反之当光学头由外圈到内圈时，则定角速度CAV10与混合式切换CALV12的切换点变至一第二切换点(SYNC_CIV_MIN)16，为何切换点会不一样，是为了避免讯号噪声造成切换点切换次数过多，所以作成迟滞效果，来避免这个现象。在图中该转速曲线18于内圈时以定角速度模式读取光盘，而在外圈时该转速曲线18系以混合式切换操式读取光盘。相对在光盘写入速度可发现在内圈时其数据传输率曲线20是以定角速度模式上升，而在外圈时其数据传输率曲线20以混合式切换(CALV)模式写入。

请参考图4所示，图4为本发明的信号波形分析图，其中波形FG 20为马达回授信号，在内圈时为定角速度模式的波形202，于外圈时为混合式模式的波形204，波形one_revolution为马达旋转一圈的信号22，马达回授信号(FG)是看马达的埠(port)数，例如马达为6个埠，其马达一圈将会有6个马达回授信号(FG)的脉冲206，故两个one_revolution 22信号的间会有6个马达回授信号(FG)的脉冲206，我们是根据出几个马达回授信号(FG)来判断马达转了一圈。在读写光盘内圈时所使用的是定角速度(CAV)模式，而在外圈时使用的是混合式切换(CALV)模式。波形sync_n 24为八变换成十四调变同步EFMsync(Eight to Fourteen Modulation Sync；EFM sync)或者是fsck(由光盘上wobble所反射出来的信号)的信号，该八变换成十四调变同步EFM sync亦为光盘资料信号同步的频率。

当在内圈使用定角速度模式读取时会发现接近外圈时其波形sync_n 24就会愈快，该sync_n 24为同步频率讯号，而在外圈使用混合式切换模式读取时会发现其同步频率讯号24接近一常数，所以定角速度模式是控制马达回授信号(FG)20的快慢，在内圈时因为同步频率讯号的值远小于一第一切换点(sync_div_max)的值，所以该同步频率讯号24的宽度比较宽，显示如一第一宽度波形240所示，在接近外圈时因为同步频率讯号的值大于或等于该第一切换点(sync_div_max)的值，所以该同步频率讯号24的宽度比较窄，显示如一第二宽度波形242所示，但过了切换点的后，由于在外圈是使用混合式切换模式，而混合式切换模式是控制光盘同步(CD_SYNC)信号的快慢。

所以在外圈时系根据光盘一圈的同步数量(SYNC_DIV)的值来决定，故在光学头过切换点后的速度由光盘一圈的同步数量(SYNC_DIV)值来决定，波形cay_sync是做切换控制时的依据信号26，其中该cav_sync为定角速度同步讯号，在定角速度的情况下，定角速度同步讯号的同步部份是根据马达回授信号20的上缘脉冲(rising pluse)来触发的，当每数个同步数量个脉冲时，同步频率讯号就会打出一根定角速度同步讯号的脉冲，混合式模式致能信号(calv_en)28则是判断是否过该第一切换点的值，该混合式模式致能信号会去数该第一切换点的数量，当光盘一圈的同步数量的数量超过时就会致能该第一切换点。

所以，只要能够换算出在切换点前的马达回授信号，马达回授信号20中相当于多少个光盘的同步(CD_SYNC)信号，在过切换点后，将来源输入端由马达回授信号20换成光盘的同步(CD_SYNC)信号，这样一来在切换时不会造成速度上的不连续，这时所控制的是八变换成十四调变同步频率而不是马达回授信号的同步，这时候代表马达主轴的控制模式由定角速度切换到混合式切换模式。然而当在外圈切换到混合式切换模式时，如何保持此时的读写速度是混合式切换模式的速度，乃是依据光盘一圈的同步数量的值来判断，该光盘一圈的同步数量值是由马达回授信号频率除以八变换成十四调变频率所产生的数值，算出这个光盘一圈的同步数量值可避免切换时造成速度的不连续，即使得读写速度平滑，而光盘一圈的同步数量的值就是同步频率讯号的数量。

该混合式切换模式是一种特别的定角速度模式，在内圈时它的来源输入端为原始的马达回授信号20，当到外圈混合式切换模式下，其来源输入端换成为光盘同步(CD_SYNC)/光盘一圈的同步数量(SYNC_DIV)，其中光盘同步(CD_SYNC)在读时为八变换成十四调变同步频率或是PLCK/588；再写时则换成F s ck/6。

