使用音圈激勵器的磁碟驅動器中產生聲音信號的技術的製作方法

2023-10-24 03:13:07

專利名稱：使用音圈激勵器的磁碟驅動器中產生聲音信號的技術的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及指示磁碟驅動器狀態的裝置，特別涉及在磁碟驅動器中利用音圈激勵器來產生指示磁碟驅動狀態的可聽聲音的領域。
很多先前磁碟驅動器使用某些種類的狀態指示器將有關磁碟驅動器操作狀態的信息提供給磁碟驅動器用戶。這些狀態指示器常常是自然可見的，包括一個或多個發光二極體，用來指示磁碟驅動器操作狀態(如空載，尋跡，讀或寫)及磁碟驅動器狀態(如，不正常軸速，壞盤鎖定，驅動器門未關)。
雖然最近幾代的固定磁碟驅動器經常取消這些狀態指示器，移動的磁碟驅動器系統繼續將獨立於主機系統的狀態信息提供給它們的用戶，這種系統的盒式驅動器的移動特點使用戶的反饋是有價值的和重要的。
因為磁碟驅動器以越來越小的形狀參數來製造，所以，可視指示器的可能空間已經變得越來越小，磁碟驅動器工業的趨勢已經轉向降低元器件的外形尺寸和製造成本。具有很小形狀參數如1.8英寸的PCMCIA盒式驅動器常常放置在主機外殼內，用戶不太容易看見傳統的可視狀態指示器，因此，很有必要開發可取代傳統的可視狀態指示器的替換的指示器技術。
本發明的一個目的是提供一種不通過可視信號來傳送有關磁碟驅動器狀態的信息的磁碟驅動指示器。
本發明的另一個目的是提供一種通過產生聲音信號來通知用戶磁碟驅動狀態的磁碟驅動狀態指示器。
本發明的再一目的是提供一種使用磁碟驅動器的音圈激勵器和磁頭臂部件來產生一系列可聽聲音來傳送有關磁碟驅動器的狀態信息的磁碟驅動指示器。
本發明的各種目的由一個磁碟驅動裝置實現，在該裝置中，控制通過磁碟驅動器的音圈器中的電流使磁頭臂部件發出可聽聲音。音圈激勵器的主要功能包括移動磁碟驅動器讀/寫頭通過磁碟表面並且將磁頭縫隙固定在預定的終點磁跡位置。音圈激勵器的運動是在音圈中的電流的順序功能。
正如其名稱所表示的，音圈激勵器能夠在寬的高頻範圍內產生可聽聲音。儘管在短的尋跡持續時間中可以發出大量音頻信號，但是，在正常磁碟驅動操作狀態下從音圈激勵器中不會發出明顯的可聽聲音。這是因為在重複的尋跡中音圈聲音波形是處於短持續時間和低負載周期，產生低頻和低平均振幅的聲音信號。傳統的尋跡算法也試圖減小從音圈中發出的聲音噪聲。
如果音圈激勵器作為一個聲音揚聲器，那麼，磁碟驅動器用戶能聽見音圈產生的聲音波形。在音圈激勵器放置在停靠位置期間，當一個大振幅電流波形輸入音圈時更產生了可聽聲音的波形，音圈激勵器處在停靠在位置時的頻率響應特性和不處在停靠位置時的頻率響應特性有很大的不同，調整停靠位置時的音圈激勵器的頻率特性也就是允許進行激勵器聲音特性的優化。在使用電流波形時通過將音圈激勵器強制移動一個很小的距離來避免音圈激勵器移過磁碟表面及損壞讀/寫頭和介質。
通過這種方法，音圈激勵器作為一個聲音揚聲器，可以製造為發出從簡單聲音(由方波電流調製產生)到複雜語音波形的任何聲音波形。通常這種方法產生的聲音波形能作為磁碟驅動狀態的指示器(如，磁碟驅動器加載，加速轉動，驅動準備好，取出磁碟請求，減速轉動)及需要用戶幹涉的錯誤狀態的報警。
下面參考實現本發明的最佳的模式，本發明的各種特點，目的和優點將會變得更加顯而易見。其中有關的附圖為

圖1A-1C是描述使用本發明的磁碟驅動裝置的音圈激勵器和磁頭臂部件。
圖2是1A-1C中的磁頭臂部件的處於停靠位置的讀/寫頭的截面外形。
圖3A是描述根據本發明輸入電流到音圈激勵器振動讀/寫頭而產生的聲音波形。
圖3B是描述為產生圖3A的聲音波形而輸入音圈激勵器的電流波形。
圖4表示使用本發明的可用聲音傳送的不同類型的狀態信息的圖表。
圖5是使用本發明的磁碟驅動裝置的微處理器和音圈激勵器的電路圖。
圖6A和6B是根據本發明為產生聲音波形而控制音圈激勵器的電流的算法的流程圖，和圖7是在圖6A和6B的算法中用來產生聲音的微處理器的子程序的流程圖。
