HD-Module im Selbstbau

Die in der letzten Zeit aufgekommene Welle von Umrüstsätzen für HD-Laufwerke am ST/STE hat uns dazu bewogen, unseren Lesern einige besonders interessante Lösungen vorzustellen. In dieser Ausgabe präsentieren wir Ihnen drei Bastellösungen, die mit mehr oder weniger Aufwand recht schnell nachzubauen sind. Hier ein kurzer Überblick.

Eine sehr einfache und preisgünstige Möglichkeit bietet die erste Bauanleitung. Sie kommt ohne Platine aus, da die wenigen Bauteile (nur 2 ICs, 2 Kondensatoren und ein Widerstand) „fliegend“ verdrahtet werden. Wer Platzprobleme in seinem ST hat, sollte sich diese Selbstbaulösung näher ansehen. Sie bietet unter anderem auch eine automatische Step-Ratenumschaltung.

Die zweite Lösung ist etwas aufwendiger, bietet aber dafür als Besonderheit eine automatische Erkennung von 5 1/4"-HD-Disketten. Normalerweise ist dies ja nicht möglich, da 5 1/4"-HD-Disketten keine extra HD-Kennung besitzen. Durch einen Trick und einen kleinen Eingriff in das 5 1/4"-HD-Laufwerk kann man dies aber dennoch erreichen.

Last but not least veröffentlichen wir auch eine HD-Lösung für die neuen Mega-STE-Computer. Viele Gerüchte rankten sich um deren HD-Tauglichkeit. Tatsache ist jedoch, daß die bisher ausgelieferten Mega-STEs nicht ohne Hardware-Eingriff HD-tauglich sind. Wir stellen eine vollsteckbare Lösung vor, bei der zum Einbau nur eine(!) Schraube des Mega-STE-Gehäuses gelöst werden muß.

Alle drei HD-Umrüst-Kits sind Bastellösungen, die von unseren Lesern augetüftelt wurden und hier der breiten ST-User-schaft zugänglich gemacht werden sollen. In unserer nächsten Ausgabe werden wir aber auch auf die kommerziellen Produkte am Markt eingehen und dort auf ein paar Besonderheiten hinweisen.

Bis dahin viel Spaß beim Nachbauen.

CM

HD auf die Schnelle

Die hier vorgestellte Bastellösung kommt mit dem geringsten Bauteileaufwand aus. Dies liegt daran, daß auf eine Platine verzichtet wurde. Alle Bauteile können „fliegend“ verdrahtet werden.

Literaturhinweis: Zum Verständnis der Schaltung ist der Artikel „Ganz schön dicht“ (ST-Computer, 1/90, Seite 28 ff.) sehr empfehlenswert!

Das GAL übernimmt folgende Aufgaben:

Voraussetzungen für den HD-Betrieb:

HD-Kit: wenig Aufwand/viel Nutzen: nur 5 Bauteile benötigt diese HD-Bastellösung

Pin-Belegung

     
Pin 1+2 16-MHz-Takt z.B. Shifter Pin 39
Pin 3 Umschaitung mittlerer Pin des Schalters
Pin 4 HD 2 Pin 2 des Shugart-Busses von Laufwerk B2
Pin 5 HD 1 Pin 2 des Shugart-Busses von Laufwerk B1
Pin 6 HDO Pin 2 deg Shugart-Busses von Laufwerk A
Pin 7 Side-Select Pin 21 des Sound-Chips, direkt am 1C
Pin 8 Drive-Select 1 Pin 19 des Sound-Chips, direkt am 1C
Pin 9 Drive-Select 0 Pin 20 des Sound-Chips, direkt am 1C
Pin 10+11 GND Masse (z.B. Pin 24 des Sound-Chips)
Pin 12 Side-Select 0 Pin 21 des Sound-Chips auf ST-Platine
Pin 13 Drive-Select 0 Pin 20 des Sound-Chips auf ST-Platine
Pin 14 Drive-Select 1 Pin 19 des Sound-Chips auf ST-Platine
Pin 15 Drive-Select 2 Pin 14 des Shugart-Busses
Pin 16 HDOUT intern benötigt, offen lassen
Pin 17 STEP Pin 13 des 74LS123
Pin 18 8 MHz intern benötigt, offen lassen
Pin 19 Takt f.Contr. Pin 18 des FDCs, direkt am IC
Pin 20 Versorgungssp. +5V z.B. Pin 25 oder 40 v. Sound-Chip
HD-Controller-Version 3.2 für GAL 16v8
für bis zu 3 HD-Laufwerken, mit Umschaltung für 5 1/4"-Floppy 
(Logikgleichungen für MGP-Compiler)

% ID
    HD_KIT3

% TYP
    GAL 16V8

% PINS
    CLK     CLK16   BDS2    HD2I     HD1I    HD0I   SSI    IDS1I    !DS0I
    !OE     SSO     !DS0O   !DS1O    !DS2O   HDO    STEP   CLK8    CLKOUT

%Logic
    SSO.OE = VCC;
    SSO = SSI;

