CN1505000A - 增强植入式伺服系统伺服域功能的方法 - Google Patents

Abstract

一种增强植入式伺服系统伺服域功能的方法，所述方法在所述植入式伺服系统的伺服域中增加自动增益控制数据，而没有增加所述伺服域的操作时间，所述方法包括：整理所述伺服域中的信息，首先产生所需最低自动增加控制标准精度的信息；在所述伺服域中使用至少一子域，所述子域用于一不同于自动增益控制的一伺服域功能及自动增益控制，其中所述子域是一圆周位置子域和一径向子域。

Description

增强植入式伺服系统伺服域功能的方法

【技术领域】

本发明是关于一种增强植入式伺服系统伺服域功能的方法。

【背景技术】

典型的磁盘驱动器包括至少一个两面都涂有磁性介质的磁盘。这个(些)磁盘装配在穿过其中心的轴上，以便该磁盘以预定的速度旋转，通常为3600转/分钟。通常，对应于磁盘的每个表面都装配有一个读写头。当磁盘旋转时，该读写头以一个很小的距离悬浮在该磁盘的表面。同时，当磁盘驱动器发出读或写信号时，该读写头就在磁盘的预定位置读出或写入数据。

因为磁盘上的数据通过读写头储存在同心圆磁道上，且不同磁面上的相应磁道呈圆柱状排列，所以磁盘上数据的排列结构有助于磁盘驱动器的操作。

因为每个磁道又被分解为一个或多个扇区，所以磁盘驱动器必须将读写头快速横穿磁面并移到预定的磁道，然后让该读写头沿该磁道做圆周运动直到需要的扇区转到该磁头下，最后在该扇区读取或写入数据。这样，读写头就被定位在预定的径向及圆周位置。

在磁盘驱动器中，每一个读写头都固定在一个传动器的臂上，且读写头随着该传动器的移动沿半径方向移动到特定的磁道，这个过程被称为寻道。传动器的移动是通过开环磁盘驱动器系统中的步进电机，及闭环磁盘驱动器系统中的伺服系统来实现的。

在硬盘驱动器中已经开发了许多不同的伺服系统。在一个伺服系统中，读写头通过读取一个包含在伺服域中的伺服模式，来决定其在磁盘中的径向及圆周位置。伺服模式中的数据是提供给磁盘驱动控制循环电路的，该电路可以根据伺服模式中的数据在需要时不断更新读写头的位置。良好的伺服控制能够可靠的在旋转存储设备，如硬盘，上写入或读取数据。

伺服域中的伺服模式是得到良好伺服控制的关键。伺服模式必须给磁盘驱动控制循环电路提供精确的读写头位置信息，包括读写头在磁盘上的径向及圆周位置。通常，用伺服域中的两个子域来表示读写头的径向位置，如柱面地址子域及位置子域，这些子域在伺服域中是前后相连的。

柱面地址子域包含一个格雷(Gray)编码磁道地址模式，该模式用来确定含有伺服域的磁道，同时指示了读写头的近似径向位置。该格雷编码磁道地址模式由一系列包含有磁道地址的磁双位组成。因为磁道地址用格雷编码进行编码，所以任何不可靠解码的误差都被限制在正负半个磁道之间。在格雷编码中，磁道地址用一个位来表示不同的磁道。

在柱面地址子域旁边的是磁道位置子域，磁道位置子域由一个能产生连续脉冲的磁模式组成。磁盘驱动电路能够检测这些连续脉冲的最高峰。因为在同一磁道上相邻脉冲的最高峰振幅相等，而不同磁道上的相邻脉冲的最高峰振幅不相等，所以磁道位置子域能够很好的指示出读写头的径向位置。

伺服域中的圆周位置信息包含多个运动位置信息，例如，由一个或多个位组成的索引子域，其被用作沿圆周运动的位置点的定位器。索引子域中的位通常用于确定磁道上一个扇区中的位置，而该磁道可能包含72个扇区。

再加上伺服域中的扇区标识子域就组成了一个更加精确的圆周位置指示器，该扇区标识子域用于精确的确定磁道上的扇区位置。扇区标识子域中的扇区标识位用于产生准确的位置信号。通过计算产生于索引信号之后的扇区标识位置信号的数量，可以确定特定的圆周位置。因为扇区标识位置信号能提供精确的圆周位置信息，所以其被磁盘驱动器旋转控制硬件当作转速信号来控制与读写头对应的磁盘的转速。

植入式伺服系统是伺服系统中的一个类型，其伺服域放置在每个磁道数据扇区的前部，并用于确定读写头的径向及圆周位置。美国专利第4,823,212号描述了这样的一个系统，该系统中的每个磁道都含有相同数量的扇区，每个扇区都包含一个伺服编码部分，该伺服编码部分位于扇区的开始处，称为伺服域100。伺服域100含有上述的所有特征。

每个伺服域100都具有相同的长度并从其开始处包括写接口子域101，自动增益控制(AGC)子域102，扇区标识子域103，扇区索引子域104，故障位105，格雷(Gray)编码磁道地址子域106，及磁道位置子域107，其后为另一个接口子域。伺服域100放在最前，其后分别为数据区110及111。自动增益控制(AGC)子域102分为读写转换区及AGC数据区两部分。

图1B是该磁盘中磁道3-6伺服域的磁双位平面图。其它的伺服域及数据区具有和图1A所示的方块图相同的结构。图1C表示的是读取磁道3中的信息时产生的信号模式。

写接口子域用作保护伺服域100不会因磁盘转速的变化而被数据所覆盖。自动增益控制(AGC)子域102的AGC部分用于格式化来自读写头的信号，以便后续的伺服信息能得到适当的检测及处理。扇区标识子域103及扇区索引子域104上面已描述。故障位105用于指出与伺服域100相关的数据区是否有误码。最后，磁道位置子域107，如上所述，用于产生寻道信息。

在伺服域的磁道位置子域中，有几种不同的信息编码方法可以进行精确的寻道。例如，美国专利第4,823,212号、美国专利第4,530,019号、美国专利第4,424,543号及美国专利第4,669,004号所描述的方法。

