上一篇文章中(http://www.dongsenyule.com/Company/Detail/156999.shtml)，介紹了一種基于AVR單片機的硬盤讀寫電路，采用的是8255芯片擴展IO口的方式。其實也可以直接用單片機的PA口和PB口接到硬盤的16根數據線上，利用PD口作為地址線和控制線，PC口接串口，作為控制指令的輸入和狀態的輸出口。這樣電路可適當化簡，但是不能用JTAG在線調試，只能用ISP下載程序到單片機。由于去掉了擴展接口的8255芯片，所以控制程序中可以去掉初始化和操作8255芯片的代碼模塊。從整體上看，單片機上的軟件，包括主程序和各個子程序模塊。
子程序模塊完成特定的功能，包括：硬盤初始化模塊，控制參數讀寫模塊，扇區讀模塊，扇區寫模塊，數據緩沖模塊等組成。
圖1、單片機程序模塊
硬盤初始化模塊，完成硬盤上電復位或硬件復位操作的延時，以PIO時序讀取硬盤狀態寄存器，執行硬盤IDENTIFY DEVICE命令，獲取硬盤基本信息，配置硬盤參數SET FEATURES命令，完成硬盤工作模式設置等工作;
硬盤控制參數讀寫模塊：單片機對硬盤的控制與讀寫，需要通過對硬盤寫入指令和參數來實現，比如讀寫扇區時，需要寫入要讀寫扇區的28位或48位LBA地址和扇區數，這就需要單片機以PIO時序讀寫相關的寄存器，存儲必要的參數，讀取需要的狀態數據。該模塊根據指令讀寫相關的參數寄存器;
扇區讀模塊：實現以PIO時序讀取目標盤的數據;
扇區寫模塊：實現以PIO時序向目標盤寫入數據;
數據緩沖模塊：對讀取或要寫入的數據進行拼接拆分等處理。
主程序模塊完成總體的調度和運行，根據串口輸入的指令，完成相應的功能，控制各個模塊執行操作。
整個軟件部分中，最關鍵的是PIO讀寫時序的實現，其時序圖為：
圖2 PIO時序圖
程序實現步驟為：首先寫地址信號，DA2-DA0，CS1-CS0，然后進入等待延遲計時，計時時間T1到，拉低讀或寫信號線(DIOR-或DIOW-)，繼續計時T2-T3時刻，當寫數據時，向數據線上加載數據，繼續計時到T2時刻，讀或寫信號拉高，當寫數據時，數據線數據繼續保持T4時間，繼續計時到T9時刻，地址線無效，繼續延時計時T2i-T9時間后，一個讀寫周期結束。
部分實現的代碼為：
//硬盤初始化
void HardDisk_init(void)
{
byte s=0;
Write_ata_reg(DeviceAndHead,0xE0);//LBA模式
do
{
s = Read_ata_reg(Status_Command);
}while(!(s & Status_DRDY)|(s & Status_BUSY));
Write_ata_reg(Status_Command,0x91);
Wait_BSY();
}
//讀硬盤參數
int Driver_ID(void)
{
unsigned int i,j;
unsigned char data_buff[8];
while(!Disk_RDY());
Write_ata_reg(Status_Command,0xec);
while(!Disk_DRQ());
chip8255_Config(0x92);//A口、B口輸入、C口輸出，方式00
do
{
//讀取硬盤信息
for(j=0;j<8;j=j+2)
{
Write_8255PoartC(Data);
Write_8255PoartC(Data| SBIT(6));
PORTB &= ~SBIT(2);//置/CS低電平
PORTB &= ~SBIT(0);//置A0，A1為00
PORTB &= ~SBIT(1);
DDRA = 0x00;//單片機A口輸入
PORTB &= ~SBIT(3);//發送讀脈沖
data_buff[j] = PINA;
PORTB |= SBIT(3);
PORTB |= SBIT(2);//置/CS為高電平
PORTB &= ~SBIT(2);//置/CS低電平
PORTB &= ~SBIT(1);//置A1為0
PORTB |= SBIT(0);//置A0為1
DDRA = 0x00;//單片機A口輸入
PORTB &= ~SBIT(3);//發送讀脈沖
data_buff[j+1] = PINA;
PORTB |= SBIT(3);
PORTB |= SBIT(2);//置/CS為高電平
Write_8255PoartC(Data&(~SBIT(6)));
}
i=i+8;
}while(i<512);
//讀數據
void Read_Data(void)
{
DiskData_Buffer_L = 0;
DiskData_Buffer_H = 0;
chip8255_Config(0x92);//A口、B口輸入、C口輸出，方式00
Write_8255PoartC(Data);
Write_8255PoartC(Data| SBIT(6));//IOR拉高，PC6,IDE_IOR拉低
Write_8255PoartC(Data&(~SBIT(6)));//IOR拉低，PC6,IDE_IOR拉高
}
利用單片機讀寫硬盤雖然存在速度慢的缺陷，但是由于單片機軟件開發較為簡單，實現方式比較靈活，因此用單片機來制作一些硬盤固件級維修工具是比較經濟可行的，利用SD卡存取要操作的固件數據，通過SPI接口連接到單片機，通過串口發送指令，將是一個非常經濟實用的方案。
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