本發明可併入一種具有音圈激勵器的可移動的盒式磁碟驅動裝置中，該音圈激勵器公開在申請號為NO.08/097,511申請日為1993年7月23號的共同申請中，該申請文件的權利已經轉讓給本發明的代理人。雖然這裡充分公開了申請文件NO.08/097,511，但它仍可作為參考。
首先參閱附圖1A-1C，圖中描述的是磁碟驅動器中與本發明有關的部分。磁碟驅動器10包括一個支撐音圈馬達(VCM)14的基座12。一個磁頭臂部件16用樞軸聯於基座12上，使其能在音圈馬達14的驅動下繞軸心18旋轉，這樣磁頭臂部件16可以在已被放入磁碟驅動器的磁碟盒(未示出)中的磁碟20的表面移動。磁頭臂部件包括一個裝有上彈簧片24和下彈簧片26的分叉臂結構22。上加載梁28和下加載梁30被分別固定在上彈簧片24和下彈簧片26中。萬向支架32，34分別安裝在位於彈簧片自由端的傳感器或讀/寫頭36，38上。
在正常的磁碟驅動功率衰減情況下，磁頭臂部件16的上，下加載梁28，30放在磁頭停靠臺40上，當磁碟驅動功率增加並且磁碟驅動器開始讀和寫操作時，音圈馬達14使磁頭臂部件16如圖1C所示旋轉，這時上下加載梁28，30滑出磁頭停靠臺40並且讀/寫磁頭36和38加載到磁碟20上。隨後磁頭臂部件16能在音圈馬達14作用下自磁碟20移回並且上下加載梁28，30將轉向磁頭停靠臺40以停放讀/寫頭，如圖1-B所示。
現在參閱附圖2，在此將更詳細描述磁頭停靠臺40。磁頭停靠臺40被適當的緊固件固定到磁碟驅動器10的基座12的點42處。從基座伸出的銷釘聯於磁頭停靠臺40的槽46中，磁頭的上加載表面48及下加載表面50分別和上加載梁28及下加載梁30相聯。在本發明的一個優選實施例中，上下磁頭加載表面48、50分別終結到停靠脊52和54，以大約2.74℃向下傾斜伸出，在磁頭臂部件16充分移回到磁頭停靠臺40的位置時，停靠脊52支撐下加載梁28，使其定位在萬向支架36和讀/寫頭36連接的位置。而停靠脊54支撐下加載梁30，使其定位在方向支撐34和讀/寫頭38連接的位置。在共同申請文件No.08/097,511中描述了磁頭加載和進行操作的詳細情況。
這裡應該注意，本發明涉及通過音圈馬達和磁頭臂部件16產生聲音信號，此時磁頭臂部件16處在完全移回的位置，上下加載梁28，30分別停靠在磁頭停靠臺40的停靠脊52，54的停靠位置上。
下面描述產生可聽聲音的音圈激勵器的工作過程。在本發明的一個優選實施例中，使用表示一個四位二進位碼的一組四次簧音指示磁碟驅動器的錯誤狀態，這些二進位碼表示特定的錯誤狀態，每一次簧音不是高音調就是低音調，分別表示二進位中的1或0，每次簧音的長度是由硬體設定的一個常值，附圖3A和3B表為tbeep。除了序列中的最後一次簧音，在每次簧音之後和下次簧音開始之間插入一個固定的延遲(停頓)持續時間，在附圖3A中表示為toff。
當磁頭臂部件16最初處於附圖2中的停靠位置時，硬體輸入VCM14一個附圖3B所示的電流流形來產生一次簧音，所輸入的電流振幅為DAC常量，在本發明的這個優選實施例中，一個中間VCM的DAC值為零，大於零的值通過VCM在磁頭臂部件16上產生壓力指向磁碟驅動器的內徑，小於零的值產生指向外徑的力。在附圖3B所示的矩形波的任一周期內，正相持續時間和負相持續時間各佔一半，這在附圖3B中表示為半周期τ，對於低音調簧音，τ是硬體設定的常值，而對於高音調的簧音，τ要短些但仍為一個常值。
當正相電流通過VCM時，驅動上下加載梁28，30和相連的簧片24，26從停靠脊52，54處沿傾斜的磁頭加載表面48，50下至磁碟20中，當負相電流通過VCM時，驅動上下加載梁28，30沿傾斜的磁頭加載表面48，50向上回到它們的處於停靠脊52，54上的停靠位置。加載梁28，30沿磁頭加載表面48，50的前後快速移動和停靠脊52，54一起產生可聽聲音，如附圖3B所示，負相電流振幅大於正相電流振幅，這就保證在音調-產生操作中，讀/寫頭36，38從不離開磁頭停靠臺40到達磁碟20的表面，從而避免損壞磁碟和磁頭。