    DS0O.OE = VCC;
    DS0O = DS0I;

    DS1O.OE = VCC;
    DS1O = DS1I * !BDS2;

    DS2O.OE = VCC;
    DS2O = DS1I * BDS2;

    HDO.OE = VCC;
    HDO = DS0I * HD0I
        + DS1I * HD1I * !BDS2 
        + DS1I * HD2I * BDS2;

    STEP.OE = GND;

    CLK8 <- !CLK8;

    CLKOUT.OE = VCC;
    CLKOUT = CLK16 * HDO * !STEP 
           + CLK8 * HDO * STEP 
           + CLK8 * !HDO;

%END

Im Gegensatz zu diversen kommerziellen Produkten wird hierbei kein neuer FDC benötigt, und der Einbau sollte von jedem etwas „versierten Bastler“ vorgenommen werden können. Auch die in der letzten Zeit auftauchende teuere Version des WD-1772 mit erweitertem Temperaturbereich kann man sich getrost schenken. Die Temperatur des FDC erhöht sich im HD-Betrieb normalerweise nur unwesentlich. Im Notfall tut es auch ein kleiner Kühlkörper auf dem WD 1772.

Das GAL ist vorgesehen zum Anschluß von bis zu drei ‘normalen’ oder High-Density-Laufwerken. Dabei wird das dritte Laufwerk übereinen zusätzlichen Schalter angesprochen, da der ST normalerweise nur zwei Laufwerke kennt. Somit läßt sich auch eine zusätzliche 5 1/4"-Floppy ohne Probleme anschließen (dies ist für viele PC/AT-Emulatoren interessant).

Wie das Schaltbild zeigt, übernimmt das GAL fast die komplette Laufwerksansteu-erung. Für die automatische Step-Ratenanpassung ist der 74LS123 zuständig. Er besteht aus zwei Monoflops, von denen nur eins gebraucht wird. Es dient zur Umsetzung der STEP-Impulse des FDCs. Diese haben zwar einen Abstand von 3 ms (bei einem 8-MHz-Takt), die eigentliche Impulsdauer beträgt aber nur ein paar Mikrosekunden. Durch die Dimensionierung von R1 und C1 erhält man am Ausgang des Monoflops nun eine Impulsdauer von fast 3 ms (T=0.45 *R1 * CI). Damit wird nun der Takt des FDCs auch im HD-Betrieb während des „Steppens“ auf 8 MHz umgeschaltet, so daß die Step-Rate auch wirklich immer 3 ms beträgt.

Kommen wir zur Pin-Belegung des GALs. Es muß schließlich die Hauptarbeit verrichten. An Pin 1 und 2 kommt der 16-MHz-Takt. Normalerweise können Sie ihn vom Pin 39 des Shifters abzweigen, dabei ist jedoch besondere Vorsicht angesagt, weil der Shifter sehr empfindlich ist. Im Zweifelsfall (besonders bei alten STs oder bei Verwendung von 16MHz-Emulatoren etc.) ist ein eigener 16-MHz-Quarzoszillator wohl die beste Möglichkeit.

An die Pins 4 bis 6 kommt jeweils das HD-Signal des entsprechenden Laufwerkes. Verwendet man mehrere HD-Laufwerke, muß man die normalerweise durchgeschleifte HD-Leitung (Pin 2 des Shugart-Busses) durchtrennen und für jedes Laufwerk ein extra Kabel zum entsprechenden Pin des GALs legen.

Bei 5 1/4"-Laufwerken dient Pin 2 des Shugart-Busses zur Umschaltung in den HD-Betrieb. Hierbei schließt man den Pin 2 des Shugart-Busses an das GAL und an einen Schalter an. Mit dem Schalter wählt man dann, ob sich eine HD-(5V) oder eine normale Diskette (OV) im Laufwerk befindet.

Bei den übrigen Pins gibt es keine Besonderheiten. Der Anschluß erklärt sich durch den Schaltplan von selbst. Pin 17 (STEP) des GALs wird entgegen der normalen Verwendung nur als Eingang benutzt. Beim Taktausgang (Pin 19 des GALs) sei vorsichtshalber noch erwähnt, daß beim Anschluß von Pin 18 des FDCs natürlich die Verbindung zur ST-Platine unterbrochen (durchkneifen!) werdenmuß, bevor der FDC seinen neuen Takt vom GAL erhält. Das GAL spricht übrigens alle Laufwerke mit unterschiedlichen Drive Select Signalen an. Deshalb muß auf die Jumper-Stellung der verschiedenen Floppies geachtet werden (A : Drive Select 0, B1: Drive Select 1 und B2: Drive Select 2). Es kann (wie beim normalen ST) nur von Laufwerk A gebootet werden.

Wer nur mit 2 Laufwerken arbeitet, kann die Pins 3,4 und 15 des GALs offen lassen. Lind falls Ihnen die automatische Step-Ratenanpassung zu aufwendig erscheint, können Sie diese natürlich auch per Software vornehmen (z.B. durch ein kleines Programm im Autoordner). Dann entfällt natürlich alles um den 74LS123, und Pin 17 des GALs braucht auch nicht angeschlossen zu werden.

