CN1118055C - 光盘驱动装置及光盘驱动控制方法 - Google Patents

光盘驱动装置及光盘驱动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光盘驱动装置，它包括：一光学单元(2)，用于读出记录在光盘(1)上由伺服信号指定的位置上的数据；一信号处理器(4)，用于对由上述光学单元(2)读出的数据进行计算和放大；一含有软件的微电脑(5)，根据上述信号处理器(4)的输出，执行一个用于伺服操作和系统控制的计算；以及一伺服驱动器(3)，根据上述微电脑的输出信号并通过上述光学单元来执行一个伺服操作。

Description

光盘驱动装置及光盘驱动控制方法
本发明涉及一种光盘驱动装置及控制方法。具体来说，本发明涉及一种伺服控制方法及一种用于实现该控制方法的光盘驱动装置。
传统的光盘驱动装置通常采用一种伺服信号处理器电路(以下称为SSP)来作为执行伺服操作的硬件。从光学单元输出的误差信号被提供给SSP以便与一目标值进行比较，通过纠正误差信号与目标值之间的差就可以执行伺服操作。图8A显示了一种采用硬件执行这种伺服操作的光盘驱动装置实例的结构框图。
参考图8A，根据由光学单元2从光盘1读出的重放信号，RF电路4将产生一个伺服信号并且SSP6将通过驱动电路3来执行一个伺服操作，如聚焦伺服，跟踪伺服，拖动伺服和转动伺服。微电脑5可执行系统控制，如伺服控制序列，光盘信息管理，取出键入信息，显示控制及其它系统控制。
用于伺服操作的SSP 6由以并行处理方法来执行伺服操作的硬件构成。在这种情况下，一种用于确定控制量的过滤计算将通过一个fs过程与1/n个fs过程的组合而被执行，其中的控制量用于对上述目标值和误差信号之间的差进行纠正。fs过程被执行用于各采样频率(以下称fs)。而1/n个fs过程则被执行为采样频率的1/n次。也就是说，聚焦伺服和跟踪伺服需要得到高速控制，而转动伺服则不需要象聚焦伺服和跟踪伺服那样的高速控制。因此，如图9所示，计算量将根据采样周期而作以下变换：仅有一个fs过程，或一个fs过程再加上1/4个fs过程，或一个fs过程加上1/4个fs过程和1/8个fs过程，等等。
应该注意，为了通过硬件来执行伺服操作，光盘驱动装置还应与SSP 6和微电脑5组成一个整体架构。还有，在这种情况下，对伺服控制的系统控制是由微电脑部分来执行，而伺服操作则由硬件来执行。
在图8A和图8B所示的光盘驱动装置中，SSP 6是以并行处理方法来执行伺服操作的硬件，但人们还是希望利用微电脑上的软件来执行伺服操作。如果伺服操作可由软件来执行，则修改过滤形式(如用于一般目的的计算命令和计算量)将变得更为容易。例如，CD曾经是一种得到广泛使用的主要光盘类型，但是最近以来，有许多新型光盘已被开发并投入使用，如PD(个人光盘，可擦写CD)和DVD(数字多用光盘)等等。通过用软件来控制伺服操作，就可以使一个单伺服LSI能用于多种媒质类型。
但是如果将由传统硬件执行的伺服操作简单地转换为微电脑的软件，就需要使用速度相当快的微电脑。这是因为在传统硬件中被并行执行的操作在软件中需要被串行执行，因而一次就需要很长的计算时间。另外，如图9所示，下行采样过程被集中在特定的采样定时上，并且用于计算的时间将根据采样定时而产生很大的变化。
因此，本发明的一个目的就是提供一种伺服控制方法以及一种用于实现这种伺服控制方法的光盘驱动装置。在这种方法中，每个采样所调用的伺服操作被均分，从而减少了最大计算量。此举使得即使在利用具有相对较低速度的微电脑的情况下，也可以获得足够速度的伺服控制和系统控制。
为实现上述目的，本发明提供了一种光盘驱动装置，该装置包括：一光学单元，它用于读出记录在光盘上由伺服信号指定的位置上的数据；一信号处理器，它用于处理由上述光学单元读出的上述数据；一含有软件的微电脑，它可根据上述信号处理器的输出，执行一个用于伺服操作和系统控制的计算；一伺服驱动器，它可根据上述微电脑的输出信号并通过上述光学单元来执行一个伺服操作，其中上述微电脑能够(i)在一伺服操作采样周期上产生一个中断；而且(ii)在上述中断中完成一次数字伺服操作，并在除伺服操作以外的一段时间内完成一次包括光盘信息管理在内的系统控制操作。
本发明提供的这种光盘驱动装置可以利用微电脑并通过软件来执行伺服操作和系统控制。另外，本发明所提供的光盘驱动控制方法，其特征在于它的中断产生于用来执行数字伺服操作的伺服操作采样周期之中，而其它时间则用于执行系统控制。