附圖4表示本發明的優選實施例的磁碟驅動器狀態/錯誤情況。假定現在出現錯誤狀態數字1，這需要由順序為L，L，L，H的代碼產生一個四組簧音，其中L表示低音調，H表示高音調。在這個例子中，產生如上所述的第一個低音調簧音之後，硬體輸入零電流到VCM14保持磁頭臂部件16的上下加載梁28，30處於它們在磁頭停靠夾40的停靠脊52，54上的停靠位置，從而不產生音調。對於錯誤狀態數字1，序列中的第二個簧音是一個低音調簧音，第三個為低音調，最後一個，第4個為高音調，如上所述，每一個簧音之間的延遲toff是一個常量。在序旬中的最後一個簧音發出聲音之後，硬體不使VCM動作，從而不產生音調。
附圖5是完成本發明的磁碟驅動器所需的電子部分的電路圖。電子部分包括一個執行將在下面描述的產生DAC值算法的微處理器100，DAC值用於產生從微處理器100輸出經緩衝器102和104到VCM驅動器106的輸出電壓。在本發明的優選實施例中，VCM驅動器16是一個由philips製造的VCM和主軸馬達，VCM驅動器106的輸出包括附圖3B的電流波形，這種是流波形通過VCM14的VCM線圈108產生可聽聲音，門電路110和VCM線圈電路相連接，當從磁碟移回讀/寫頭的命令開始時，一個執行從驅動器上移走VCM線圈的控制信號驅動該門電路。
現在參閱附圖6A，6B和7，將描述優選實施例的控制音調產生的軟體算法。微處理器100用於實現優選實施例的算法，首先描述附圖6A和6B所示的主子程序FALL-TONES，在步驟200，移位寄存器A被賦給指示磁碟驅動器狀態的特定的錯誤碼，然後，在步驟201，寄存器A的內容和OFH進行與運算，結果存儲在寄存器A，通過寄存器A的內容在步驟202中進行判斷，如果寄存器A的內容為0，那麼步驟200中賦給寄存器A的錯誤碼為0，並且退出算法，如果不是0，那麼轉向步驟203，接通VCM驅動器106並且設置為高增益為聲音產生作準備，並接通DAC的參考電壓，在步驟204中寄存器A的內容被左移四位。
其次，在步驟205中寄存器C被賦給表示錯誤碼的位數長度的值4，然後，在步驟206，寄存器RP5被賦給表示低音調的半周期值即τ。在優選實施例中採用值AFOHL十進位為2800)，大約為1.4ms，其中每一單元為0.5μs，因為在本實施例中半周期為1.4ms，所以低音調頻率是1/(2*RP5)＝357Hz。
下面在步驟207中，寄存器A左移一位，使錯誤碼的最有效位為進位位，在步驟208中測試進位位，如果進位位為0，那麼對於這個特定的錯碼位簧音為低音調並轉向下一步驟210，如果進位位不是0，簧音為高音調並轉向下一步驟209。在步驟209中RP5再次賦給高音調的半周期值，在本實施例中，這個值為44CM1100十進位，大約為0.55ms，這樣高音調的頻率為909HZ。在步驟201，寄存器B賦給值1表示本發明的每一錯碼位的簧音數目。
現在參閱附圖6B，在步驟211中，寄存器RP6被賦給表示tbeep的值，在本實施例中十進位20,000即0.16S，然後，在步驟212，寄存器RP4被賦給表示簧音之間持續時間即toff值，在本實施例中為OFFFH(十進位65535)即大約0.52S，在步驟213中，包含錯碼位保持值的寄存器A的內容被推入堆棧為以後進入程序VCM-BEEP作存儲準備，在步驟214中執行VCM-BEEP。
現在參閱附圖7，詳細描述子程序VCM-BEEP的工作過程以實現邏輯流程，在步驟300中，工作的寄存器A被賦給值為tbeep的寄存器RP6的內容(參考上面步驟211)，然後在步驟301中，TIMER-DONE標誌設備為FALSE並且一個定時長度為RP6的定時器開始計時，完成這個定時過程之後，TRUE-DONE標誌將為TRUE，接著在步驟302中，寄存器A現在被賦給電流DAC常量(040H)，此值由子程序DAC-OUT寫到DAC使一個正相電流通過VCM，在步驟303，首先清零一分離的定時器TMO，然後設定為運行，其次在步驟304，寄存器A被賦值寄存器RP5的內容，即產生特定音調的半周期值即τ，同時定時器TMO工作，在步驟305中，將其值和寄存器A中的值進行比較，如果TMO仍不等於A，那麼在定時器繼續工作的情況下，程序循環回步驟304進行再次比較，當TMO等於A時，這表明正相位電流通過VCM14結束，然而這個相位持續了一個長度為τ的時間。