Achtung: Die nichtbenutzten (offenen) Pins des GALs muß man, wenn man längere Kabel benutzt, fest auf Masse legen, damit es nicht zu Undefinierten Zuständen kommt!

Die Logikgleichungen für das GAL sind ausschließlich für den privaten Gebrauch bestimmt. Deren kommerzielle Vermarktung in irgendeiner Form ist nur mit schriftlicher Zustimmung des Autors möglich.

Das fertig gebrannte GAL, einschließlich eines HD-Formatierprogrammes und einer ausführlichen Einbauanleitung, gibt es für DM 20,- bei:

K.-H. Winner Heisterbacherstr.127 W-5330 Königswinter 1

HD-Erkennung bei 5.25"-Laufwerken

Zuerst mal die Features des Interfaces:

  1. für 2 Laufwerke ausgelegt
  2. gemischter Betrieb von 3.5"- und 5.25"-Laufwerken möglich
  3. HD-Signal wird active high und active low unterstützt
  4. eigene Takterzeugung - SHIFTER wird nicht belastet (!)
  5. automatische Erkennung von HD-Dis-ketten auch bei 5.25" (!)
  6. Select-Signale vom Soundchip werden gepuffert
  7. kleine, einseitige Platine; leicht nachzubauen.

Und jetzt die Nachteile:

Nichts für echte Nur-Softies, denn: am FDC muß gelötet werden (leider, läßt sich nicht vermeiden!).

Die unendliche Geschichte...

Nachdem mir ein Freund den Artikel „Ganz schön dicht - HD-Laufwerke am ST“ (ST-Computer, 1/1990) gezeigt hatte, und ich zu diesem Zeitpunkt seit etwa 6 Monaten selbst einen derartigen Rechner mein eigen nennen durfte, beschloß ich - auch auf Drängen von anderer Seite -, die darin gezeigte Möglichkeit selbst zu prüfen und meinen Rechner mit einem entsprechenden Laufwerk und Interface auszustatten. Dabei wurde aber sofort das Fehlen einiger der oben genannten Features bemerkt und bei der Entwicklung des Interfaces berücksichtigt. Da wir auch häufiger mit Computern eines anderen großen Herstellers arbeiten müssen, sollte das Interface auch mit den 5.25"-HD-Disketten dieses Rechnertyps zurechtkommen. Nun kennt der ST aber (im Gegensatz zu den Rechnern von Big Blue) keine automatische Erkennung von 5.25"-HD-Disketten, d.h. es mußte nach einer Lösung gesucht werden, um dem ST derartige Disketten schmackhaft zu machen.

Wie sag ich bloß meinem ST?

Daß er eine 5.25"-Diskette im HD-Format in seinem Laufwerk hat? Die Diskette müßte z.B. ein zusätzliches Loch haben und im Laufwerk müßte sich z.B. noch eine Lichtschranke befinden. Das Loch müßte dann aber immer an der gleichen Stelle sein, und überhaupt wäre der Aufwand viel zu hoch, um das funktionsfähig zu bekommen. Wie aber funktioniert es dann?

Wir sehen’s der Diskette an...

Die Elektronik eines von mir gebauten Scanners brachte dann besagten Freund auf die richtige Idee und mich der Lösung des Problems ein Stück näher (Abb. 1). Die Scanner-Schaltung basiert auf einem Optoreflexkoppler vom Typ CNY 70, der einen Infrarotsender und einen passenden Empfänger nebeneinander angeordnet enthält. Wenn jetzt das Senderlicht auf eine Fläche trifft, wird es entweder reflektiert oder absorbiert! Der Grad der Reflexion hängt dabei von der Farbe der Fläche (oder besser gesagt: ihrer Helligkeit) ab. Die Ausgangsspannung des CNY 70 ist umgekehrt proportional zum gelesenen Helligkeitswert. Nun benötigen die meisten 5.25 "-HD-Drives zum Umschalten auf 1.2 MB ein High-Signal an Pin 2, während der CNY 70 bei einer weißen Fläche ein Low-Signal ausgibt - d.h. wir müssen invertieren. Die Sache funktioniert also wie folgt:

klebt man an einer Stelle der HD-Diskette einen weißen oder silbernen Streifen auf (z.B. Selbstklebeetiketten 98x51 mm; Zweckform No. 3331), und kommt diese Diskette mit der reflektierenden Fläche unter den CNY 70 zu liegen, geht dessen Ausgang auf Low. Dieses Signal wird vom Interface einerseits für die HD-Um-schaltung ausgewertet und andererseits invertiert und für die automatische Umschaltung zum 5.25 "-Drive (Pin 2) zurückgeführt. Liegt eine normale Diskette im Laufwerk, geht der CNY 70 auf High, und es passiert nichts weiter.