在根据本发明所述的光盘驱动伺服过程中，下行采样过程没有被集中在一个特定的采样定时上。也就是说，下行采样操作根据采样频率和功能(例如聚焦和跟踪)而加以分类。所分类的下行采样过程的首地址保存在一个伺服表中，对此表的说明将参考图5而在以下进行。利用这个伺服表以及一个计数值(根据每次采样而递增)，就可在各采样定时从此伺服表内选出待执行的采样操作(图6中步骤22)。
图1A是一个框图，它显示了根据本发明第一个优选实例所述光盘驱动装置的结构；图1B的流程图则显示了根据本发明第一个优选实例所述的伺服过程。
图2A显示了第一个优选实例中各采样定时的伺服操作过程分布；图2B显示了由微电脑软件简单表示的传统硬件的多个伺服过程。
图3显示第一个优选实例中各采样定时所需的计算量。
图4显示了本发明第二个优选实例所述伺服表的产生。
图5为伺服表的内容。
图6是一个流程图，它显示了根据第二个优选实例所述的伺服操作过程。
图7显示了第二个优选实例所述伺服操作过程中各采样周期上所需的计算量。
图8A是一个框图，它显示了伺服操作由硬件执行的传统光盘驱动装置的结构；图8B则显示了传统光盘驱动装置的一种变换。
图9显示了当用微电脑软件代替传统硬件来执行伺服操作时，各采样周期上所需的计算量。
以下将参考附图对本发明的优选实例进行说明。首先，将对第一个优选实例所述下行采样过程的分布进行说明。图1A是一个框图，它显示了第一个优选实例所述的光盘驱动装置，图1B的流程图则显示了第一个优选实例中的伺服操作流程。参考图1，在第一个实例中，微电脑5中的计时器51用于在一采样定时上产生一个中断，从而使一个伺服操作在此中断操作内被执行。也就是说，如图1B所示，下行采样过程将根据采样频率按照一个采样定时等执行一个下行采样过程的方式而被分类。因此，各采样定时的计算量被均分，从而减少了微电脑的负荷。
图2显示了根据第一个实例所述下行采样计算量的分布(图2A)与用微电脑软件简单取代由传统硬件执行的伺服操作的情况(图2B)之间的比较。从图2中可以看出，在本实例中，下行采样过程被均等地分配给各采样周期，从而均分了各采样定时所需的计算量。与之相反，在用微电脑软件简单取代硬件的情况下，多个下行采样过程被集中在一个特定的采样定时，因而大大增加了计算量。
再参考图1B，根据本实例所述，被各fs递增(步骤10)的计数值用于通过参照较小的有效位(步骤11)来检查是否执行一个下行采样过程。例如，当检查是否要执行一个1/4fs下行采样过程时，即，每四个采样定时执行一次采样过程，则参考最小的二个有效位。在1/512fs过程的情况下，则参考最小的九个有效位(其它情况以此类推)。
为了防止在一个采样定时出现超过一次的下行采样过程，在上述参考值上将增加一个适当的纠正值(一个负整数)。如果此参考值为0，则下行采样过程就被执行。否则，控制将转向检查是否要执行下一个下行采样过程(步骤12)。例如，对1/4fs过程来说，参考最小的二个有效位。而对1/8fs过程，则参考最小的三个有效位。在这种情况下，如果计数值为8(例如)，则1/4fs过程和1/8fs过程都被执行，因为最小的3个有效位都是0。为了防止这种重叠，在计数值上增加一个各下行采样过程所固有的校正值。如果0是1/4fs过程的校正值，而-1是1/8fs过程的校正值，则当最小的2个有效位为0时将执行1/4fs过程，而当最小的三个有效位为1时就执行1/8fs过程。这样，就防止了多个过程的重叠。
在步骤S14及其后的步骤中，将执行与1/4fs过程和1/8fs过程中相同的下行采样过程检查。即，当检查1/2nfs的下行采样过程时，计数值将用于参考最小的n个有效位，而且在此值上还要增加一个相应的校正值(负整数)。如果结果值为0，则执行下行采样过程。反之，控制将转向检查下一个下行采样过程(1/2n+1fs过程)。
图3显示了本实例中各采样周期处的计算量。从图3中可以清楚地看出，计算量是随采样定时而变化的。这是因为检查是按照采样频率下降的顺序而进行的。随着采样频率的减小，检查的次数将增加。也就是说，一个分支92(即，位于各下行采样过程首部并作为参考的一个采样计数值，它用于确定是否执行该下行采样过程)将随着采样频率的减小而成倍地增加。但是，如果将图3与图9进行比较，就可清楚地看到，本实例中的计算量分散较小(集中程度较大)。