接著到步驟306，TIMER-DONE標誌，判斷是否完成長度為RP6的定時，如果是這樣，TIMER-DONE標誌設為TRVE，這表明簧音結束，下一步執行步驟311，如果不是這樣，TIMER-DONW標誌仍為FALSE，進行到步驟307，在步驟307中，寄存器A被賦給負相電流DAC值(-7FH)，此值寫到DAC使一個負相電流通過VCM，在步驟308中，再次清零一個分離的定時器TMO，將其設置為運行，在步驟309中，寄存器A被賦給寄存器RP5的內容，在定時器TMO運行情況下，在步驟310中，將其和A的值進行比較，如果TMO不等於A，程序循環回到步驟309，在這裡，RP5再次賦值到A並且再次進行比較，注意正相的長度和負相的長度是相同的，即τ，在步驟310中，當TMO等於A時，表明負相電流結束，此時，一個完整的負相和正相周期電流已經通過VCM，程序循環至步驟302，開始一個新的周期。
現在轉到步驟306，完成產生簧音所需的電流波形周期後，將達到一個點，此時具有步驟301中RP6長度的自由運轉定時器最終衰減並使TIMER-DONE標誌為TRUE。簧音接著停止並且輸入零電流到VCM14從而不再發出聲音，這是在步驟311中完成的，接著，在步驟312中，寄存器A被賦給寄存器RP4的內容，即toff值。在步驟313中，標誌TIME-DCNE被設定為FALSE並且將長度為RP4的內容的定時器設定為運轉，當這個定時器運轉結束時，TIMER-DONE標誌設定為TRUE，在此之前，步驟314持續檢測該標誌值，當TIMER-DONE是TRUE時，轉到步驟315。在步驟315中，包含每一錯碼位所發簧音數目的寄存器B中的值的減1，在優選實施例中，寄存器B初始值設為1(見上面步驟210)，在第一次執行步驟316時，它的值將為零，並且退出該子程序。然而，本發明可選擇其他實施例使寄存器B的初值大於1。在這些情況中，第一次執行完步驟316後，寄存器中的值將不為零，程序將循環至子程序開頭的步驟300，這樣對同一錯碼位仍有多次簧音。
再參閱附圖6B，當程序退出VCM-BEEP後，到達步驟215，在這一步，保存的錯碼位被從堆棧推出並存於寄存器A中，在步驟216中，包含錯碼位數的寄存器C的值被減1。在步驟217中，檢測寄存器C的值，如果該值不為零，那麼要處理更多的錯碼位並且程序返回，繼續執行圖6A所示步驟206。如果寄存器C的值為零，那麼在步驟218中，VCM驅動器設定為低增益並且不能動作，切斷參考電壓。
本領域一般技術人員不難從上面的描述中看出，tbeep音調(tonepitch)和toff等參數可以很容易地修改。雖然在本發明的優選實施例中，每一錯碼有4位，但很明顯可以用更多的位，並且如果要用更複雜的錯碼，每一位的簧音數目也能改變。還可以選擇其他的錯誤序列，由於VCM14可以製造為輸出任意聲音波形，因此可以產生包括說話在內的其他複雜波形，例如，能夠製造發出產品商標或名稱的音圈。
本發明已經以優選實施例形式公開。儘管在不離開本發明的範圍和主題情況下，可以對本文公開的聲音狀態指示器進行修改，包括對可移動的磁碟驅動器，本領域的普通技術人員可以將其應用於固定的磁碟驅動器，但是，這些修改均被認為是包括在權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種用於指示磁碟驅動器狀態的方法，該磁碟驅動器在讀和寫操作時，通過一個音圈驅動激勵器使支持至少一個讀/寫換能頭處在磁介質表面上方的裝置移動，所述的方法包括步驟移動磁頭到和磁介質鄰接的位置；和輸入處在音頻範圍內的不同形式的電流到音圈激勵器使其在支持換能頭裝置上產生一個相應運動，所述運動用於產生指示磁碟驅動器狀態信號的可聽聲音。
全文摘要
一種通過聲音信號指示磁碟驅動器操作狀態的方法。在磁碟驅動器中，控制通過音圈激勵器的電流波形使磁頭臂部件運動，從而發出聲音指示磁碟驅動器的狀態，一個包括微處理器的電路產生通過音圈激勵器的電流波形並且完成控制聲音產生的算法。
文檔編號G11B33/00GK1138198SQ9610430
公開日1996年12月18日 申請日期1996年1月16日 優先權日1995年1月13日
發明者D·M·杜盧因 申請人:希奎斯特技術有限公司