Железо - CD-ROM - устройство и хитрости подключения.

        Беседы о CD
   CD-ROM - очень капризное устройство.Ма─
ло того, что оно не вполне документировано 
(впрочем,и в том,что документировано,можно 
утонуть) - разные модели весьма отличаются 
программно друг от друга.Наибольший опыт в 
данном вопросе приобрёл Budder (Константин 
Зайцев), который опробовал кучу приводов и 
написал  приличный  копировщик. SMT, автор 
эмулятора  Unreal Speccy, больше опирается 
 на документацию. 
   В мозговом штурме участвовали, конечно,
не только я ( Alone Coder ), Budder и SMT, 
но и  Vega, Kury, ZET-9, AmoNik и др. Хотя 
многие  вопросы  по  сей  день  решить  не 
удалось, но  думаю, некоторые  промежуточ─ 
ные результаты опубликовать полезно. Пред─ 
полагается, что  читатель  уже  знаком  со 
статьёй Vega в Абзац #25. Там неверно рас─ 
писана  команда  READ TOC  (чтение таблицы 
сессий). Судя  по  стандарту INF-8020 (это 
тот самый оригинальный документ,определяю─ 
щий  поведение  CD-ROM'ов, но в нём многое 
стыдливо  замалчивается - существует  даже 
справочник "ATA-ATAPI errata" ), FUNC - то 
же число, что  FORMAT, но  сдвинутое  на 6 
бит  влево. FUNC>>6 и FORMAT должны совпа─ 
дать, т.к.новые приводы могут не поддержи─ 
вать FUNC (пцшные устройства часто распро─ 
страняются с драйверами, и каждая компания 
может понимать "стандарт" так, как хочет). 
Чтобы  прочитать  данные  по всем сессиям, 
нужно  указать  BEGTRK=0  и FORMAT=0. Если 
только последнюю - то FORMAT=1. LENGTН ну─ 
жно  ставить  по максимуму ( 2048, старшим 
байтом  вперёд), а  привод  сам определит, 
сколько  байт передавать (число байт перед 
обменом кладётся в регистры цилиндра ATA). 
Команда  не срабатывает  с первой попытки! 
Чтобы она сработала, перед  её выполнением 
 нужно считать, например, сектор 0. 
   Но я забежал вперёд. Итак, начинаем:

                   SMT:

S>> По стандарту ATAPI после reset устрой─
S>> ство обязано держать статус в нуле,
S>> чтобы старые до-атапишные bios'ы не
S>> опознали его за винт. А главное, никто
S>> не обязывает CD-ROM ставить DRDY после
S>> команды, это на усмотрение разработчи─
S>> ков устройства.
DB> А когда оно включит статус в единицу? 
После выполнения первой ATAPI-команды
(#A0). Но после сброса обязательно 0, в
этом отличие от ATA.

DB> А что значит ситуация, когда из рег. 
DB> состояния читается #D0 (то бишь заня─ 
DB> то) и ни одна прога не хочет видеть 
DB> CD-ROM? Как его программно сбросить в 
DB> этой ситуации? Помогает только холод─ 
DB> ный сброс :( 
Бит SRST (Soft Reset - #0C, потом #08 в
Device Control Register (у Nemo порт #C8))
Потом нужно дать команду #08, дождаться
снятия BSY.

The ATA software reset mechanism, SRST, 
(bit 2 in the Device Control Register) 
cannot be used for ATAPI Devices, because 
resets issued by the ATAPI driver would 
also reset any attached hard disk and vice 
versa. To solve this ATAPI defines an 
ATAPI Soft Reset command using a reserved 
ATA opcode which could be decoded by the 
interface controller hardware. 
To maintain Master / Slave compatibility 
with ATA disk drives and prevent detection 
of ATAPI Devices by non ATAPI-aware BIOS, 
ATAPI Devices shall implement the 
following upon receipt of an ATA SRST: 
1. Perform SRST PDIAG sequence see "5.18.2 
SRST Initialization Sequence" on page 46. 
2. Initialize the task file with Status = 
00h or 10h, Error = According to SRST 
Sequence, Sector Count = 01h, Sector 
Number = 01h, Cylinder Low = 14h, Cylinder 
High = EBh and Drive/Head = 00h. Note that 
Device 0 will be seleted after the 
completion of the SRST sequence. 
3. The functionality of the DRDY and DSC 
bits shall be restored on the first 
command following an SRST. 
4. Continue executing commands or play 
operations. 
5. Leave Mode settings or Set Feature 
settings unchanged. 
6. If a selected ATAPI Device detects SRST 
while its own DRQ or BSY is set (1), then 
the command in progress shall be stopped. 

