ADF-Copy auf dem ESP32

In den letzten Wochen hab ich ein wenig mit dem ESP32 rumgebastelt, dies ist ein Mikrocontroller mit 2 CPUs, ne Menge RAM und integrierten WiFi. Mittlerweile läuft die ADF-Copy Firmware auf dem kleinen Ding 🙂

Verkompliziert wurde die Portierung durch mehrere Faktoren:

  • auf dem Ding läuft RTOS, steht für Real Time Operating System, dies wird u.a. benötigt damit die 2 CPUs zusammen laufen können und das WiFi funktioniert, leider verkompliziert das die Sache ein wenig.
  • die Interruptlatenz ist gigantisch, teilweise bis zu 700ns. Das ist zwar für einen Menschen eine unfaßbar kleine Zeitspanne, aber wenn man bedenkt das die Transitionen bei einer HD Diskette einen Abstand von 2µs (2000ns) haben können ist das schon gewaltig. Und die Interrupt Routinen die das Arduino Framework zur Verfügung stellt machens nur noch schlimmer.
  • die Timer können kein Input Capture. Bei einem Input Capture weißt man einem Timer einen Eingang des Chips zu der bei einem Wechsel (z.B. LO->HI) des Eingangspegels einen Interrupt auslöst und gleichzeitig den Zähler des Timers in ein spezielles Register sichert während der Timer weiterlaufen kann oder von Null neu startet.
  • zum Schreiben einer Diskette benutzte ich auch einen Timer der alle 2/4µs (HD/SD) einen Interrupt auslöst, mit der Latenz von bis zu 700ns natürlich auch keine Lösung.
  • Erschwerend kam noch hinzu das das RTOS alle 1ms den SystemTick (Uhrzeit) aktualisiert und mir dazwischen gehackt hat.

Bisherige Lösung ist es alles von Hand zu machen ohne Interrupts zu benutzen, ist nicht schön aber bisher die einzige Lösung die ich gefunden habe.Grob gesagt mache ich folgendes:

  1. Das Multitasking abstellen
  2. Alle Interrupts abstellen
  3. Timer starten
  4. Warten bis die Leseleitung auf High wechselt (Read ist negiert und somit low aktiv)
  5. Warten bis die Leseleitung auf Low wechselt (Transition der Magnetisierung der Diskette)
  6. Auslesen des Timers, Zähler auf Null setzen und neu starten
  7. Auswerten des Zähler -> 4,6,8µs Transition (oder 2,3,4µs bei HD) und ablegen im Streambuffer
  8. Auswerten ob gerade ein Sektoranfang vorliegt (Magicbytes) und merken.
  9. Prüfen ob der Streambuffer voll ist, wenn nein weiter bei 4.
  10. Interrupt wieder anstellen
  11. Multitasking erlauben.

Hiernach wird der Streambuffer anhand der gemerkten Sektoranfänge decodiert.

Ähnlich läuft das schreiben ab, bloss das ich dort ständig den Timer auslese ob 4µs (2µs bei HD) vergangen sind und ich das nächste Bit schreiben kann.

Ich hab noch nicht geprüft ob die WiFi Verbindung dadurch abbricht da ich den ESP32 für 200ms „dumm“ stelle, aber erstmal mussten die Grundfunktionen laufen.

Ziel ist es ein Standalone Gerät zu haben auf das man mit einem Webbrowser zugreifen kann um ADFs zu lesen/schreiben, Disketten formatieren, vielleicht sogar einen FTP Server drauf laufen zu lassen.

Mal sehen wie weit ich komme.

Neue Version der Applikation mit Multiplatform Support

Ich war mal wieder fleißig und habe in das Frontend Support für Linux und Raspberry Pi hinzugefügt. Ebenso das Interface mit hübscheren Buttons versehen und etwas schlanker gemacht.app_0967

Die App setzt auf allen Systemen eine saubere Java Runtime Envoronment (JRE) 8.x Installation voraus. Ich habe auf folgenden Platformen getestet:
Raspberry Pi 3 Model B, Ubuntu 16.04.1 Desktop amd64, Windows 7 32 bit, Windows XP Home, Windows 10 Home.

Bei WIndows XP und vermutlich Vista ist darauf zu achten das man die Seriellen Treiber für den Teensy installiert – http://www.pjrc.com/teensy/td_download.html

Bei Linux sollte man die udev rules installieren weil man sonst ohne root rechte nicht auf den seriellen Port des Teensy zugreifen kann.