Zum Anschluß des Schaltsignals kann man einerseits die dazugehörige Leitung im Shugart-Kabel auftren-nen und die neue Signalleitung direkt befestigen, oder man spendiert seinem Computer noch eine kleine Adapterplatine, auf der entsprechende Lötpunkte für den Anschluß vorhanden sind (Abb.2). Diese Lösung empfiehlt sich ganz besonders dann, wenn der Rechner in ein anderes Gehäuse eingebaut ist oder werden soll. Ob die Elektronik des Interfaces auf ein HD-low-active- oder auf ein HD-high-active-Signal reagieren soll, läßt sich über ein Mäuseklavier (4 DIP-Switches) für jedes Laufwerk getrennt einstellen. Den vollständigen Schaltplan (Abb.3), die Printlayouts (Abb.4/5) und den Bestückungsplan (Abb. 6/7) sowie die Stückliste (Abb.8) finden Sie auf den folgenden Seiten. Die Layouts sind nur einseitig und sollten daher ohne große Schwierigkeiten nachzubauen sein. Da der SHIFTER als 16-MHz-Quelle nicht sehr belastbar ist, habe ich mich entschlossen, dem Interface einen eigenen Taktgenerator zu spendieren. Diese Maßnahme bedingte dann auch den Einsatz eines Flip-Flops als Frequenzteiler, da dann auch der 8-MHz-Takt zur Verfügung steht. Der Rest der Schaltung besteht aus Invertern für die Select- bzw. HD-Signale, einem Multiplexer und dem AND/XOR-Gatter, das die Hauptdecodierung übernimmt. Selbstverständlich werden auch die verschiedenen Select-Signale, welche vom Soundchip kommen, gepuffert. Die IC-Typen der TTL-Chips sind nicht so kritisch. Wir haben die Schaltung bereits mit HC, LS und Normaltypen getestet, und sie hat in allen Fällen einwandfrei funktioniert. Eine bereits weiterentwickelte Schaltung für externe 5.25"-Laufwerke befindet sich momentan noch in der Testphase. Die 16 MHz werden übrigens nur dann an den FDC weitergereicht, wenn im selektierten Laufwerk eine HD-Diskette ist. Daher ist es z.B. möglich mit 3.5"-HD im Laufwerk A und gleichzeitig 720-kB-Standarddisketten im Laufwerk B zu arbeiten.

Bei der Entwicklung und den Tests war mir das Programm „IC-Sim“ von Steffan Kaminski (MAXON-Sonderdisk 25) übrigens sehr behilflich. An dieser Stelle danke ich ihm auch für die schnelle Berücksichtigung meiner Wünsche und Anregungen bei der Entwicklung der neueren Versionen.

HD-Erkennung bei 5.25"
Shugart-Adapterplatine; J1 auf der Bauteilseite beim Anschluß von 2 Laufwerken bitte auftrennen!
Schaltbild der HD-Logik

Der Einbau...

...kann Nur-Softies durchaus Probleme bereiten, denn am FDC muß gelötet werden! Diese Maßnahme ist leider unumgänglich. Sollten Sie einen FDC mit der Aufschrift WD 1772 PH 00-00 haben, ist es besser, ihn gleich abzukneifen und die Pins einzeln auszulöten. Diese Chip-Version ist nicht mehr verwendbar. In diesem Fall müssen Sie sich einen neuen Chip besorgen (Kosten: ca.40DM, Bezugsquelle s.u.). Sollte der Chip aber die Kennung PH 00-02 oder PH 02-02 haben, kann er weiter verwendet werden. Einen FDC vom Typ 00-02 löten Sie bitte ganz vorsichtig aus. Für diesen Fall sollten Sie den Platinenvorschlag 2 verwenden. Dazu ein Tip vom praxiserfahrenen Entlöter: besorgen Sie sich in einer Apotheke eine Spritzennadel vom Typ ‘Sterikan Nr.1, 0.9 mm’, schleifen Sie die Spitze vorsichtig glatt, und weiten Sie die verengte Nadel mit einer Stecknadelspitze auf. Diese Spritzennadel schieben Sie über den auszulötenden Pin und erwärmen mit dem Lötkolben. Sobald das Zinn flüssig ist, schieben Sie die Nadel mit einer leicht drehenden Bewegung über den Pin und drehen solange, bis das Zinn wieder fest ist, oder Sie nehmen eine Entlötpumpe zuhilfe. Mit etwas Glück ist der Pin dann schon frei, und der IC kann leicht aus der Platine herausgehoben werden. Es empfiehlt sich, dem FDC-Typ PH 00-02 einen Kühlkörper zu spendieren. Am PH 02-02 sollten Sie, falls Sie die Miniplatine nach Vorschlag 1 verwenden, vorsichtig den Pin 18 auslöten und gegen den Rest der Platine isolieren (z.B. Hochbiegen!). Danach setzen Sie eine 28polige IC-Fassung auf den Chip und löten diese vorsichtig fest (was den Emulatoren recht ist, ist dem FDC schon lange billig). In diese Fassung stek-ken Sie das Flachbandkabel, das von der Logikplatine kommt. Sollten Sie den FDC ganz ausgelötet haben und die Platine nach Vorschlag 2 verwenden, löten Sie bitte einen Sockel an die Stelle, an welcher der FDC vorher saß. Der restliche Anschluß erfolgt analog (Pin 18 muß natürlich nicht mehr hochgebogen werden!).

