CN1667740A - 软盘装置 - Google Patents

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CN1667740A CNA2005100541376A CN200510054137A CN1667740A CN 1667740 A CN1667740 A CN 1667740A CN A2005100541376 A CNA2005100541376 A CN A2005100541376A CN 200510054137 A CN200510054137 A CN 200510054137A CN 1667740 A CN1667740 A CN 1667740A
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Abstract

一种软盘装置，该软盘装置通过以平稳的方式开始步进电动机的旋转，来提高功率效率和安静性。该软盘装置包括：接口控制电路，该接口控制电路根据来自主机装置的指令来输出第一阶跃脉冲信号、用于指示第一阶跃脉冲信号的周期并在第一阶跃脉冲信号之前被输出的阶跃脉冲周期信号、以及方向信号；以及软盘控制电路，该软盘控制电路根据阶跃脉冲周期信号，来产生从第一阶跃脉冲信号延迟预定时间的第二阶跃脉冲信号，产生与第一阶跃脉冲信号同步翻转的第一信号以及与第二阶跃脉冲信号同步翻转的第二信号，并根据方向信号输出该第一和第二信号，作为控制信号。

Description

软盘装置
技术领域
本发明涉及一种包括步进电动机的软盘装置。
背景技术
近些年来，使用通用串行总线(USB)接口代替常规的传统接口(legacy interface)来作为与诸如个人计算机的主机装置的接口的软盘装置已成为商业上可获得的产品。例如，在待审公开日本专利申请No.H.11-306501和待审公开日本专利申请No.2000-311422中，披露了这种周知的软盘装置。这种周知的软盘装置的基本结构如图3所示。特别是，这种软盘装置101包括：接口控制电路110，其通过USB与主机装置2通信；软盘控制电路111，其从接口控制电路110接收控制信号、控制数据或写数据，或者将读数据发送给接口控制电路110，并且控制主轴电动机驱动电路12、步进电动机驱动电路14和读/写电路16(随后描述)；主轴电动机驱动电路12，其受软盘控制电路111控制；主轴电动机13，其被主轴电动机驱动电路12驱动，以便使软盘旋转；步进电动机驱动电路14，其受软盘控制电路111控制；步进电动机15，其受步进电动机驱动电路14驱动，以使磁头17(随后描述)移动；读/写电路16，其执行与软盘控制电路111的读和写数据的输入/输出，并执行相对于磁头17的电信号的输入/输出；以及磁头17，其将软盘上的磁信号转换为电信号，或者将电信号转换为磁信号。
常规传统接口形式的主机装置中提供的软盘驱动控制器(FDC)的功能(例如，待审公开日本专利申请No.H.9-261997)被并入USB接口软盘装置101中的接口控制电路110中。因此，在接口控制电路110与软盘控制电路111之间使用与传统接口的信号相似的信号。
图4显示了，与软盘装置101中使用的步进电动机15的驱动和控制有关的电路框图。接口控制电路110根据来自主机装置2(图4中未显示)的指令来输出构成了步进电动机15的转速的基准的第一阶跃脉冲信号STP和确定旋转方向的方向信号DIR。软盘控制电路111输入这些信号，并产生并输出用于控制步进电动机驱动电路14的控制信号a+、a-和b+、b-。特别是，软盘控制电路111包括：阶跃脉冲周期检测电路111D，其检测第一阶跃脉冲信号STP的周期T；第二脉冲(second pulse)产生电路111S，其从阶跃脉冲周期检测电路111D的输出信号以及第一阶跃脉冲信号STP，来产生第二阶跃脉冲信号STP2；以及控制信号产生电路111C，其从第一阶跃脉冲信号STP、第二阶跃脉冲信号STP2和方向信号DIR，来产生控制信号a+、a-和b+、b-。