定角速度和混合式切换之间切换点的判断可分成两种，一为根据光学头的位置，另一则为依照光盘的速度。

分别详述于下：

(1)位置判断(By radial position)：

位置判断就是用位置来当作切换基准点，利用一个马达回授信号周期内的同步数量来估算目前光学头在盘片哪个位置上。其推演计算的公式如下：

$\mathrm{SYNC}\_\mathrm{DIVvalue}=\frac{T_{\mathrm{FG}}}{T_{\mathrm{sync}}}=\frac{F_{\mathrm{sync}}\×2\mathrm{\πR}}{v\×\mathrm{pole}}=\frac{R}{v\×\mathrm{pole}}\×N\·\·\·\·\·\·\left(1\right)$

$\mathrm{SYNC}\_\mathrm{DIV}\_\mathrm{MAX}\left(\mathrm{MIN}\right)\mathrm{value}=\frac{T_{\mathrm{rev}}}{T_{\mathrm{sync}}}=\frac{F_{\mathrm{sync}}\×2\mathrm{\πR}}{v}=\mathrm{SYNC}\_\mathrm{DIV}\×\mathrm{pole}\·\·\·\·\·\·\left(2\right)$

在公式(2)，SYNC_DIV_MAX为该第一切换点，而SYNC_DIV_MIN为该第二切换点，F_sync为八变换成十四调变同步频率(Eight to FourteenModulation Sync；EFM sync)，该F_sync为光盘资料信号同步的频率，T_rev为光盘转一圈的时间，T_sync为F_sync的倒数亦为八变换成十四调变同步周期(Eight toFourteen Modulation Sync；EFM sync)，八变换成十四调变同步频率F_sync对于光盘(CD)而言系为7.35K，而对于数字激光视盘片(DVD)而言系为17.6k，v为光盘在1倍数时的线速度，线速度v对于光盘(CD)而言为1.2～1.4m/s，而对于数字激光视盘片(DVD)而言为3.46～3.87m/s，R为光盘的半径，pole为马达上霍尔传感器的数量，SYNC_DIV为光盘一圈的同步数量。

在公式(1)中，T_FG为光盘回授信号周期，T_sync为F_sync的倒数亦为八变换成十四调变同步周期(Eight to Fourteen Modulation Sync；EFM sync)，F_sync为八变换成十四调变同步频率(Eight to Fourteen Modulation Sync；EFM sync)，该F_sync为光盘资料信号同步的频率，其中八变换成十四调变同步频率Fsync对于光盘(CD)而言为7.35K，而对于数字激光视盘片(DVD)而言为17.6k，v为光盘在1倍数时的线速度，，其中该线速度在光盘时为1.2～1.4m/s，而在数字激光视盘片时为3.46～3.87m/s，R为光盘的半径，pole为马达上霍尔传感器的数量，N为一数值，该数值在光盘(CD)时为46181而在数字激光视盘片(DVD)时为110584，pole为马达上霍尔传感器Hall sensor的数量。

当光学头由内而外时，盘片转一圈时同步数量大于该第一切换点时，马达转速控制由定角速度切换至混合式切换模式，由公式(2)可得知第一切换点决定于光盘一圈的同步数量，而光盘一圈的同步数量则由公式(1)中可以得知，从公式(1)中切换点的位置只由半径R决定，也就是与光学头的位置有关，与光盘的倍数无关，所以才称之为“位置判断法”。

(2)速度判断(By linear velocity)：

另一种侦测的方式就是计算在一段时间内的sync数量，利用定角速度时转速度固定的特点，当光学头越外数据传输率越快，这里就是用数据传输率来当作判断指针，其公式如下：

$\mathrm{SYNC}\_\mathrm{DIVvalue}=\frac{T_{t\arg \mathrm{et}}}{T_{\mathrm{sync}}}=\frac{\left(T\arg \mathrm{etvalue}\right)/(\mathrm{fg}\_\mathrm{clk})}{{(F_{\mathrm{sunc}}\×\mathrm{spd})}^{-1}}\·\·\·\·\·\·\left(3\right)$

$\mathrm{SYNC}\_\mathrm{DIV}\_\mathrm{MAX}\left(\mathrm{MIN}\right)\mathrm{value}=\frac{T_{\mathrm{fix}-\mathrm{interval}}}{T_{\mathrm{sync}}}=\frac{{(2.0625k/\mathrm{Interval})}^{-1}}{{F_{\mathrm{sync}}}^{-1}}=3.5636\×\mathrm{spd}\×\mathrm{Interval}\·\·\·\·\·\·\left(4\right)$