为了获得磁道位置信息，磁盘驱动器必须准备一个读信道及一个与磁盘驱动器硬件检测同步的读模式，以便精确检测、读取及储存伺服域100中的信息。

在读信道中有两个要素。第一，自动增益控制电路需要足够的时间来调节在前操作与伺服域100中的增益差。第二，如果伺服域100紧跟一个写操作，那么磁盘驱动器电路需要一个读写转换时间来进行操作模式的转换。

AGC控制中的另一个重要因素是伺服域中AGC数据的数量。例如，一个包括63位AGC数据的自动增益控制(AGC)子域102，其真正用于AGC控制的只有36位(如美国专利第4,823,212号的图6B)，其余27位用于读写转换而不是AGC控制。

在低能耗计算机中为了减少能耗，在磁盘驱动器闲置时常常切断扇区数据区上的读信道电力。当读信道掉电时AGC精度等级也会丢失，而36位AGC数据并不足以重建精确的AGC精度等级。

因为植入式伺服模式在其所在的磁盘上记录数据储存的真实状态，所以增加允许低能耗操作的AGC子域将会限制储存在磁盘上数据的数量。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种增强植入式伺服系统伺服域功能的方法。本发明的目的是通过下列技术方案实现的：所述方法在所述植入式伺服系统的伺服域中增加自动增益控制数据，而没有增加所述伺服域的操作时间，所述方法包括：整理所述伺服域中的信息，首先产生所需最低自动增加控制标准精度的信息；在所述伺服域中使用至少一子域，所述子域用于一不同于自动增益控制的一伺服域功能及自动增益控制，其中所述子域是一圆周位置子域和一径向子域。

因此，本发明总的目的在于在不改变伺服域大小的情况下，通过让伺服域中的子域同时为至少两个不同的伺服模式提供数据，来得到高效率植入式伺服系统的方法。

【附图说明】

图1A是现有技术伺服域的结构图。

图1B是图1A所示现有技术伺服域的磁化模式图。

图1C是图1B所示现有技术伺服域的磁道3的磁道信号图。

图2是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的包含植入式伺服系统及磁盘的磁盘驱动器系统结构图。

图3是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的植入式伺服域的结构图。

图4是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的伺服域磁化模式图。

图5是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的当读写头位于伺服域所在磁道的中心线时该磁道的磁道信号图。

图6是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的伺服域信号时序图。

图7A至图7H是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的伺服域磁化模式比例图。

图8A至图8C是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的同步误码免疫图。

图9A及图9B是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的含交叉存取植入式伺服系统的磁盘驱动器的读写联合电路方块图。

图10A至图10D是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的含交叉存取植入式伺服系统的磁盘驱动器的门队列方块图。

图11是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的含交叉存取植入式伺服系统的磁盘驱动器的A/D及D/A转换驱动电路方块图。

图12A及图12B是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的含交叉存取植入式伺服系统的磁盘驱动器的传动驱动器电路方块图。

图13是本发明增强植入式伺服系统伺服域功能的方法的含交叉存取植入式伺服系统的磁盘驱动器的组合图。

【具体实施方式】

请参照图2，磁盘驱动器200包括一植入式伺服系统。磁盘驱动器电路需要和该植入式伺服系统合作才能响应磁盘控制器的写信号，从标准接口连接器215写入数据到磁盘201上。

磁盘驱动器200还包括至少一个磁盘201。每个磁盘至少有一个磁面及大量通过读写头202存取信息的同心圆磁道，如磁道221-i及221-(i+1)。不同磁面上的相应磁道近似地呈圆柱状排列。

每一个磁道通过预置于植入式伺服域的信息由分界线220-n分为多个扇区SCT-01，SCT-02，...，SCT-n。每一个伺服域区220-j(j＝1，2，...，n)包括m个伺服域，其中m是磁盘上同心圆磁道的数量。

请参照图3，不像现有植入式伺服系统的每一数据区都包含读写转换区及仅仅一个AGC子域，本发明的植入式伺服系统增加了AGC数据的可用空间，同时，既没有增大伺服域所占空间，也没有削弱寻道的性能。以上是通过让伺服域中的各种子域同时完成两种功能来实现的，详细描述如下。

简单的说，比如，一第一子域在为读写头的定位提供数据的同时，还被第二子域用作AGC数据区。这样，该第一子域就同时执行了两种伺服功能。同时，相对于现有伺服域，本发明中的柱面地址子域并未与位置子域相邻。

伺服域300是一个全磁道地址伺服域，其包括6个子域：第一AGC子域301，索引/AGC子域302，柱面地址/AGC子域303，扇区标识子域304，第二AGC子域305，及位置子域306。

请参照图4，为伺服域300的每一个子域的磁化模式400。其中包括磁盘的旋转方向及任意4个表示为“柱面0”到“柱面3”的磁道。对磁化模式400更详细的描述请参见比例图7A至图7H及以下。

请参见图5，其描述了当读写头位于磁道中心线时磁化模式400产生的波形500。图4及图5显示了本发明的几个重点，第一，磁化模式在各个磁道间是连续的。这种连续性保证了系统在读写头离开磁道中心线进行寻道时，仍然能提供可靠的AGC数据。

第二，所有提供AGC数据的模式及位置子域306都有两个时间段T1及T2。T1是正负最高峰之间的时间段，而T2等于T1的整数倍。如果两个最高峰同时出现在T1，例如，当磁道信号从正最高峰走向负最高峰时，那么就用负最高峰来产生时钟脉冲。根据时钟脉冲，在T2时间段对数据进行写操作。这样在T1加上T2的时间段中，时钟脉冲与数据位的组合就不断地在模式中反复执行。在此实施例中，时钟脉冲为负脉冲，而数据脉冲为正脉冲。其实，时钟及数据脉冲的极性可以是任意相反的，两者并无差别。

T2时间段的数据脉冲轨迹决定了该数据表示的是逻辑0还是逻辑1。此外，T2时间段的正脉冲位置决定了数据表示的是0还是1。如果正脉冲出现于3/4个T2时间段之前，那么该数据表示1。图5用实线显示了子域502及503中的数据1脉冲的波形。相反的，如果负脉冲出现于3/4个T2时间段之前，那么该数据表示0。图5用虚线显示了子域502及503中的数据0脉冲的波形。