接下来，将参考图5来描述步进电动机15的控制，图5是上述各种信号的波形图。第一阶跃脉冲信号STP具有负方向上的、周期为T的脉冲，该周期T随来自于主机装置2的指令而变，并且为例如5mS。第二阶跃脉冲信号STP2具有负方向上的脉冲，在第一阶跃脉冲信号STP下降之后的预定时间延迟后，该脉冲下降。初始第二阶跃脉冲信号STP2的延迟时间t0是在第一阶跃脉冲信号STP的周期T未被检测的条件下确定的，并且因此被设置为大约1.5mS，该1.5mS对应于主机装置2能够命令的、能够使步进电动机15旋转的第一阶跃脉冲信号STP的最短周期T。第二次及随后的第二阶跃脉冲信号STP2的延迟时间t1是直接响应于第一阶跃脉冲信号STP的周期T的检测而产生的，并且是第一阶跃脉冲信号STP的周期T的1/2(例如，大约2.5mS)。如果方向信号DIR是指示正向旋转的低电平，则产生与第一阶跃脉冲信号STP同步翻转(基于每一脉冲重复地反转)的控制信号a+、a-，并且产生与第二阶跃脉冲信号STP2同步翻转的控制信号b+、b-。应该注意，当进行反向旋转时，则产生与第一阶跃脉冲信号STP同步的控制信号b+、b-，并且产生与第二阶跃脉冲信号STP2同步的控制信号a+、a-。
因而，因为是在第一阶跃脉冲信号STP的周期T的检测之后产生第二及随后的第二阶跃脉冲信号STP2，因此依据周期T，延迟时间t1是足够的。足够的延迟时间大约为周期T的1/2，以便实现步进电动机15的平稳旋转。相反，因为不能检测在步进电动机15的旋转开始时的初始第一阶跃脉冲信号STP的周期T，因此无论周期T为多少，初始第二阶跃脉冲信号STP2的延迟时间t0都被选择为，与主机装置2能够命令的、以便产生步进电动机15的某一旋转的第一阶跃脉冲信号STP的周期T的最小值相对应的大约1.5mS，即使该旋转不平稳。因此，此时，因为延迟时间不足，所以功率效率降低了，并且产生了噪声。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的优选实施例提供一种软盘装置，该软盘装置通过以平稳的方式开始步进电动机的旋转，来大大提高功率效率和安静度(quietness)。
根据本发明优选实施例的软盘装置包括：接口控制电路，该接口控制电路根据来自主机装置的指令来输出用于构成步进电动机转速的基准的第一阶跃脉冲信号、用于指示第一阶跃脉冲信号周期并且在第一阶跃脉冲信号之前被输出的至少一个阶跃脉冲周期信号、以及用于确定步进电动机旋转方向的方向信号；软盘控制电路，该软盘控制电路根据阶跃脉冲周期信号产生从第一阶跃脉冲信号延迟预定时间的第二阶跃脉冲信号，产生与第一阶跃脉冲信号同步翻转的第一信号以及与第二阶跃脉冲信号同步翻转的第二信号，并根据方向信号输出该第一和第二信号，作为控制信号；步进电动机驱动电路，该步进电动机驱动电路受软盘控制电路输出的控制信号的控制；以及步进电动机，该步进电动机被步进电动机驱动电路驱动，以便移动磁头。
优选地，该软盘装置的接口控制电路包括至少一个阶跃脉冲周期寄存器，并且作为阶跃脉冲周期信号的数据从阶跃脉冲周期寄存器被传送给软盘控制电路。
优选地，在该软盘装置中，至少接口控制电路和软盘控制电路被集成在半导体集成器件中。
在根据本发明优选实施例的软盘装置中，阶跃脉冲周期信号被安排成早于第一阶跃脉冲信号从接口控制电路输出，使得软盘控制电路能够充分地产生初始第二阶跃脉冲信号，以及由此能够通过以平稳的方式开始步进电动机的旋转，来提高功率效率和安静性。
从本发明优选实施例的详细描述，本发明的其它要素、特性、特征、属性和优点将变得更清楚，接下来将参考附图描述本发明的优选
实施例。
附图说明
图1所示为，与根据本发明优选实施例的软盘装置中的步进电动机的驱动和控制有关的电路框图；
图2所示为，图1中的各种信号的波形图；
图3所示为，根据先有技术的软盘装置的总体框图；