接下来，将对本发明的第二个优选实例进行说明。在本实例中，下行采样过程通过一个伺服表来分配。同样，在本实例中，微电脑5中的计时器51(如图1所示)也用于在各采样定时中产生一个中断，从而使一个伺服过程在此中断处理内被执行。图4显示了一个列表数据的产生过程。参考图4，各下行采样过程按照采样频率下降的顺序而排列(步骤30)。
应该注意，在一些其余的定时并没有执行下行采样过程。这是因为下行采样周期一般为1/2nfs，所以并没有下行采样过程被执行于如1/2n+1fs这样的定时中。要想利用这些采样定时，则应按照功能(如聚焦和跟踪)对下行采样过程进行进一步的分类，从而使这些功能之一能被执行于这个剩余周期中。这种根据功能的分类被分为两组(步骤31)。如果将此分类执行于三个组中，则当某频率的下行采样过程与较低频率的下行采样同时进行时就需要增加一个定时。例如，当执行1/4fs，1/8fs和1/16fs下行采样过程时，如果1/4fs过程被分为三组，如下表1中的左侧列所示，则当1/8fs过程或1/16fs过程与1/4fs过程重叠在一起时就需要增加一个定时。也就是说，1/8fs过程或1/16fs过程此时不能被分为两个或两个以上的组。即使它们被分为两个或更多的组，则频率低于1/16fs的下行采样过程将完全不能分组。
〔表1)
0        1/4 fs(1)        1/4 fs(1)
1        1/4 fs(2)        1/4 fs(2)
2        1/4 fs(3)        1/8 fs(1)
3        1/8 fs           1/8 fs(2)
4        1/4 fs(1)        1/4 fs(1)
5        1/4 fs(2)        1/4 fs(2)
6        1/4 fs(3)        1/16 fs(1)
7        1/16 fs          1/16 fs(2)
8        1/4 fs(1)        1/4 fs(1)
9        1/4 fs(2)        1/4 fs(2)
10       1/4 fs(3)        1/8 fs(1)
11                        1/8 fs(2)
12       1/4 fs(1)        1/4 fs(1)
13       1/4 fs(2)        1/4 fs(2)
14       1/4 fs(3)
15
更具体来说，1/4fs过程将在执行-Nope-Nope-Nope之间周期性也重复。如果1/4fs过程被分为两组，即，1/4fs(1)和1/4fs(2)，则伺服表将在四个连续采样定时中按1/4fs(1)、1/4fs(2)、其它过程、其它过程的顺序重复。如果1/8fs过程也被分为两组，则伺服表将在八个连续采样定时中按1/4fs(1)、1/4fs(2)、1/8fs(1)、1/8fs(2)、1/4fs(1)、1/4fs(2)、其它过程、其它过程的顺序重复。因此，伺服表的内容具有周期性(步骤S32)，而剩余的其它时间将不再分配给任何过程。它们是用于检查是否执行较低采样频率的下行采样过程的(步骤S33和S34)。由此产生的伺服表如图5所示。
图6的流程图显示了本发明第二个优选实例。在第二个实例中，包含在伺服表中的下行采样过程的首地址被作为一个基址与一偏移地址一起使用，即，计数值被各次采样递增(步骤10)。基址与偏移地址相加就可以确定含有待执行下行采样过程的首地址的一个物理地址(步骤S21)。然后，在已确定的物理地址处将执行一个无条件的分支以用于完成下行采样过程。
图7显示了第二个实例中各采样周期的计算量。与图3中所示的分支定时随采样定时而变化相比，图7中显示的采用伺服表的分支可以用几乎相等的计算量来完成而与采样定时无关。另外，通过将多个下行采样过程分散到各个采样定时中，就可以均分每次采样所需的计算量，并且还可以减少未分配给任何下行采样过程的采样定时的数目。
如上所述，根据本发明的内容，下行采样过程被分散到各个采样定时中，从而均分了各个采样定时的计算量并且也减小了一个定时的最大计算量。因此，本发明就能够利用微电脑软件来执行一个伺服操作，同时还防止了每次采样所需计算时间的增长。此举保证了即使在所用的微电脑速度不快的情况下，也可获得实用的操作速度。
本发明也可在其它具体形式中得到体现而不脱离其精神或主要特征。因此，本发明的优选实例在各方面都应被认为是起说明性而不是限制性的作用，本发明的范围由附带权利要求而不是上述说明而定，所有从权利要求的含义及等价范围中得出的变换都包含在本发明的范围之中。