在本发明的伺服域中，每一个数据区末尾的读写转换区在各种操作中，除了紧跟写操作，都被用于储存额外的AGC数据。用于储存AGC数据的读写转换区的作用是提供额外的空间给AGC数据，而并不增加伺服域长度。

请再次参考图3，这里AGC子域的长度为4位，其中1位对应于时间段T1。索引/AGC子域302与柱面地址/AGC子域303在提供索引及柱面地址信息的同时还提供AGC数据空间。另一种实施方式是，不使用第一AGC子域301，而仅仅用索引/AGC子域302与柱面地址/AGC子域303存放AGC数据。图5描述了第一AGC子域301的磁化模式401产生的波形501。

在该实施例中，索引/AGC子域302的长度为9位，其中包含3个数据位。索引/AGC子域302的作用之一在于识别磁道中的每一个扇区。

如果一个索引丢失，那么当读写头202通过每一个索引/AGC子域302时，这些索引/AGC子域302就会重建该索引。因此，一个索引最多对应于3个扇区，而通常为2个扇区。如果一个磁道含有72个扇区，那么这意味着该磁盘平均每旋转1/32就要建立一个索引，而在现有技术中，该磁盘平均需要旋转1/2，直到带有索引标识的扇区出现在磁头下方。因此索引/AGC子域302增强了索引的捕获率，同时减少了用于重建索引的潜伏时间。

因为索引/AGC子域302为每一个扇区都提供唯一的标识域，所以其能在寻道时对伺服模式进行完整性检验。波形502是索引/AGC子域302中磁化模式402产生的信号的一个例子。

柱面地址/AGC子域303包含一个格雷(Gray)编码磁道地址。在本实施例中，柱面地址/AGC子域303的长度为30位。该格雷(Gray)编码磁道地址的基本功能与现有技术相同。格雷(Gray)编码是用于频率调制的，这种调制是本发明的一大特点，因为该格雷(Gray)编码同时用于确定磁道地址及AGC数据。波形503描述了柱面地址/AGC子域303中磁化模式403可能产生的信号。

扇区标识子域304的长度为18位，其用于识别磁道中每一个扇区的圆周位置。扇区标识子域304的前11位是完全DC消磁缺口。当最长间隙被限制在误码位的任意一边时，该完全DC消磁缺口的长度大于扇区标识子域304的该最长间隙。

完全DC消磁缺口用于为电路中的同步起始及磁道地址捕获提供标识区。因此，如果完全DC消磁缺口的长度不够，那么在最常间隙之后的下一个柱面地址/AGC子域303中随时都会出现一个位误码。如图5所描述的，由该间隙产生的信号是一个无效信号。

紧跟着完全DC消磁缺口的是第一同步位404A，其用于产生第一同步脉冲504A。第一同步位404A之后是长度为5位的第二DC擦除区。仅接着第二DC擦除区之后是第二同步位404B。第二DC擦除区的长度能够使同步位404A及同步位404B被明显的区别开，这样就不会引起柱面地址/AGC子域303中时钟脉冲或数据脉冲的丢失。

如下所述，一种检测方法将用于在第一同步脉冲504A丢失时，从第二同步脉冲504B处重新获得同步时间。这种从扇区标识子域304的任一同步脉冲获得同步时间的能力增强了磁盘驱动器的性能。

获得同步时间以后，就只需要位置子域306来完成伺服操作。而对位置子域306的读操作需要最佳的AGC精度。从索引/AGC子域302及柱面地址/AGC子域303获得的AGC精度等级必须能够精确的读取位置子域306。然而，为了确保精度，这儿还使用了一个长度为12位的第二AGC子域305。波形505就是产生于第二AGC子域305的磁化模式405。

位置子域306的作用是让读写头能够位于磁道的正中心。这样，柱面地址/AGC子域303就能够指示出读写头的径向移动过程，同时，位置子域306也就成了一个很好的径向位置指示器。在本实施例中，位置子域306包括由同等数量正常帧及积分帧组成的帧队，这些帧对是交叉存取的。磁盘驱动电路对位置子域306的最高振幅的采样及保持方式和现有技术相同。同时，为了获得径向位置误码信号，需要将该最高振幅的电子信号进行平均。

这里，一个正常帧是根据存储于半磁道位置的帧而形成的。在正常帧对中，一个帧存储于磁道中心线的上部区域，另一个存储于磁道中心线的下部区域。这些帧可以是任意大小的单元，其用于定义39位长的位置子域306的各个部分。正常帧对中的两个帧并不需要相互邻近。例如，在这两个正常帧中间可能有一个积分帧。为了确保读回信号间的差别，相邻磁道中的正常帧极性相反，该读回信号是用于提供相关磁道中心线的位置信息的。

在该实施例中，积分帧是根据存储于临近磁道位置的帧而形成的，并且可有可无。在积分帧对中，一个积分帧的临近磁道位置是磁化过的，而另一个积分帧的临近磁道位置没有被磁化。同时，在这两个积分帧之间适宜插入一个正常帧。同样的，相邻磁道中的积分帧极性相反。

请参照图4，为位置子域306的实施例的磁化模式，其包括相同数量的正常帧对及伺服帧对。其中，第一正常帧Na紧跟第一积分帧Qa。积分帧Qa紧跟第二正常帧Nb，而正常帧Nb紧跟第二积分帧Qb。这四个帧Na、Qa、Nb、Qb形成了一个单元，将该单元再重复两次后就可以得到包含三个单元供12帧的位置子域306。这12帧包括3对正常帧N1，N2，N3，及3对积分帧Q1，Q2，Q3。其中每一帧都包括一个脉冲对或没有脉冲。

磁盘驱动电路将正常帧Na及Nb的负脉冲反转相加。同时，磁盘驱动电路对相加后的正常脉冲的正最高峰的顶点进行采样，并且采样积分帧的正最高峰的顶点。如现有技术，该三个最高峰的平均值用于在事件中产生差错信号。