图4所示为，与根据先有技术的软盘装置中的步进电动机的驱动和控制有关的电路框图；以及
图5所示为，图4中的各种信号的波形图。
具体实施方式
以下将描述本发明优选实施例的软盘装置。根据本发明优选实施例的软盘装置1优选地具有与图3所示的软盘装置101相同的基本结构，并且包括具有专用电路结构的接口控制电路10和软盘控制电路11，来代替接口控制电路110和软盘控制电路111。因此，省略对软盘装置1的总体描述。图1所示为，与该软盘装置1中使用的步进电动机15的驱动和控制有关的电路框图。接口控制电路10根据来自主机装置2(图1中未显示)的指令来输出提供步进电动机15的转速的基准的第一阶跃脉冲信号STP、在第一阶跃脉冲信号STP之前被输出并且指示第一阶跃脉冲信号STP的周期的两个阶跃脉冲周期信号RO1和RO2、以及确定旋转方向的方向信号DIR。软盘控制电路11根据阶跃脉冲周期信号RO1和RO2，来产生从第一阶跃脉冲信号STP延迟预定时间的第二阶跃脉冲信号STP2，产生与第一阶跃脉冲信号STP同步翻转(基于每一脉冲重复地反转)的第一信号，以及与第二阶跃脉冲信号STP2同步翻转的第二信号，并输出该第一和第二信号，作为控制信号a+、a-和b+、b-，其中根据方向信号DIR来选择第一信号和第二信号。步进电动机驱动电路14受软盘控制电路11输出的控制信号a+、a-和b+、b-的控制，并且步进电动机15被步进电动机驱动电路14驱动，以便移动磁头17(图1中未显示)。
接口控制电路10包括两个阶跃脉冲周期寄存器RE1和RE2，以及用于输出两个阶跃脉冲周期信号RO1和RO2的两个相应端子。第一阶跃脉冲信号STP的周期T在来自主机装置2的指令下被改变。在该软盘装置1中，第一阶跃脉冲信号STP的周期T被分类为大约3mS、大约4mS、大约5mS或大约6mS这四个周期之一。然后，该分类结果被存储在两个阶跃脉冲周期寄存器RE1和RE2中。
软盘控制电路11包括：第二脉冲产生电路11S，其根据阶跃脉冲周期信号RO1和RO2，从第一阶跃脉冲信号STP产生第二阶跃脉冲信号STP2；以及控制信号产生电路11C，其从第一阶跃脉冲信号STP、第二阶跃脉冲信号STP2和方向信号DIR，来产生控制信号a+、a-和b+、b-。第二脉冲产生电路11S根据阶跃脉冲周期信号RO1和RO2，来确定从第一阶跃脉冲信号STP直到第二阶跃脉冲信号STP2的延迟时间t1。特别是，与第一阶跃脉冲信号STP被分类为大约3mS、大约4mS、大约5mS或大约6mS相对应，该延迟时间t1是大约1.5mS、大约2mS、大约2.5mS或大约3mS。
接下来，将参考图2来描述在周期T为例如大约5mS的情况下、对步进电动机15的控制。在接口控制电路10中，在第一阶跃脉冲信号STP输出之前，将例如数据‘0’和‘1’分别写到阶跃脉冲周期寄存器RE1和RE2，以匹配5mS阶跃脉冲的周期。然后，输出与此相对应的‘0’阶跃脉冲周期信号RO1和‘1’阶跃脉冲周期信号RO2，并且也输出方向信号DIR。接下来，输出用于步进电动机15的旋转开始的第一阶跃脉冲信号STP。然后，在软盘控制电路11中，产生具有与阶跃脉冲周期信号RO1和RO2相对应的延迟时间t1的第二阶跃脉冲信号STP2，t1为大约2.5mS。因而，在方向信号DIR是指示例如正向旋转的低电平的情况下，输出与第一阶跃脉冲信号STP同步的控制信号a+、a-，并输出与第二阶跃脉冲信号STP2同步的控制信号b+、b-。同样，在反向旋转的情况下，方向信号DIR是高电平，则输出与第一阶跃脉冲信号STP同步的控制信号b+、b-，并输出与第二阶跃脉冲信号STP2同步的控制信号a+、a-。
因此，通过在接收用于步进电动机15旋转开始的第一阶跃脉冲信号STP之前，输入指示第一阶跃脉冲信号STP的周期T的阶跃脉冲周期信号RO1和RO2，则即使当第一阶跃脉冲信号STP是初始第一阶跃脉冲信号STP，软盘控制电路11也能够产生合适的第二阶跃脉冲信号STP2。结果，在软盘装置1中，能够以平稳的方式开始步进电动机15的旋转，导致了功率效率和安静性的提高。