DB> А у тебя не завалялось инструкции, как 
DB> регулировать скорость вращения в 
DB> CD-ROM'е? 
10.8.23 SET CD SPEED Command 
The SET CD SPEED command provides a means 
for the Нost to set the spindle speed to 
be used while reading and writing CD data. 
Note that the Play commands may not use 
the speed set by this command. 
0 Operation code (BBh) 
1 Reserved 
2 MSB Read Drive Speed in Kbytes/Second 
3 LSB 
4 MSB Reserved for Write Drive Speed in 
Kbytes/Second 
5 LSB 
6 Reserved 
7 Reserved 
8 Reserved 
9 Reserved 
10 Reserved 
11 Reserved 
The Drive Speed parameter contains the 
requested Data Rate the drive should use. 
The drive may choose to select the speed 
specified or any slower rate. A value of 
FFFFh will set the Drive Speed to the 
Maximum supported. Requesting a speed 
faster than the drive supports will not 
generate an error. The actual maximum 
speed supported is returned in the 
Capabilities Mode Sense page (See 
"10.8.6.4 CD-ROM Capabilities and 
Mechanical Status Page" on page 115.) 

   Замечания  по  поводу  скорости с сайта
insidePro.com: 
------------------------------------------ 
            Хакерские секреты,
                   или
    Рецепты тормозной жидкости для CD

   Появление высокоскоростных приводов CD-
ROM  породило огромное количество проблем,
и, по общему  мнению пользователей, плюсов
здесь гораздо меньше,чем минусов.Это реак─
тивный гул, вибрация, разорванные в клочья
диски - скажите, на  кой  черт всё это вам
нужно? К тому же,многие из алгоритмов при─
вязки  к CD на высоких скоростях чувствуют
себя крайне неустойчиво, и защищённый диск
запускается далеко не с первого раза, если
вообще запускается.Какой же из всего этого
выход? Естественно - тормозить! Благо, ко─
манду SET CD SEED (опкод 0BBh) большинство
приводов  всё-таки  поддерживает. Казалось
бы,задал нужные параметры и вперёд! Ан нет
- тут всё не так просто...
   Неприятность первая (маленькая, но зато
досадная). Скорость задаётся не в "иксах",
а в  килобайтах в секунду  (именно в кило─
байтах, а не байтах!). Причём  однократной
скорости передачи соответствует пропускная
способность в  176  килобайт  в секунду. А
двукратной?  Думаете, 176*2=352? А  вот  и
нет - 353! Зато трёхкратная скорость вычи─
сляется  в полном соответствии с привычной
нам математикой: 176*3=528, но уже 4-крат─
ная скорость опять отклоняется от "иксов":
176*4=704, против 706 по стандарту. Непра─
вильно  заданная скорость приводит к уста─
новке скорости, на ступень меньшей ожидае─
мой, причём  соответствие  между  исками и
ступенями далеко не однозначное. Допустим,
привод  поддерживает следующий ряд скорос─
тей: 16x,24x,32x и 40х. Если заданная ско─
рость (в килобайтах  в секунду) не дотяги─
вает до нормативной скорости 32 "икса", то
привод переходит на ближайшую "снизу" под─
держиваемую им скорость,т.е.в нашем случае
16х. Отсюда мораль: для перевода "иксов" в
килобайты  в секунду  их нужно умножать не
на 176, а на 177!
   Неприятность  вторая  (крупнее и досад─
нее). Команды, выдающей полный список под─
держиваемых скоростей,в стандартной специ─
фикации нет,и добывать эту информацию при─
ходится  исключительно  методом  перебора.
Корректно работающая программа перед нача─
лом такого перебора должна убедиться в от─
сутствии носителя в приводе, а если он там
есть - принудительно открыть лоток. Дело в
том, что раскручивание некачественного CD-
ROM диска  до высоких скоростей может при─
вести  к его  разрыву  и вытекающей отсюда
порче самого привода. Пользователь  должен
быть  абсолютно уверен в том, что установ─
ленный в привод диск будет вращаться имен─
но с той скоростью,с которой его просят, и
ваша  программа  не станет самопроизвольно
увеличивать  скорость  без  видимых  на то
причин.
   Неприятность  третья  (или тихий ужас).
Некоторые приводы (в частности, TEAC 522E)
успешно заглатывают команду SET CD SPEED и
подтверждают факт изменения скорости, воз─
вращая в MODE SENSE её новое значение, од─
нако физически скорость диска остаётся не─
изменной вплоть до тех пор, пока к нему не
произойдёт  того или иного обращения. Поэ─
тому вслед за SET CD SPEED недурно бы дать
команду чтения сектора с диска, если,коне─
чно, диск вообще присутствует. Изменять же
скорость привода без диска в лотке - сове─
ршенно  бессмысленная  операция, пригодная
разве что для построения ряда поддерживае─
мых скоростей,т.к.после вставки нового ди─
ска  в привод прежние скоростные установки
оказываются  недействительными, и наиболее
оптимальная (с точки зрения привода!) ско─
рость для каждого диска определяется инди─
видуально. Также  привод  вправе  изменять
скорость диска по своему усмотрению, пони─
жая её, если чтение идет неважно, и, соот─
ветственно, увеличивая  обороты, если  всё
идёт хорошо.
------------------------------------------ 
   Последний  абзац - чистая правда, сам с
этим мучаюсь.