本发明的一个很重要的方面在于，位置子域306的位置数据包括共用于所有用于获得AGC精度等级的子域的频率。脉冲对在T1时间段被写入，同时，相邻脉冲对之间有一个T2时间段的间隔。位置子域306中的频率内容与AGC子域的近似匹配，其还使各独立部分有更大的差别，同时，该频率内容使积分及正常位置脉冲信息能得到更好的检测。如果位置脉冲间至少间隔一个T2时间段，那么信号间的冲突将会降到最低。

请参照图6，信号609产生于当前扇区的同步脉冲，其用于捕获每一个积分及正常位置脉冲。信号609的低部的窗口宽度为T2时间段，且窗口之间宽度为T1时间段。位置子域306提供精确的磁道跟踪信息。

这里关于位置子域306的描述只是适用于本发明伺服域的实施例之一，但位置子域306并不限于该实施例。

请参照表1，为本发明的伺服域300的长度概要数据。同时还列出伺服域100的长度概要数据作为对照。以上定义用作对照的单元的大小为1位，例如，从某极性最高峰到另一极性最高峰的周期。

                          TABLE

现有技术

伺服域100                            伺服域300

子域           长度               子域              长度

读写           约27               读写              37

AGC            约36

扇区标志       约21               AGCI              4

索引1          约2                索引/AGC          9

故障           约2                柱面地址/AGC      30

柱面地址       约25               扇区标志          18

索引2          约2                AGCII             12

位置           约28               位置              39

合计           约143              合计              149

％AGC(36/143)  25                 ％AGC(w读/写)     62

                                  (w/o读/写)        37

与现有技术相比，本发明中AGC数据的长度在整个伺服域长度中所占的比例有所增加，而整个伺服域的长度仍然与现有技术的一样。如上所述，AGC数量的增加是通过让几个子域同时执行两种伺服功能来实现的。

在本实施例中，同时用于AGC及另一功能的伺服子域中的信息频率是由一个公用频率的带宽决定的，同时该公用频率也可以是尽量接近磁盘每个数据区频率的频率。例如，最低数据频率的周期范围可以是144纳秒到576纳秒，而最高数据频率的周期范围可以是92纳秒到384纳秒。上述两个范围的公共范围为144纳秒到384纳秒。在该公共范围中，T1时间段被选择为208纳秒，而T2时间段则选择为416纳秒。这种周期范围的选择有利于增强AGC控制。同时，T1时间段可以被两个数据周期所共用。

如上所述，索引/AGC子域302及柱面地址/AGC子域303可以被位置子域306用于AGC数据。将柱面地址/AGC子域303同时用作AGC子域及柱面地址子域时，需要在数据区310到柱面地址/AGC子域303的转换中保持较小的变化，这样在读取柱面地址时所需要的AGC调整就较小。柱面地址/AGC子域303中用于格雷编码的频率应该选择的和数据区310的频率相近似，例如，柱面地址/AGC子域307中使用T1及T2时间段。同样的，索引/AGC子域302也用这些时间段进行写操作，这样即使索引/AGC子域302直接出现于伺服域300的开始处，其3个数据位也能进行读写操作。

如上所述，时钟脉冲与数据脉冲有着不同的极性，如前者为正，而后者为负。为了存取索引及柱面地址，来自读写头202的信号将首先进行解调。

因为数据是调频模式的，所以可以使用任何的公共频率解调电路。磁盘201上的数据及由该数据或读写头202提供的频率都是串行数据。但是提供给磁盘驱动器微处理器210的数据最好为并行数据。所以，由读写头201为伺服域300所读取的串行数据需要在一个转换寄存器中进行串并转换。该转换寄存器比柱面地址/AGC子域303及索引/AGC子域302的数据位要多两个位。

请参照图7，转换寄存器将优先被索引/AGC子域302的开始部分激活。但转换寄存器的精确激活时间并不重要，只要其在任何串并转换产生前被激活即可，这样索引及柱面地址的数据位就不会丢失。在本实施例中，读写转换区312开始处之后的信号，由读写头201以6,667纳秒的周期提供给转换寄存器。

来自读写头201的串行信号将首先由频率解调电路解调。然后才从频率解调电路送到转换寄存器。

因为索引/AGC子域302及柱面地址/AGC子域303都使用频率调制方式，该方式由一个负脉冲开始并紧跟一个正数据脉冲，即一个脉冲对，而负脉冲用作时钟脉冲，所以在这些子域中的伺服域300是自同步的。这样，该负脉冲就被用于初始化时钟信号，并通过转换寄存器让索引及柱面数据同步。该时钟信号在伺服域300产生的每一个时钟脉冲之后再同步。该时钟信号的周期为T1加上T2。

每个数据位在按照时钟送入转换寄存器后都会被连续的转换。当一个数据位进入转换寄存器的末端后，改数据位将被转换在转换寄存器之外。因此，当直流擦除间隙足够时，该转换寄存器就获得了磁道地址及索引信息。

因为索引/AGC子域302及柱面地址/AGC子域303都是自同步的，所以当读取这些子域时，如果时钟位丢失将会引起数据位的丢失。在该实施例中，如果数据位产生丢失，那么后来的时钟位也会丢失。但转换寄存器的时钟信号可以在没有收到伺服域300的时钟脉冲的情况下，保持一个周期的正常运行。这样，伺服域中的在前时钟脉冲其实被用作后一个的参考。然而，如果伺服域300的第二个连续脉冲也丢失了，那么转换寄存器的时钟信号将会被关闭。

空闲的时钟信号将会提供固定的同步信号，因为在丢失的数据位中有50％可能为0。这样，通过转换寄存器将丢失的数据位同步为0平均就有50％的几率修复误码。

当直流擦除间隙足够时，转换寄存器时钟信号将延长两个周期，然后停止。因为转换寄存器包含两个多出的位，所以由多出的时钟周期将最后两位忽略。转换寄存器中的其他位包含索引及磁道地址。当直流擦除间隙足够时，这些数据位将被保持在转换寄存器中，同时时钟信号也被关闭。索引及格雷(Grey)编码读电路也被关闭，同时从伺服域300读取的13位索引及磁道地址信息将被储存。