应该注意，第一阶跃脉冲信号STP的周期T的分类数量不限于4，而可以增加或减少。在该情况下，阶跃脉冲周期信号和阶跃脉冲周期寄存器的数量将不同。
此外，作为阶跃脉冲周期信号的输出，有可能把接口控制电路10的内部总线引到外部，并使用该总线将数据从阶跃脉冲周期寄存器传送到软盘控制电路11的第二脉冲产生电路11S。在该情况下，接口控制电路10与软盘控制电路11之间的信号线数量增加了，但是这不仅有控制步进电动机15的功率效率，而且有增加接口控制电路10与软盘控制电路11之间的控制精确度的功效。
此外，通过将接口控制电路10和软盘控制电路11集成在半导体集成器件中，可以防止由诸如阶跃脉冲周期信号RO1和RO2的信号线的数量增加而造成的印制电路板的扩大，由此实现空间节省和成本降低。此外，近来，其中集成了软盘控制电路、步进电动机驱动电路和读/写电路这三个主要电路的半导体集成器件(三合一芯片)已成为商业上可得的产品，并且也有可能进一步将接口控制电路10与包括软盘控制电路11的三合一芯片集成在一起。
应该注意，本发明不限于上述的优选实施例，并且在所附权利要求的范围内的各种设计更改都是可能的。

Claims (11)

1.一种软盘装置，包括：
接口控制电路，该接口控制电路根据来自主机装置的指令输出构成步进电动机的转速的基准的第一阶跃脉冲信号、指示第一阶跃脉冲信号的周期并且在第一阶跃脉冲信号之前被输出的至少一个阶跃脉冲周期信号、以及确定步进电动机的旋转方向的方向信号；
软盘控制电路，该软盘控制电路根据阶跃脉冲周期信号产生从第一阶跃脉冲信号延迟预定时间的第二阶跃脉冲信号，产生与第一阶跃脉冲信号同步翻转的第一信号以及与第二阶跃脉冲信号同步翻转的第二信号，并根据方向信号输出该第一和第二信号，作为控制信号；
步进电动机驱动电路，该步进电动机驱动电路受软盘控制电路输出的控制信号的控制；以及
步进电动机，该步进电动机被步进电动机驱动电路驱动，以便移动磁头。
2.根据权利要求1所述的软盘装置，其中，接口控制电路包括至少一个阶跃脉冲周期寄存器，并且作为阶跃脉冲周期信号的数据从阶跃脉冲周期寄存器被传送给软盘控制电路。
3.根据权利要求2所述的软盘装置，其中，通过与阶跃脉冲周期寄存器相对应的至少一个端子，将数据从阶跃脉冲周期寄存器传送给软盘控制电路。
4.根据权利要求2所述的软盘装置，其中，利用内部总线将数据从阶跃脉冲周期寄存器传送给软盘控制电路。
5.根据权利要求2所述的软盘装置，其中，接口控制电路包括两个阶跃脉冲周期寄存器，在这两个阶跃脉冲周期寄存器中，存储了第一阶跃脉冲信号周期在大约3mS、大约4mS、大约5mS和大约6mS的值中的分类结果。
6.根据权利要求1或2所述的软盘装置，其中，至少接口控制电路和软盘控制电路被集成在半导体集成器件中。
7.根据权利要求6所述的软盘装置，其中，步进电动机驱动电路和读/写电路也被集成在半导体集成器件中。
8.根据权利要求1所述的软盘装置，其中，阶跃脉冲周期信号在第一阶跃脉冲信号之前被输出，并且用于指示第一阶跃脉冲信号的周期。
9.根据权利要求8所述的软盘装置，其中，软盘控制电路包括第二脉冲产生电路，该第二脉冲产生电路根据阶跃脉冲周期信号，从第一阶跃脉冲信号产生第二阶跃脉冲信号。
10.根据权利要求8所述的软盘装置，其中，根据阶跃脉冲周期信号，来确定从第一阶跃脉冲信号到第二阶跃脉冲信号产生的所述预定延迟时间。
11.根据权利要求5所述的软盘装置，其中，根据第一阶跃脉冲信号周期的分类，来确定从第一阶跃脉冲信号到第二阶跃脉冲信号产生的所述预定延迟时间，以致对于大约3mS的周期，所述预定延迟时间大约为1.5mS；对于大约4mS的周期，所述预定延迟时间大约为2mS；对于大约5mS的周期，所述预定延迟时间大约为2.5mS；以及对于大约6mS的周期，所述预定延迟时间大约为3mS。
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