在數(shù)據(jù)恢復(fù)實(shí)際工作中，當(dāng)計算機(jī)不認(rèn)硬盤，或者硬盤的壞道較多，計算機(jī)無法做鏡像時，需要用額外的設(shè)備工具來讀取硬盤數(shù)據(jù)，或者維修硬盤的固件使硬盤復(fù)活。這種比較專業(yè)的操作，數(shù)據(jù)恢復(fù)工程師一般使用PC3000這類的專業(yè)工具來做，但是這些工具價格上都比較貴，對偶爾遇到硬盤物理故障需要修復(fù)硬盤恢復(fù)數(shù)據(jù)的用戶來說，成本偏高。有沒有既便宜又好用的方法呢?其實(shí)只要掌握一些單片機(jī)編程和基礎(chǔ)的電子線路知識，是完全可以自己DIY一個讀寫硬盤數(shù)據(jù)的小工具的，如果結(jié)合一些硬盤維修指令的知識，這個小工具也能修修硬盤。

　　單片機(jī)由于其成本低廉，性能可靠，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛運(yùn)用，而且現(xiàn)在的單片機(jī)開發(fā)環(huán)境也比較簡單易用，用C語言就可以編程。因此采用單片機(jī)來讀寫硬盤，是個不錯的選擇，唯一的缺點(diǎn)就是速度太慢，這個算是代價吧。

　　常用的單片機(jī)一般都是8位機(jī)，例如8051系列、PIC系列、AVR系列等，低速的DSP也可以看做是16位的單片機(jī)，一些32位的ARM片子，如果不上操作系統(tǒng)，也可當(dāng)做單片機(jī)用，就是資源比較豐富而已。我們這里先采用8位的AVR單片機(jī)來做這個小工具?；镜乃悸肪褪怯肁VR的Mega16單片機(jī)的IO口，讀寫硬盤的IO口、控制線和地址線。但是Mega16的每個IO口是8位，硬盤的數(shù)據(jù)線是16位，需要做IO的擴(kuò)展，將8位數(shù)據(jù)線擴(kuò)展成16位數(shù)據(jù)線，來讀寫硬盤。

　　IO擴(kuò)展可以用CPLD或者像8255之類的擴(kuò)展芯片，用CPLD比較靈活，但是涉及到硬件描述語言HDL的編程和下載調(diào)試，比較復(fù)雜。采用8255比較簡單，只需要在單片機(jī)端編程控制就可以了，但是8255有個缺點(diǎn)，就是在工作模式切換時，IO管腳會全部拉低，此時，接到硬盤復(fù)位管腳上的信號也被拉低，引起硬盤的意外復(fù)位。因此需要采用一個倒相器，將8255輸出的硬盤控制信號反相，這樣當(dāng)8255輸出口全部拉低時，硬盤復(fù)位信號經(jīng)倒相器后處于拉高狀態(tài)，就不會引起硬盤的意外復(fù)位了。8255的具體使用和倒相器的連接見下圖所示：

　　圖1 8255使用說明

　　我們用8255的A口和B口連接到硬盤的16根數(shù)據(jù)線上，C口的8根線連接到硬盤的地址線和控制線上，通過以前ATA協(xié)議的分析，若采用PIO方式讀寫硬盤，且不考慮IORDY信號，可以只用5根地址線(CS1、CS0、DA2、DA1、DA0)和三根控制線(IOW、IOR和RESET)來實(shí)現(xiàn)PIO模式下的寄存器傳輸和數(shù)據(jù)傳輸。因此，可利用8255的C口來實(shí)現(xiàn)。大家要是有人分析過PC3000的PCI版，就會發(fā)現(xiàn)，ACE也是這個思路，只是他用的是復(fù)雜一些的xilinx FPGA和245芯片實(shí)現(xiàn)罷了。再來看一下倒相器的使用：

　　圖2 倒相器

　　采用的是74HC04，將RST信號，IOW和IOR信號，CS1和CS0信號接到反相器，保證了8255模式切換時，不會引起硬盤的誤操作。

　　在核心的單片機(jī)端，使用了PA口的8根IO連接到8255的數(shù)據(jù)線，PB口的5根IO連接到8255的控制線和地址線。具體看下圖：

　　圖3 Mega16單片機(jī)

　　除了PA和PB口外，PC口用于連接到JTAG調(diào)試端，實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試。PD口用于連接串口輸出，用于調(diào)試和觀察硬盤數(shù)據(jù)。

　　按照原理圖繪制電路板，畫好的電路板效果圖為：

　　圖4 電路效果圖

　　板子制作好調(diào)通，剩下的工作就是單片機(jī)編程了，采用C語言來實(shí)現(xiàn)是比較簡單的，主要就是硬盤寄存器的讀寫，比如狀態(tài)寄存器和命令寄存器等，結(jié)合PIO時序要求，編寫相應(yīng)的程序就行了，如果有示波器，可以看一下控制管腳輸出信號的時序，對加快軟件調(diào)試非常有用。后續(xù)文章會進(jìn)一步講解單片機(jī)讀寫硬盤的編程知識。

　　將程序編好調(diào)試好后，通過JTAG或ISP接口下載到單片機(jī)當(dāng)中，就完成了單片機(jī)讀寫硬盤小工具的制作，利用這個小工具，可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)ATA協(xié)議和硬盤維修指令，提高數(shù)據(jù)恢復(fù)技能。

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