3个索引位表示了一个0-7的数字。在这些扇区中的索引数字序列用以作为一个读写头圆周位置的线路指示器。在本实施例中，磁盘每一磁道中的该索引数字序列都是相同的，并且被储存在一个固件中以便被磁盘驱动微处理器使用。表2为一具体实施方式。

                        表2

扇区    索引    扇区     索引    扇区  索引    扇区   索引

0       0       18       2       36    2       54     4

1       1       19       1       37    2       55     4

2       0       20       3       38    5       56     5

3       2       21       1       39    2       57     4

4       2       22       4       40    2       8      4

5       0       23       4       41    6       59     6

6       3       24       1       42    2       60     4

7       0       25       5       43    2       61     4

8       4       26       1       44    7       62     7

9       4       27       6       45    3       63     5

10      0       28       1       46    4       64     6

11      5       29       7       47    4       65     6

12      0       30       2       48    3       66     5

13      6       31       2       49    5       67     7

14      0       32       3       50    3       68     7

15      7       33       2       51    6       69     6

16      1       34       2       52    3       70     6

17      2       35       4       53    7       71     7当一个索引被储存在转换寄存器中后，微处理器会保存该索引。当微处理器保存邻近扇区的索引后，微处理器会将该两索引与表2中的数据相比较以确定该扇区号。如果这两个索引相同，那就需要第三个索引来确定读写头的大概圆周位置。这样确定扇区位置平均需要读取2.24次扇区。因此，建立索引并不需要让读写头读写预定的扇区，如现有技术，而索引通常建立在3次扇区读写中。

此外，索引数据在寻找过程中还会对伺服模式进行完整性检测。这里，完整性检测的意思是：确定伺服模式得到正确的读取。如果因为某些原因伺服时间或一个数据位丢失，那么伺服模式的读取就会出错。

例如，一寻找期间读/写头201可以跳过伺服区间的多个磁道。因此，微处理器只知道该柱面地址应该在一些磁道范围内，但这对于精确的伺服模式完整性检测是无效的。作为对比，该发明的索引提供了读至多三个伺服扇区后的一完整性检测。

特别的，该微处理器读出两伺服扇区的索引，如果该两扇区索引值不同，则使用表2来计划下一个伺服扇区的索引。如果该两扇区索引值相同，则读出一第三索引值，然后使用表2来计划后续伺服扇区的索引。该微处理器把该计划索引同后续读出的索引相比较。如果后续读出的索引同该计划索引相同，则该伺服域模式第一完整性检测已执行。在寻找过程中使用该方法，通过提供潜在不良伺服模式的警告提升了该磁盘驱动器的寻找性能。因此，该索引/AGC子域302中的索引服务于双模式，也就是大致的圆周定位和伺服域完整性检测。该两个模式和该AGC模式的使用提供了相当多的数据，且未增加该伺服系统操作。

现有技术中，一些位有时被用作完整性检测，但是这些位即没有提供有关单个扇区的信息，也没有提供AGC等级。这些位经常成为一个好的伺服域的唯一限制条件。因此，现有技术中这些位的一单独位错误就会增加伺服域的同步丢失或错误率。

根据本发明原理，该索引/AGC子域302的完整性检测仅是多个完整性检测之一。因此，如果该索引完整性检测是不良的，则附加的伺服域完整性检测就会决定是否使用该伺服信息或只使用其中一部分。

另一要点是，任何一完整性检测的丢失都不会引起同步的丢失，不管它是扇区地址(索引)，或是柱面地址，同步遗漏或扇区窗口未对准。一单独不良完整性检测只产生该非原始伺服模式及相应处理的警告。

例如，写操作是该错误伺服扇区例子中最危险的操作方式。因此，在执行写的过程中，若任何一伺服域完整性检测失败，该写操作应该立即停止并报告一错误，这样就可以尝试重新读和写该伺服域。相反，在空闲模式下，若任何一伺服域完整性检测失败，则没有附加的特殊动作，除了可能检测该错误是否重复。

由于该索引/AGC和柱面地址AGC子域302，303是自定时的，因此不需要同步脉冲来定时，这些子域可以定位在扇区标志子域304前。如上所述，自域302，303模块可以作为索引和柱面地址子域也可以作为AGC子域。然而，通过提供第一AGC子域301提供了额外的AGC空间。

带有索引标志子域302和柱面地址子域303的第一AGC子域301，对于扇区标志子域304和位置子域306的精确读取是靠有效的AGC数据。如上一实例中提到第二AGC子域305，用来提供额外AGC空间给位置子域306。

该索引位置在下列情况下使用：(i)磁盘驱动器初始阶段；(ii)寻找期间伺服域的完整性检测；(iii)当索引丢失时。在这些情况中，该磁盘驱动器不处于写模式，所以在数据区310末端的读写转换区312不需要执行读写恢复，因此可被AGC数据用来读取该索引位。在写模式下，对扇区进行计数用来保持扇区数的磁道，读取柱面地址用来确保数据在合适的位置写入。

从而，在读写转换区312中为索引子域302提供了额外的AGC数据。为了避免这些位在读写转换区312中滞留，一伺服域写保护信号601在读写转换区312开始后大约一微秒起作用，且直到下个数据区开始前一直保持为高。

请参阅图6，对伺服域写保护信号601进行了计时，写模式AGC保持信号602，除了写模式信号603的AGC保持，同步1扇区参照窗口606和同步2扇区参照窗口608，特别使用了在前的伺服扇区域300中扇区标志子域304产生的同步脉冲进行计时。当同步在当前扇区被建立后，AGC保持信号从当前扇区开始计时。当然，这只应用于当同步未被建立时不被使用的AGC子域305。特殊的，窗口602A和603A在当前扇区被同步计时，这样可以捕捉到AGC子域305中的AGC数据。

每个伺服子域的计时长度及该数据区和该读写转换区是已知的。因此，简单计算自先前扇区同步脉冲经过的时间，就可以决定先前扇区同步脉冲后直到一特殊信号转换阶段的延迟时间。

由于伺服域写保护信号601保护读写转换区312的完整性，所以无论何时当磁盘驱动器不在写模式下时该伺服域都是有用的。当AGC数据在读写转换区312中使用时，至少有三种情况。包括：(i)当读取索引位来建立该索引；(ii)在脉冲能耗模式下；(iii)寻找中，读/写头下无数据时。