Die App gibts im Download Bereich.

Have Fun!

Neue Version der ADF-Copy Firmware und Frontend – 0.962 HD

Ich hab mal wieder eine neue Version der Firmware und Applikation fertig bekommen, die größten Änderung sind wie folgt:

  • Die Firmware erkennt automatisch welche meiner Hardwarerevisionen benutzt wird. Da bei den Hardwareversionen das Drive Select (und der Rest) an unterschiedlichen Ausgängen liegt versuche ich einfach das Laufwerk auf Track0 zu fahren und teste ob sich der Pegel an Track0 ändert, das sollte zuverlässig beide Revisionen erkennen können. (getestet bei mir)
  • Beim Lesen von Tracks erstelle ich ein Histogram der Transitionen und suche bei Lesefehlern die Breakpoints zwischen den 2,4 und 8 µS Transitionen heraus und wende diese auf folgende Leseversuche des Tracks an. Die Fehlerrate ist extrem nach unten gegangen, Disketten die mit der alten Version nur mit Fehlern gelesen wurden sind nun einwandfrei lesbar.
  • Amiga HD Disketten sind nun lesbar, am schreiben arbeite ich noch und ist momentan abgeschaltet.
  • Benutzerabfragen für Retry und Cancel bei Lese/Schreibfehlern.
  • Ein hübsches Insert Disk Icon beim Autorip.
  • Änderung des Farbschemas (Ich mag halt Blau 🙂 )

Die neuen Dateien sind wie immer im Downloadbereich

Viel Spass damit, Nick

Neue Hardware Revision

So, meine Platine v2 ist jetzt fertig und funktioniert auch diesmal wie gewollt
adf_v5.1print2print1bohren

In der Firma darf ich netterweise einen UV-Drucker benutzen, damit lässt sich direkt aufs Kupfer drucken, die Tinte wird mit UV Licht ausgehärtet und ist säurebeständig. Nach dem Ätzen lässt sich die Farbe einfach mit einer Topfbürste abschrubben. Anschließend wurde gebohrt, da meine Augen nicht mehr so gut sind hab ich das mit meiner CNC gemacht, leider nicht 100% mittig die Löcher, aber das tut der Funktion keinen Abbruch, mit Hand wärs auch kaum hübscher geworden.

Anschliessend bestückt und das Endprodukt sieht dann so aus:

platine oben platine unten
Das Layout entspricht meiner neuen Pinbelegung. Durch die neue Pinbelegung konnte ich das Layout so vereinfachen das man mit nur eine Drahtbrücke auskommt, und die kann man optional setzten wenn man den Anschluss für die SD Karte (noch nicht implementiert in der Firmware) nutzen will. Ebenso habe ich im Layout noch einige freie Pins auf Pinheader geführt um sie für spätere Entwicklungen wie Knöpfe, Display oder Leds zu nutzen. Stromversorgung der Floppy geht über eine extra USB Buchse, gepuffert über einen Kondensator.

Das Problem das es nun unterschiedliche Hardware Versionen gibt und eigentlich unterschiedliche Firmware erfordert hab ich gestern in langer Fummelarbeit gelöst sodaß eine Firmware mit beiden Pinbelegungen klar kommt und automatisch erkennt. Da die Ausgänge der Floppy komplett in OpenCollector ausgelegt sind war das nicht so einfach ein Signal zu finden was ich abfragen kann und bei den unterschiedlichen Hardwares unterscheidbar ist. Meine Firmware versucht nun einfach den Kopf auf Track0 zu fahren und schaut ob das Track0 Signal nach 85 Steps oder früher auf Low geht, falls nicht wird die andere Ansteuerung probiert und dort das selbe gemacht. Funktioniert soweit ganz gut und hat den Nebeneffekt das der Kopf beim Einschalten auf Track0 gefahren wird. Das funktioniert auch wenn keine Diskette eingelegt ist.
D.h. künftige Firmwares werden beide Hardwares bis auf weiteres unterstützen, kann sein das es sich ändert wenn ich SD Karten Funktionen einbaue.

Hier noch das Pinout der neuen Hardware Revision:

Pinout_v2

Adf-Copy Pinout Update

Kleines Update auf der Projektseite wie man die Floppy an den Teensy anschließt. Die Signal Bezeichnungen mit Pin x waren mehr als verwirrend und auch irreführend, das kommt davon wenn man nur noch Signal Pins im Kopf hat und nicht die Physikalischen Pins. 😉

Pinout_small