在公式(4)中，SYNC_DIV_MAX系为该第一切换点，而SYNC_DIV_MIN为该第二切换点，T_{fix-int ernal}为使用者自设的固定时间的长度，F_sync为八变换成十四调变同步频率(Eight to Fourteen Modulation Sync；EFMsync)，该F_sync亦为光盘资料信号同步的频率，T_rev为光盘转一圈的时间，T_sync为F_sync的倒数亦为八变换成十四调变同步周期(Eight to Fourteen Modulation Sync；EFM sync)，Interval为侦测的时间长度(取样周期为496μs)，spd为过切换点后的目标转速。

在公式(3)中，T_target为光盘目标，fg_clk为光盘回授信号时脉，Target value为一个光盘回授信号FG周期内的数量，其数值的计算方式系如下表(1)所示，F_sync为八变换成十四调变同步频率(Eight to Fourteen Modulation Sync；EFMsync)，该F_sync亦为光盘资料信号同步的频率，T_rev为光盘转一圈的时间，T_sync为F_sync的倒数亦为八变换成十四调变同步周期(Eight to Fourteen Modulation Sync；EFM sync)，fg_clk为马达回授信号的时脉，在光驱倍速为1，2，4，8，16or32x时，其马达回授信号的时脉的计算方法为7.1615kH z*speed*pole，而在光驱倍速为12or24x时，其马达回授信号的时脉的计算方法又为6.3657kHz*speed*pole，spd为过切换点后的目标转速，该speed为光驱的读写速度，pole为马达上霍尔传感器的数量。

表(1)

这种方式利用固定时间内的同步数来决定目前的数据传输率，与读取头的位置无关。

请参考图5，图5为本发明的光驱载具转动马达混合式切换方法流程图，该方法包括先分析光驱读写时当前一光盘所处的位置状态(S100)，分析出该光盘目前的位置状态是在一内圈或一外圈，待分析该光盘目前的位置状态后，再依据该光驱的速度决定一切换点(S102)，该切换点是该光驱由内圈至外圈或由外圈至内圈对光盘作读写动作时的切换点，接着由所获得的切换点决定该光驱的读写模式(S104)，该读写模式为混合式切换(CALV)模式或定角速度(Constant Angular Velocity；Cav)模式，最后依据所决定的光驱读写模式对光盘作读写的动作(S106)。

请参考图6，图6为本发明的光驱载具转动马达混合式切换方法的最佳实施例流程图，该方法包括判断目前光驱读写一光盘的位置状态(S200)，判断出该光盘的位置状态是在一内圈或一外圈，其中若判断该光盘位置由内圈至外圈时，进行侦测该光驱速度是否已达到一第一切换点的动作(S202)，若侦测结果为是则执行一混合式切换读写模式的动作(S206)。

上述该判断目前光驱读写一光盘的位置状态(S200)步骤中，若判断该光盘位置是由外圈至内圈时，进一步包含侦测该光驱速度是否已达到一第二切换(S204)，若侦测结果为是则进一步包含执行一定角速度切换读写模式的动作(S210)，反之，若侦测结果为否，则执行一混合式切换读写模式的动作(S212)，在该侦测该光驱速度是否已达到一第一切换点的动作(S202)步骤中，若侦测结果为否则进一步包含执行一定角速度切换读写模式的动作(S208)。

上述的图示、说明，仅为本发明的实施例而已，凡本领域的技术人员应当可以依据上述的说明作其它改进，而这些改变仍属于本发明的发明实质及所界定的专利范围中。

Claims (9)

1、一种光驱载具转动马达混合式切换方法，其特征在于，包括：

提供一第一切换点及一第二切换点以切换该转动马达，以使该转动马达选择性地由两种不同的读写模式驱动，该第一切换点不同于该第二切换点；

分析目前光驱读写一光盘的位置状态；

依据该位置状态从该第一切换点及该第二切换点中决定一切换点；及

依据所获得的切换点从两种读写模式中决定该光驱的读写模式。

2、如权利要求1所述的光驱载具转动马达混合式切换方法：其特征在于：该决定由所获得的切换点来决定该光驱的读写模式步骤中，进一步包含依据所决定的光驱读写模式对光盘作读写的动作。

3、一种光驱载具转动马达混合式切换方法，其特征在于，包括：

判断目前光驱读写一光盘的位置状态是由内圈至外圈或由外圈至内圈；

如判断结果为由内圈至外圈时，侦测该光驱速度是否已达到一第一切换点；及

若侦测到该光驱速度已达到该第一切换点，执行一混合式切换读写模式的动作；

若判断结果为由外圈至内圈时，侦测该光驱速度是否已达到一第二切换点，且该第二切换点不同于该第一切换点。

4、如权利要求3所述的光驱载具转动马达混合式切换方法，其特征在于：该侦测该光驱速度是否已达到一第二切换点步骤中，若侦测结果为是，进一步包含执行一定角速度切换读写模式的动作，反之，若侦测结果为否，则执行一混合式切换读写模式的动作。