该发明伺服域300另一重要的方面是最大AGC等级和保证伺服的精确读入需要从最小AGC等级整理而来的数据。因此，伺服模式由索引位后不包含数据的位开始，通过利用AGC的读写转换区读入，格雷码在地址子域303、扇区标识子域304内，位置子域306。这样的子域顺序保证每一个子域按必要的AGC等级被读取，以保证可靠运行。

写模式AGC保持信号602和写模式信号603(图6)分别表示写模式和所有其它模式的AGC保持信号。当AGC保持信号起作用，比如AGC保持信号为高，当前AGC等级被保持。当AGC保持信号不起作用，比如AGC保持信号为低，数据被读入，用来调节AGC等级。写模式AGC保持信号602和写模式信号603显示子域302、303和305用作AGC数据，和读写转换区312不在写模式相同。在第一同步脉冲在在前伺服领域之后，图6中时钟零约188微秒。

在除写后和来自子域301到303的情况外，从读写转换区312获得一个理想的AGC等级之后，磁盘驱动器读信道预备侦测扇区标志子域304产生的第一同步脉冲504A和第二同步脉冲504B。

如果第一同步脉冲504A和第二同步脉冲504B其中之一没有被捕获，扇区标志子域304之后的伺服信息也会丢失或被破坏。因此侦测同步脉冲的错误免疫性和一个侦测错误同步脉冲的方法就很重要。此发明中的伺服域300对于错误同步脉冲的产生有免疫性，也能获得一种侦测错误同步脉冲的方法。

与错误免疫性相关的是，有两个型号的伺服域读错误：缺少位和冗余位。信号位错误免疫性是本发明的一个重要方面。如果在扇区标志子域304的同步样式易受信号位错误的影响，在所使用技术固有的错误率下同步样式可能丢失。在磁盘驱动器中，此错误率为1/10¹⁰。

设计一个同步样式是可能的，即一个扇区标志子域只易受两个或更多位错误的影响，然后错误免疫性显著增加。在磁盘驱动器中，两个独立位错误的错误率是单个位错误率的平方。用单独位错误率的1/10¹⁰，一个同步样式需要两个独立的位错误，导致1/10¹⁰错误率(因为错误失独立事件，它们的可能性增加)。因此，如果同步样式对两个独立位错误是免疫的，错误出现100亿次的较少频率。

为了与磁盘同步，必须确认一个在实际同步位位置前的区域，以便在同步脉冲上触发的硬件能装配。被确认的区域是在扇区标志子域304中的DC消磁缺口。特定的，伺服域300中两个脉冲间的距离受到监控且当在预定时间段没有检测到脉冲时，在此实例中典型的值是两微秒，硬件也能检测同步脉冲。

因此，DC消磁缺口既不会在柱面地址子域303被缺少位的出现错误的识别，也不会因为在扇区标志子域304中DC消磁缺口中的冗余脉冲而错过。为了在不丢失同步时钟的情况下允许更大的转速变化，即不捕获同步位，检测DC消磁缺口的硬件在柱面地址/AGC子域303被及早给予电压。

特别的，DC消磁缺口搜寻窗信号604在读-写恢复区312开启后大约13微秒开始起作用，DC消磁缺口搜寻窗信号604保持活动直到大约19微秒解决转速变化。DC消磁缺口的长度必须比任何自然出现的DC消磁缺口更长。

因为DC消磁缺口检测在柱面地址/AGC子域303开始，DC消磁缺口的合格长度比任何平常出现的在格雷码磁道地址内的DC消磁缺口要长。另外，为了缺少位的免疫性，DC消磁缺口必须比最长的平常出现的的在格雷码内由于缺少位的出现而产生的DC消磁缺口要长。DC消磁缺口的长度范围从3*TDC到36*TDC，最佳为10*TDC，其中TDC为166.667纳秒，是用于增加DC消磁缺口计数的时钟周期的长度。TDC是T1的五分之四。

在格雷码地址读入以后，DC消磁缺口可能不会被有效隐藏DC消磁缺口的冗余脉冲破坏，DC消磁缺口从格雷码地址最后的负脉冲开始，在没有负脉冲后结束。读通道只允许正脉冲跟随负脉冲，因此如果错误出现，在柱面地址域的最后一个负脉冲之后，读通道只允许一个正的错误脉冲通过。因为当测量DC消磁缺口时正脉冲不被检测，所以正的错误脉冲不起作用。因此，DC消磁缺口对单个信号位错误有免疫性。在检测完DC效磁缺口后，就必须正确的检测同步脉冲504A和504B中的一个。

本发明揭露了用来限定同步脉冲的一补偿磁模式中单独位错误、旋转发动机速率变化和正常采样变化的新颖方法。简要的说，第一同步脉冲504A必须位于第一窗口605A内指示DC消磁缺口的开始处，称为同步1DC指示窗口，和第一窗口606A指示同步脉冲处，称为同步1扇区指示窗口。

如果第一同步脉冲504A与窗口605A和606A都一致，则第一同步脉冲504A是合格且可以使用的。如果第一同步脉冲504A与窗口605A一致，而与窗口606A不一致，则第一同步脉冲504A仍然是合格且可以使用的。然而，会出现一个错误信号暗示在旋转速率中出错或者一可能错误同步脉冲。如果第一同步脉冲504A与窗口605A和606A都不一致，则第一同步脉冲504A将被忽略，而将使用第二同步脉冲504B建立同步。

第一或第二同步脉冲504A和504B都可以达到同步。如果第一同步脉冲504A是合格的，则忽略第二同步脉冲504B。后续会有对该新颖同步方法更完全的解释。

请参照图7A到7B，类似的特征用相同的符号表示。行752A到752H是本发明典型伺服域300的一连续径向磁模式。伺服域模式752A到752H被分为许多部分只是为了陈述的方便。751A到751H代表十亿分之333.3333秒(十亿分之8*41.66667秒)的时间。因此，行751B中期间24的结尾相当于十亿分之8000秒。行755E到758E和755F到758F代表用来增加DC缺口计算的时钟间隔TDC。本实例中，每时钟间隔TDC是行751中时间的一半。图7A到7H中的600个指示数字代表图6中相应阶段和特征的时间。