在日本专利申请No.09-307211(存档于1997年11月10日)中所揭示的全部内容一包括说明书、权利要求、附图和摘要，在本发明中被整体作为参考资料。

Claims (13)

1.一种光盘驱动装置，其特征在于包括：
一光学单元，它用于读出记录在光盘上由伺服信号指定的位置上的数据；
一信号处理器，它用于处理由上述光学单元读出的上述数据；
一含有软件的微电脑，它可根据上述信号处理器的输出，执行一个用于伺服操作和系统控制的计算；
一伺服驱动器，它可根据上述微电脑的输出信号并通过上述光学单元来执行一个伺服操作，
其中上述微电脑能够(i)在一伺服操作采样周期上产生一个中断；而且(ii)在上述中断中完成一次数字伺服操作，并在除伺服操作以外的一段时间内完成一次包括光盘信息管理在内的系统控制操作。
2.如权利要求1所述的光盘驱动装置，其特征在于不是在每一采样周期(fs)上而是在每一采样周期的1/n(1/n fs)上的待执行下行采样过程被按照这样一种方式分布，即，在各中断操作内只执行一个下行采样过程。
3.如权利要求2所述的光盘驱动装置，其特征在于上述下行采样过程是按照采样频率下降的顺序而分配给各采样定时的。
4.如权利要求2所述的光盘驱动装置，其特征在于上述微电脑包括一个计数器，其计数值在每个采样定时上都递增；而且
上述微电脑可根据一个下行采样过程的采样频率在上述计数值上再加一个预定校正值，以用于确定是否要在此采样定时上执行上述下行采样过程。
5.如权利要求2所述的光盘驱动装置，其特征在于具有较高采样频率的下行采样过程将根据伺服控制目标而被进一步分为两组。
6.一种用于控制光盘驱动装置的光盘驱动控制方法，该光盘驱动装置包括：一用于读出记录在光盘上由伺服信号指定的位置上的数据的光学单元；一可执行用于系统控制的计算的微电脑以及一用于通过上述光学单元来执行伺服操作的伺服驱动器；
上述方法的特征在于包括以下步骤：
在一个伺服操作采样周期上产生一个中断；并且
在上述中断中执行一次用于数字伺服操作的计算，并在除上述中断操作以外的一段时间内执行一次用于包括光盘信息管理在内的系统控制操作的计算。
7.如权利要求6所述的光盘驱动控制方法，其特征在于不是在每一采样周期(fs)上而是在每一采样周期的1/n(1/n fs)上的待执行下行采样过程被按照这样一种方式分布，即，在各中断操作内只执行一个下行采样过程。
8.如权利要求7所述的光盘驱动控制方法，其特征在于上述下行采样过程是按照采样频率下降的顺序而分配给各采样定时的。
9.如权利要求8所述的光盘驱动控制方法，其特征在于上述执行计算的步骤包括以下步骤：
在每一采样定时上递增1；并且
根据下行采样过程的采样频率在计数值上加一个预定校正值，以用于确定是否在此采样定时上执行上述下行采样过程。
10.如权利要求7所述的光盘驱动控制方法，其特征在于具有较高采样频率的下行采样过程将根据伺服控制目标而被进一步分为两组。
11.一种光盘驱动装置，其特征在于包括：
一光学单元，它用于读出记录在光盘上由伺服信号指定的位置上的数据；
一信号处理器，它用于处理由上述光学单元读出的上述数据；
一含有软件的微电脑，它可根据上述信号处理器的输出，执行一个用于伺服操作和系统控制的计算；
一伺服驱动器，它可根据上述微电脑的输出信号并通过上述光学单元来执行一个伺服操作；
其中，上述微电脑包括一个伺服表，该表含有全部待执行的下行采样过程的起始地址，这些待执行的下行采样过程并不在每一采样周期(fs)上而是在每一采样周期的1/n(1/n fs)上，它们被按照这样一种方式分布，即，在各中断操作内只执行一个下行采样过程。
上述微电脑的特征在于：
(i)在一伺服操作采样周期上产生一个中断；
(ii)根据上述伺服表确定待执行的下行采样过程；
(iii)在上述中断中执行上述下行采样过程
12.如权利要求11所述的光盘驱动装置，其特征在于上述伺服表是按照以下方式生成的，即，未分配给任何下行采样过程的采样定时被用来检查是否要执行具有较低采样频率的下行采样过程。
13.如权利要求12所述的光盘驱动装置，其特征在于上述装置还包括一伺服操作程序，该程序利用包含在上述伺服表中的下行采样过程的起始地址作为一个基址，并将此基址和一计数值一起作为一个偏移地址，用此偏移地址就可以确定一个含有上述起始地址的物理地址并执行上述下行采样过程。
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