Platinenvorschlag 1
Bestückungsseite für Platine 1
Bestückungsseite bei Platine 2

Am Soundchip sollten Sie vorsichtig die Pins 19,20 und 21 auslöten und hochbiegen. Diese Anschlüsse führen Sie mittels isolierten Drähten (Litze ist hier ausnahmsweise mal besser als Schaltdraht) zu den entsprechenden Eingängen (IN) auf der Logikplatine (20=DS0 /19=DS 1 / 21 =SSL). Die dazugehörigen OUT -Leitungen führen Sie zu den Lötlö-chem der Pins und verlöten sie dort. Sollten Sie bei dieser Operation den Soundchip tatsächlich durch Überhitzen in die ewigen Bit-Gründe schicken: man kann anstelle des teuren, schwer erhältlichen YM-2149 (ca. 50 DM) den preislich günstigeren und fast überall erhältlichen A Y-3-8910 (ca. 15 DM) einsetzen. Die beiden Chips sind in Programmierung und Anschlußfolge völlig kompatibel. Sollten Sie auf die Pufferung der Select-Signale verzichten können, lassen Sie einfach den IC vom Typ 7407 samt Fassung unbe-stückt. In diesem Fall löten Sie auch bitte nur die beiden OUT-Leitungen DSO und DS1 an die entsprechenden Pins des Soundchips. Dadurch reduziert sich die Anzahl der anzuschließenden Leitungen von max. 9 auf max. 5.

Bezüglich der Änderung der Step-Rate gilt das bereits in Heft 1/1990 dieser Zeitschrift Gesagte: HD-Disketten sollten als erstes Programm im Autoordner die Stepratenum-schaltung auf 6 ms haben. Für die Hardware gilt das Elektronikergesetz: Lieber einmal zu oft die ganze Schaltung und die Anschlüsse kontrollieren, als nachher einen teuren Chip zerstören! Also: Immer wieder kontrollieren!!!

Die hier vorgestellte Schaltung haben wir seit einigen Monaten im Einsatz. Als Laufwerke konnten wir bisher nur TEAC FD 55 GFR und TEAC FD 235 HF testen. Die Schaltung wurdc.bis jetzt in Rechnern der Typen 520+, 1040, Mega 2 und Mega 4 getestet und hat in keinem der Rechner Probleme bereitet. Mit Hyperformat 3.26 lassen sich auf einer 3.5"-HD-Diskette bequem 1.7 MB unterbringen! Wer’s unbedingt farbig möchte, kann ja mal mit Colour-HD-Disketten arbeiten. Wir haben es zwar nicht getestet, aber auf die Farben Weiß, Rot oder Hellgelb sollte die Elektronik eigentlich auch ansprechen. Wer diesbezüglich Erfahrungen hat oder mit der Schaltung macht, soll mir diese bitte mitteilen.

Noch ein Wort zur Platinenherstellung: die abgedruckten Layouts sind im Maßstab 1:1. Die Seite mit den Layouts kopieren Sie sich bitte mittels eines guten (!) Fotokopierers auf eine Folie. Bitte kontrollieren Sie, ob die Kopie auf der Folie größengleich ist mit der Vorlage. Falls die Kopie nicht satt deckend sein sollte, kann man die entsprechenden Stellen mit einem EDDING-Tuschestift nachdecken. Diese Folie ist dann als Vorlage für eine fotobeschichtete Platine verwendbar.

Falls Sie noch Fragen haben oder sich den Einbau nicht selbst Zutrauen, sollten Sie sich mit mir in Verbindung setzen. Die Kosten für den Einbau belaufen sich auf DM 50.-, egal, wie lange es dauert (meistens 2 Stunden). Bevor ich’s vergesse: die hier vorgestellte Schaltung und das Prinzip der 5.25"-HD-Erkennung und -Umschaltung dürfen zwar für private Zwecke nachgebaut, nicht jedoch durch eine Firma oder Privatpersonen kommerziell genutzt werden!!!

Hans-Peter Dewald

Bezugsquelle für den FDC und den AY:

Simons-Electronic GmbH Meisenweg 4 Postfach 2254 W-5012 Bedburg

Platinenvorschlag 2

Stückliste (HD-Laufwerk m. Erkennung)

1 CNY 70
1 74LS74
1 74LS55
1 74LS04
1 74LS07
1 74HC4051
1 16MHz-TTL-Quarzoszillator
4 IC-Fassungen 14-Pin m. Kondensator
1 IC-Fassung 16-Pin m. Kondensator 2 IC-Fassungen 28-Pin
2 DIL-Stecker 28-Pin
4 3,3 kΩ
1 150 Ω
1 12 kΩ

1 DIP-Switch 4

20poliges Flachbandkabel

HD-Laufwerke am Mega-STE

Mittlerweile werden für die klassischen STs, wie 260, 520 und 1040 ST sowie die Mega STs verschiedene Module angeboten, die es ermöglichen, HD-Laufwerke mit 1,44 MByte Kapazität zu verwenden. Für die neuen Mega STEs sind solche Produkte jedoch leider noch rar.