5、如权利要求3所述的光驱载具转动马达混合式切换方法，其特征在于：该侦测该光驱速度是否已达到一第一切换点步骤中，若侦测结果为否，进一步包含执行一定角速度切换读写模式的动作。

6、如权利要求3所述的光驱载具转动马达混合式切换方法，其特征在于：切换点及该第二切换点的计算公式为：

$\mathrm{SYNC}\_\mathrm{DIV}\_\mathrm{MAX}\left(\mathrm{MIN}\right)=\frac{T_{\mathrm{rev}}}{T_{\mathrm{sync}}}=\frac{F_{\mathrm{sync}}\×2\mathrm{\πR}}{v}=\mathrm{SYNC}\_\mathrm{DIV}\×\mathrm{pole}$

其中SYNC_DIV_MAX为该第一切换点，而SYNC_DIV_MIN为该第二切换点，F_sync为八变换成十四调变同步频率，该F_sync亦为光盘资料信号同步的频率，T_rev为光盘转一圈的时间，T_sync为F_sync的倒数亦为八变换成十四调变同步周期，其中八变换成十四调变同步频率F_sync对于光盘CD而言为7.35K，而对于数字激光视盘DVD而言系为17.6k，v为光盘在1倍数时的线速度，R为光盘的半径，其中线速度v对于光盘CD而言为1.2～1.4m/s，而对于数字激光视盘DVD而言系为3.46～3.87m/s，pole为马达上霍尔传感器的数量，SYNC_DIV为光盘一圈的同步数量。

7、如权利要求6所述的光驱载具转动马达混合式切换方法，其特征在于：该光盘一圈的同步数量SYNC_DIV的计算公式为：

$\mathrm{SYNC}\_\mathrm{DIV}=\frac{T_{\mathrm{FG}}}{T_{\mathrm{sync}}}=\frac{F_{\mathrm{sync}}\×2\mathrm{\πR}}{v\×\mathrm{pole}}\×N$

其中T_FG为光盘回授信号周期，T_sync为F_sync的倒数亦为八变换成十四调变同步周期，F_sync系为八变换成十四调变同步频率，该F_sync亦为光盘资料信号同步的频率，v为光盘在1倍数时的线速度，R为光盘的半径，pole为马达上霍尔传感器的数量，N为一数值，该数值在光盘CD时为46181，而在数字激光视盘DVD时为110584。

8、如权利要求3所述的光驱载具转动马达混合式切换方法，其特征在于：该第一切换点及该第二切换点的计算公式为：

$\mathrm{SYNC}\_\mathrm{DIV}\_\mathrm{MAX}\left(\mathrm{MIN}\right)=\frac{T_{\mathrm{fix}-\mathrm{interval}}}{T_{\mathrm{sync}}}=\frac{{(2.0625k/\mathrm{Interval})}^{-1}}{{F_{\mathrm{sync}}}^{-1}}=3.5636\×\mathrm{spd}\×\mathrm{Interval}$

其中SYNC_DIV_MAX为该第一切换点，而SYNC_DIV_MIN为该第二切换点，T_fix-interval为使用者自设的固定时间的长度，F_sync为八变换成十四调变同步频率，该F_sync亦为光盘资料信号同步的频率，T_sync为F_sync的倒数亦为八变换成十四调变同步周期，Interval为侦测的时间长度，侦测的取样周期为496μs，spd为过切换点后的目标转速。

9、如权利要求8所述的光驱载具转动马达混合式切换方法，其特征在于：该光盘一圈的同步数量SYNC_DIV的计算公式为：

$\mathrm{SYNC}\_\mathrm{DIV}=\frac{T_{t\arg \mathrm{et}}}{T_{\mathrm{sync}}}=\frac{\left(T\arg \mathrm{etvalue}\right)/(\mathrm{fg}\_\mathrm{clk})}{{(F_{\mathrm{sync}}\×\mathrm{spd})}^{-1}}$

其中T_target系为光盘目标，Target value为一个光盘回授信号FG周期内的数量，F_sync为八变换成十四调变向步频率，该F_sync亦为光盘资料信号同步的频率，T_sync为F_sync的倒数亦为八变换成十四调变同步周期，fg_clk为马达回授信号的时脉，在光驱倍速为1，2，4，8，16or 32x时，其马达回授信号的时脉的计算方法为7.1615kHz*speed*pole，而在光驱倍速为12or24x时，其马达回授信号的时脉的计算方法又为6.3657kHz*speed*pole，spd为过切换点后的目标转速，speed为光驱的读写速度，pole为马达上霍尔传感器的数量。

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