选择同步1指示窗口605A的前缘605A-L来假定格雷编码柱面地址被完全的读取。如图7E所示，DA缺口计算通过在行751E的最后时间期间49处带一尖峰的负脉冲来重新建立。该DA缺口计算通过相应于行755E期间的每个时钟嘀哒而增加。当该缺口计数达到数“11”，则该DC消磁缺口是合格的且用来产生同步1DC指示窗口锝605A的硬件也是有效的。在下个时钟阶段前缘605A-L则被引发。因此，同步1指示窗口605A在DC消磁缺口合格后立即开始。

同步指示窗口605A的宽度是经过挑选的，用来确保如果同步脉冲504A在窗口605A内下降时位置子域306中位置数据的正确读取，也就是说，同步脉冲504A在窗口605A打开时产生。本实例中，如果同步脉冲504A在一窗口中下降约3*T1的宽度，仍能正确的检测到子域306中的位置脉冲。由于期间T1为十亿分之208秒，同步1DC指示窗口605A的宽度适当的小于十亿分之624秒。因此，同步1DC指示窗口605A被选为十亿分之500秒，也就是用行755E所示的三个DC缺口计算时钟期间TDC宽度。

此外为确保位置数据的正确探测，该宽度窗口同样补偿在采样DC消磁缺口开始的正常变化。这一动作可引起一个时钟脉冲的延迟。本例中，同步1DC指示窗口605A将稍后开始一DC缺口时钟循环，但窗口605A仍为三个时钟区间TDC宽度。因此，如图7F所示，第一同步标志404A在封在盒子605A中的窗口内下降，也就是，同步脉冲504A当窗口605A打开时产生。

因此，限定第一同步脉冲504A的第一要求为，脉冲产生在该伺服域中一断定指示点后的一第一预定时间内。

第二个限定条件是从当前的同步脉冲中分离。两同步脉冲尖的距离为一精确的圆周距离，所以同步脉冲间的时间区间是已知的。为允许旋转速率变化，选择一宽度为W2的窗口，

W2＝(120/S)*(1/(No.of sectors/track))*(V/100)

其中

S是旋转发动机速率

V是旋转发动机速率容许变化

本实例中，速率S是3571rmp。每磁道扇区数为72，速率变化V是±0.2％。窗口宽度W2以0.93微秒计算。因此窗口606A和608A选为1微秒，基本等于宽度W2。如果该旋转发动机速率是一常量的话，窗口宽度W2则置于同步脉冲位置的中心。

请参照图7F，该负同步脉冲在同步标志404A处开始。因此，第一同步1扇区指示窗口居中与该点，开始于22.75时间区间结束语58.75时间区间，其中时间区间是十亿分之333.33秒。

第一同步1脉冲504A直到在同步1DC缺口指示窗口605A中下降才被接受。如果它不在同步1扇区指示窗口606A中下降则会产生一错误。因此，本例中同步不是通过同步1脉冲504A建立起来的。

尽管同步不是通过同步1脉冲504A建立起来的，同步仍然可以通过同步2脉冲504B建立。为从同步2脉冲504B中获得同步，脉冲504B必须与同步2缺口指示窗口607A一致。同步2扇区指示窗口608A的位置和宽度的选择与上述同步1扇区指示窗口的方式相同，除了窗口是置中于第二同步标志404B中。

该同步2的DC缺口指示窗口607A的前缘和宽度的选取是考虑到第一同步脉冲504A遗漏的原因的。如果格雷编码柱面地址的最后一位丢失或漏掉，该DC缺口计算就会从行757E或行758E中的采样错误开始。因此，同步1的DC缺口指示窗口605A产生的较早。为捕捉到同步2脉冲504B，同步2的DC缺口指示窗口607A的容差是不严格的。

本实例中，窗口607A是开始的，所以当最后格雷编码为丢失时，窗口607A与同步1的DC缺口指示窗口605A重叠。因此，如图7F所示，该窗口前缘在18.5*TDC。一实例中，使用该DC缺口计算来产生一在18.5*TDC的信号接着产生窗口607A。

窗口607A宽度是经过挑选的，所以当最后格雷编码柱面地址丢失时，同步2的DC缺口指示窗口607A至少在同步2脉冲504B后延伸一时钟区间TDC。

行755F显示了当DC消磁缺口被正常检测到时，同步2的DC缺口指示窗口607A的位置。行756F显示了当DC消磁缺口在跟随一采样错误后检测开始时，同步2的DC缺口指示窗口607A的位置，图758F显示了，当DC消磁缺口在跟随一采样错误后检测开始时，及当最后为格雷编码柱面地址丢失或漏掉时，同步2的DC缺口指示窗口607A的位置。这些例子中，同步2脉冲504B在同步2的DC缺口指示窗口607A中下降。

当同步2脉冲504B在同步2扇区指示窗口608A和同步2DC缺口指示窗口607中下降时，则建立了同步。然而，由于当同步不在同步1脉冲504A建立时，会产生一错误，在一实例中操作的写模式被禁止了。如果下个扇区同步在同步1脉冲504A获得，则操作正常进行。然而，同步2脉冲504B上预定数的连续同步后，典型的为3或4个，则会存在一问题且该磁盘驱动器必须重新建立同步。

现有技术中，如果同步在同步1脉冲丢失则重新建立同步时必须的。本发明新颖方法则保证了当同步在同步1脉冲丢失时仍保持同步。因而，本方法提升了磁盘驱动器的操作性能。

请参阅图8A，缺少了同步1脉冲504A。然而，同步2脉冲504B与同步2DC缺口指示窗口607A和同步2扇区指示窗口608A一致。因此，同步是通过同步2脉冲504B获得的。当同步从同步2脉冲504B获得，程序就转向硬件，来补偿同步1脉冲504A和同步2脉冲504B之间的差异。

请参阅图8B，格雷编码柱面地址中的最后一位丢失，所以该DC消磁缺口被过早的限定了。因此，同步1缺口指示窗口605A产生的早，但同步1脉冲504A与两窗口605A和606A之间不能获得一致。然而，同步可以通过捕捉同步2脉冲504B获得。