Der Grund hierfür ist wohl auch darin zu suchen, daß anfangs allgemein die Meinung vorherrschte, es sei möglich, HD-Laufwerke ohne Änderungen an der Hardware direkt anzuschließen (siehe auch Quicktips Hefte 7/8 und 9/91).

Hardware-Fehler

Vermutlich aufgrund eines Fehlers in der Mega-STE-Hardware, funktioniert der HD-Betrieb leider nicht wie vorgesehen. Die Betriebssystem-Software jedoch ist schon auf den HD-Betrieb ausgelegt und unterstützt alle Funktionen ordnungsgemäß. Unser Ziel war es nun, diesen Fehler durch einen kleinen Umbau im Rechner möglichst ohne viel Aufwand zu beheben. So entstand ein Modul, das einfach im Rechner aufgesteckt wird und keinerlei Löten, Sägen oder Bohren am Rechner selbst erfordert. Das ist schon deshalb wichtig, weil solche Eingriffe in den Rechner die meist noch laufende Garantie zum Erlöschen bringen. In der hier beschriebenen Version ist das Modul in der Lage, sowohl ein internes als auch externes HD-Laufwerk zu erkennen und anzusteuem. Eine zusätzliche Treiber-Software ist aufgrund der erweiterten Betriebssystemfunktionen nicht erforderlich. Es muß lediglich ein DIP-Schalter im Rechner umgelegt werden (DIPS.CPX aus Heft 9/91 tut’s auch!).

Das Prinzip

Aufgabe des HD-Moduls ist es, bei Zugriffen auf HD-Disketten den Takt des Floppycontrollers von 8 MHz auf 16 MHz umzuschalten. Durch den Betrieb mit 16 MHz wird der Floppycontroller etwas wärmer als sonst. Ein Dauertest hat leider gezeigt, daß es nach mehreren Stunden ununterbrochener Zugriffe zu Lesefehlern kommen kann (Überhitzung). Diese Situation ist aber in der Praxis absolut irrelevant (wenn man ein Auto ständig im ersten Gang fährt, überhitzt sich der Motor auch, aber wer macht das schon?), dürfte also selbst bei Backups von 100-Megabyte-Festplatten keine Probleme aufwerfen, denn sobald der Floppycontroller sich wieder etwas abgekühlt hat, funktioniert alles einwandfrei. In der alltäglichen Anwendung ist durch ständige Betriebspausen (z.B. Disketten Wechsel) ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet.

Wer Probleme haben sollte, kann sich jedoch ein flaches Kühlblech (am besten aus dünnen Kupferblech), das die überschüssige Wärme ableitet, anfertigen und mit Wärmeleitpaste auf dem Floppycontroller anbringen. Das Blech sollte auf jeden Fall, z.B. mit einer selbstklebenden Folie, im Bereich unter dem Hostadapter isoliert werden, da es sonst zu Kurzschlüssen mit Pins auf der Host-Adapterplatine kommen kann.

Stückliste

(HD-Laufwerk für Mega-STE)

OSC1 Quarzoszillator 16.000 MHz

C1 Plattenkondensator 220 nF

R1-R5 Widerstand 1 kn

IC1 GAL16V8

J1 Pfostenbuchse 34 Pol
J2 Pfostenleiste 34 Pol
J3 Pfostenbuchse 3 Pol
J4 Pfostenleiste 3 Pol

2 kleine Prüfspitzen

ca. 25 cm Litze

Der Floppycontroller

GAL-Gleichungen:

%ID mstehd01

%TYP gal16v8

%PINS Takt cl16 nc !s0 !s1 hd0 hd1 nc nc GND OE nc nc nc hd cl8 out nc nc VCC

%LOGIC cl8 <- !cl8;

hd  = s0 * hd0 
    + s1 * hd1;

out = hd * cl16 
    + !hd * cl8;

%END

Impulsdiagramm des Teilers im Gal

Der Aufbau

Das HD-Modul wird auf einer L-förmigen Platine aufgebaut, die ihren Platz auf dem internen Floppy-Bus und auf der Jumper-Leiste W401 im Mega STE findet. Es handelt sich im Prinzip um einen Zwischenstecker, der die Signale auf dem internen Floppy-Bus durchschleift und zum Teil anzapft. Über eine Abgreifklemme wird das Modul mit +5V versorgt, eine andere Abgreif klemme stellt die neue Taktversorgung des Floppycontrollers an Pin 18 sicher (Bild 1). Dafür müssen jedoch der Floppycontroller aus seinem Sockel gehoben und Pin 18 hochgebogen werden.

Um den Systemtakt nicht unnötig zu belasten, verfügt das Modul über eine eigene Taktversorgung durch einen 16,000-MHz-Quarzoszillator. Die notwendige Umschaltlogik sowie der Frequenzteiler von 16 MHz auf 8 MHz wurden in einem GAL realisiert (Bild 3). Theoretisch wäre auch ein Aufbau aus diskreten TTL-Bausteinen möglich gewesen (Bild 4). Die eher beengten Platzverhältnisse im Mega-STE ließen jedoch keinen Raum für die benötigten B auteile. Zusätzlich finden sich auf der Platine noch fünf Pullup-Widerstände, die eventuell nicht beschalteten Eingängen definierte Pegel geben, sowie ein Kondensator zum Glätten der Versorgungsspannung.

Ans Eingemachte

Notwendig für die Realisierung der Umschaltung sind im wesentlichen die Signale DriveSelect0 (DS0) und DriveSelect1 (DS1) sowie je ein HD-Signal (HD0 und HD 1) von jedem der angeschlossenen HD-Laufwerke. Natürlich müssen auch je ein 16-MHz- und 8-MHz-Takt (CL16 und CL8) zur Verfügung stehen. Die Signale DS0 und DS1 werden am internen Floppy-Bus abgenommen. Das Signal HD0 steht an Pin 2 des Flachbandkabels der internen Floppy zur Verfügung. Anders ist es jedoch bei HD1. Dieses Signal wird von herkömmlichen HD-Modulen über eine, ins Rechnergehäuse zusätzlich eingebaute, Buchse eingespeist. Dies ist zwar bei dem hier vorgestellten Modul auch möglich, erscheint aber wegen der notwendigen Beschädigung des Rechnergehäuses als wenig ratsam. Bereits vorhandene Laufwerke, die nach diesem Prinzip angeschlossen werden, können so aber weiter Verwendung finden. Beim Studium der Schaltpläne des Mega STE fällt auf, daß der eigentlich für Laufwerk B vorgesehene Pin 6 an der externen Floppy-Buchse über den Jumper W401 und einen Pullup-Widerstand auf +5 V gezogen wird. Da das hier beschriebene Modul sowieso diese Jumper-Leiste als Stütze verwendet (warum auch nicht?), lag die Idee nahe, das HD1-Signal über diesen Pin einzuleiten. Diese Lösung ermöglicht es, eine externe HD-Floppy ohne großen Aufwand an den Mega STE anzuschließen. Es muß lediglich im Laufwerk der Pin 2 des Shugart-Busses auf den Pin 6 am Floppy-Stecker gelegt werden.

Dabei ist zu beachten, daß eine so umgerüstete Floppy auf keinen Fall mehr an „normale“ STs angeschlossen werden darf, es kann unter Umständen zur Zerstörung des Soundchips kommen!

Der Schaltplan des HD-Moduls
Das HD-Modul in TTL-Logik

Alles eGAL

Wie oben bereits erwähnt, wird die komplette Logik in einem Gal 16V8 realisiert.

Die abgedruckten Logikgleichungen sind für den Compiler des MAXON-GAL-Prommers gedacht, sollten aber leicht an andere Compiler anzupassen sein. Am schwierigsten zu verstehen ist die erste Gleichung. Hier handelt es sich um einen einfachen Frequenzteiler. Er teilt die an „Takt“ anliegende Frequenz von 16 MHZ durch zwei. Das Ergebnis ist ein sauberer 8-MHz-Takt. Der Trick hierbei ist, daß der Ausgang CL8 als Registerausgang definiert ist (<- statt =). Ein Registerausgang ändert seinen Zustand nur, wenn am Takteingang ein HIGH anliegt. Er ändert hier also jeden Taktzyklus seinen Zustand (siehe Bild 2). In der nächsten Gleichung wird berechnet, ob ein HD-Zugriff vorliegt oder nicht. Die letzte Gleichung verknüpft das Ergebnis so, daß am Ausgang entweder 16 MHz oder 8 MHz ankommen.

Die Anschlußbelegung des GAL’s

Der Zusammenbau

Alle Bauteile auf der Platine mit Ausnahme der 34- und 3poligen Pfostenbuchsen werden auf der Oberseite eingelötet, die fünf Widerstände stehend. Beim Bestücken der Platine ist genau auf die hier angegebene Reihenfolge zu achten! Als erstes wird das GAL (oder ein Sockel dafür) eingelötet, dann der Kondensator, die Widerstände und der Quarzoszillator. Es folgen die beiden Pfostenbuchsen auf der Unterseite der Platine. Hierbei muß man auf genauen Sitz der Bauteile achten. Dann wird die Pfostenleiste auf der Oberseite aufgelötet. Zuletzt lötet man die beiden Kabel mit den Prüfspitzen an.