图8C显示了一未作用于窗口的外来的正脉冲。因此，同步从同步1脉冲504A获得。

另一个同步定时条件是的准确度测量，通过它可以逐扇区的读取索引和柱面地址。如果该索引和各类编码数据位是错误的，则该同步是不可信的需要采取适当的措施。

同步中两窗口的使用，提供了一建议设备来为一磁盘驱动器提供进一步能耗及保持同步。特殊的，用来同步DC缺口指示窗口的计算或用来同步扇区指示窗口的计算可以被编程来计算两扇区而不是一个，这样同步就可以只为零一扇区建立。这将允许读信道在伺服域上保持停止因此降低能耗。跳过2，3，4的扩展或一个绝对数的扇区遵循相同的原理，只需要对使用的计数器进行适当的调整。因此，只读取一磁道中该伺服域的一子集从而当磁盘驱动器空闲时降低了能耗。

建立在本发明植入式伺服域基础上的用来驱动制动器204的电子电路与现有技术系统中使用的电路类似。该电子电路包括一读/写前置放大器205，用来从读/写头202中接收信号。前置放大器205的输出信号用来驱动读/写结合电路206，图9A和图9B中有详细的显示。

读/写结合电路206，响应于读/写前置放大器205的逻辑数据，从可编程滤波器206-2到内部脉冲探测器206-4(图9A)提供自动增益调制信号。进入脉冲探测器206-4的信号为门列211(图10A到10D)产生一传递脉冲和极性信号，一次产生一用来决定格雷地址分离器211-14(图10B)窗口的信号。

读/写结合电路206还包括一延迟电路206-9(图9B)和一脉冲门电路206-8，分别响应于脉冲探测器206-4(图9A)中信号产生一信号。响应于一读门信号，零脉冲开始206-7(图9B)提供一信号给脉冲探测电路206-10和脉冲门电路206-8。电路206-7和206-8的输出信号也可驱动相位探测电路206-10。响应于相位探测电路206-10，一VCO电路206-11产生一编码读时钟信号。响应于延迟电路206-9中的信号，锁位电路206-12提供一编码读数据信号。

图10A到10D为格雷列111。

在制动器A/D和D/A电路212(图11)中，读/写结合电路206的滤波信号首先穿过一单元增益微分放大器212-1，然后通过整流器212-2进行整流。整流器的输出信号磁道保持电路212-3对整流器的输出信号进行采样，该磁道保持电路212-3在预定时间包含4个采样和保持电路，通过门列211(图10A到10D)的门控制线212-7进行控制。磁道保持电路212-3中的四个信号继续通过模数转换器212-4转换为数据信号，存储在数据寄存器212-5中，被未控制器210读取。该四个信号代表位置子域Na，Nb，Qa和Qb的尖峰电压标准的波形。微控制器110处理该四个信号同时计算出一位置错误。然后微控制器110产生一纠正信号，该纠正信号从数据线送到数模转换器212-6上，一次转换未一模拟信号。数模转换器212-6的输出信号提供给制动器驱动电路113。

制动器A/D和D/A电路212也产生一转速及校准信号和一指示信号，提供制动器驱动电路213。响应于制动器电路212中的信号，制动器驱动电路213(图12A和12B)在磁盘上移动读/写头到预定的位置。

图13是适用本发明预先植入式伺服系统的一磁盘的交叉组合视图。该磁盘数据区内径IR大约13.4毫米，数据区外径OR大约22.1毫米。因此，该磁盘的数据区包括内部的指引区和外部的半径约为8.7毫米。该磁盘密度大约40,000bpi，每英寸1550磁道。该磁盘安装在半径约6毫米的中枢上。内部碰撞停止ICS半径大约12.7毫米。装载/卸载斜面203(图2)通常达到半径约22.7毫米。

Claims (9)

1.一种增强植入式伺服系统伺服域功能的方法，所述方法在所述植入式伺服系统的伺服域中增加自动增益控制数据，而没有增加所述伺服域的操作时间，所述方法包括：

整理所述伺服域中的信息，首先产生所需最低自动增加控制标准精度的信息；

在所述伺服域中使用至少一子域，所述子域用于一不同于自动增益控制的一伺服域功能及自动增益控制，其中所述子域是一圆周位置子域和一径向子域。

2.如权利要求1所述增强植入式伺服系统伺服域功能的方法，其特征在于：其中所述子域包含一索引子域，用来辨识包含所述子域的一扇区的圆周位置。

3.如权利要求1所述增强植入式伺服系统伺服域功能的方法，其特征在于：其中所述子域包含一圆柱地址子域，用来辨识包含所述子域的一扇区的圆周位置。

4.如权利要求1所述增强植入式伺服系统伺服域功能的方法，其特征在于：所述方法还包括：在使用一不同于所述子域的第二子域。在所述伺服域中用于自动增加控制和另一伺服功能，其中所述另一伺服功能不同于所述伺服功能。

5.如权利要求4所述增强植入式伺服系统伺服域功能的方法，其特征在于：所述方法还包括：所述子域包含一索引子域，用来辨识包含所述子域的一扇区的圆周位置。

6.如权利要求5所述增强植入式伺服系统伺服域功能的方法，其特征在于：其中使用所述索引子域包括：使用所述索引子域中的信息进行所述索引子域的完整性检测；使用三个相邻扇区的索引子域来辨识一磁道内所述三扇区的圆周位置；使用两相邻扇区的索引子域，当两相邻扇区的索引子域不同时，用来辨识所述两扇区的圆周位置。

7.如权利要求4所述增强植入式伺服系统伺服域功能的方法，其特征在于：其中所述第二子域包括一圆柱地址子域，用来辨识包含所述第二子域的扇区的径向位置。

8.如权利要求7所述增强植入式伺服系统伺服域功能的方法，其特征在于：其中所述圆柱地址子域包含一格雷编码圆柱地址。

9.如权利要求1所述增强植入式伺服系统伺服域功能的方法，其特征在于：其中所述伺服域还包括一位置子域，用来辨识包含所述位置子域的一扇区的径向位置。

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