Der Einbau

Man benötigt folgendes Werkzeug: einen Kreuzschlitzschraubendreher, eine Flachzange (klein) und ein IC-Aushebewerkzeug (falls vorhanden). Führen Sie den Einbau in folgenden Schritten durch:

  1. Schalten Sie Ihren Computer aus und entfernen Sie alle Anschlußkabel von Ihrem Mega-STE.
  2. Drehen sie den Rechner auf den Rücken.
  3. Entfernen Sie die Kreutzschlitzschraube, die das Festplattengehäuse fixiert. Die Festplatte läßt sich jetzt herausnehmen.
  4. Drehen Sie den Rechner vorsichtig wieder um. Halten Sie dabei die Festplatte gut fest.
  5. Heben Sie die Festplatte vorsichtig heraus, und entfernen Sie die Kabel.
  6. Lösen Sie die Schraube, mit der der Host-Adapter befestigt ist und entfernen Sie den Host-Adapter.
  7. Entfernen Sie das Flachbandkabel, das rechts auf die Hauptplatine führt. Dies ist das Floppy-Kabel.
  8. Entfernen Sie mit der Flachzange den Jumper W401 (nahe dem Floppy-Stecker).
  9. Nehmen Sie das HD-Modul so in die Hand, daß Sie die Schrift rechts in der Ecke auf der Platine lesen können.
  10. Stecken Sie das Floppy-Kabel aus 7. so auf das HD-Modul, daß die rot oder blau markierte Ader links liegt.
  11. Nehmen Sie den Jumper aus 8. und stecken Sie ihn so auf die 5polige Stiftreihe des HD-Moduls, daß der 2. und 3. Pin von vorne verbunden sind.
  12. Stecken Sie das HD-Modul auf die Hauptplatine: Dazu setzen Sie die rechte Buchse auf die in 7. freigewordene Stiftleiste auf. Drücken Sie das HD-Modul vorsichtig an. Setzen Sie die linke Buchse auf die in 8. freigewordene dreipolige Stiftleiste auf (W401). Stecken Sie die Platine erst jetzt ganz auf.
  13. Nun klemmen Sie die rote Prüfspitze an den Pin des Kondensators C704 (rechts neben den 2 oder 4 schräg ineinander geschachtelten Simm-Modulen), der zur Rückseite des Rechners zeigt.
  14. Heben Sie vorsichtig den Floppycontroller U405 (Aufschrift WD 1772) aus seinem Sockel. Biegen Sie Pin 18 vorsichtig nach oben (Bild 1).
  15. Setzen Sie diesen IC vorsichtig wieder in den Sockel. Achten Sie darauf, daß kein anderes Beinchen verbogen wird und daß die Kerbe auf dem IC nach links zeigt.
  16. Klemmen Sie die schwarze Prüfspitze an den herausgebogenen Pin.
  17. Setzen Sie die Controller-Platine wieder ein, und schrauben Sie diese fest.
  18. Schalten Sie DIP-Schalter 7 (U701) auf ON/Ein.
  19. Sollten Sie ein internes HD-Laufwerk einbauen wollen, so tun Sie dies jetzt. Das HD-Signal muß am Shugart-Bus-Pin 2 anliegen.
  20. Sollten Sie ein externes Fremd-HD-Laufwerk anschließen wollen, so setzen Sie den Jumper aus 9. auf dem HD-Modul einen Pin weiter nach vorne, so daß Pin 1 und 2 kurzgeschlossen werden. An Pin 3 legen Sie nun das externe HD-Signal.
  21. Stecken Sie jetzt die Spannungsversorgung und das Flachbandkabel an der Festplatte wieder ein.
  22. Setzen Sie die Festplatte ins Gehäuse zurück.
  23. Drehen Sie den Rechner vorsichtig auf den Rücken. Halten Sie dabei die Festplatte gut fest. Befestigen Sie die Schraube aus 3.,und drehen Sie den Rechner vorsichtig wieder um.
  24. Der Einbau ist damit beendet. Schließen Sie alle Kabel wieder an.
  25. Wenn Sie das vollsteckbare, externe HD-Laufwerk verwenden, so brauchen Sie dies nur an die normale Floppy-Buchse anzustecken. Das HD-Signal wird über DS1 (Pin 6) eingespeist. Es ist dann kein weiterer Stek-ker notwendig.

Bitte beachten Sie, daß Sie durch das Öffnen Ihres Rechners unter Umständen Ihre Garantie verlieren können.

Wer nicht die Möglichkeit hat, doppelseitige Platinen zu ätzen, oder sich aus anderen Gründen davor scheut, die Platine selbst aufzubauen, kann auch von den Autoren fertig aufgebaute und geprüfte HD-Module (79,-) oder eine Platine mit programmiertem GAL (39,-) sowie anschlußfertige TEAC-HD-Laufwerke im grauen Metallgehäuse mit Steckernetzteil (249,-) beziehen. Zum Schluß noch der obligatorische Hinweis, daß alle hier vorgestellten Schaltungen, Platinen-Layouts und GAL-Gleichungen lediglich für die private Anwendung bestimmt sind. Eine gewerbliche Nutzung in irgendeiner Form ist nur nach Rücksprache mit den Autoren zulässig.

Christian Gogoll & Jochen Groppe Am Inzeifeld 7 W-4100 Duisburg 11



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