                 Budder:

   Определение HDD (Master) и CDD (Slave):
------------------------------------------ 
 DETECT  CALL SEL_MAS 
         CALL DRDET
         LD A,D:OR E:LD A,0:JR NZ,ENDC
        INC A
 ENDC    LD (HDEN),A 
         CALL SEL_SLA
         LD A,#08:CALL COMM
         LD A,1,(CDEN),A
        CALL CDDET:RET Z
 NoCD    LD A,201,(PTCD),A 
         XOR A:LD (CDEN),A
        RET
CDEN    NOP ;1-устройство есть, 
HDEN    NOP ;0-устройство отсутствует 
------------------------------------------ 
   Hа  выходе  результат  будет  в  CDEN и
HDEN! 

------------------------------------------ 
COMM    LD BC,#F0:OUT A:RET 

 XPOZI   LD (LTHL),HL,(LTDE),DE ;LBA on! 
        LD A,H,H,D,D,E,E,A
;DE,cyl H,head L,sec 
 POZI    LD A,H:AND %00001111:LD H,A 
         LD A,(DRVRE)
         OR H
         LD BC,#D0:OUT A
         LD A,L,C,#70:OUT A
         LD A,D,C,#B0:OUT A
         LD A,E,C,#90:OUT A
        RET

 RPOZ    LD BC,#D0:IN A:AND #0F 
         LD H,A,C,#70:IN A
         LD L,A,C,#B0:IN A
         LD D,A,C,#90:IN A
         LD E,A
        RET
;----------------------------------------- 
CDDET   CALL SEL_SLA 
 DRDET   LD DE,0 
         LD H,D,L,E
         CALL XPOZI
         LD A,#EC
        CALL COMM
.3      HALT        ;задержка в 3/50 сек, 
                     ;дающая IDE устройству
         CALL RPOZ   ;время подумать, а
         LD HL,#EB14 ;есть ли оно? ;)
         OR A:SBC HL,DE
        RET Z
 NFOC    LD A,1:OR A 
        RET
;----------------------------------------- 
 SEL_SLA LD A,#B0 
         LD (DRVRE),A
         LD BC,#D0:OUT A:LD C,#F0:IN A
         RLCA
        RET
 SEL_MAS LD A,#E0 
        JR SEL_SLA+2
;----------------------------------------- 
DRVRE   NOP 
LTHL    DS 2 
LTDE    DS 2 
------------------------------------------ 

   Процедуры ожидания BSY:
------------------------------------------ 
 RDY     LD BC,#F0:IN A     ;бесконечное 
         RLCA:RET NC        ;ожидание BSY
        JR RDY

 READY   LD E,0,D,0         ;ожидание BSY 
         LD BC,#F0:IN A     ;с тайм-аутом
         RLCA:JR C,RY
        XOR A:OUT (254),A:RET
 RY      LD BC,#F0,BC,#F0   ;холостой ход 
         DEC D:JR NZ,READY+4
         DEC E:JR NZ,READY+2
         LD A,1:OUT (254),A
         CALL ECCOM
         EI:HALT
        JR READY
ECCOM   NOP:LD BC,#F0,A,#EC:OUT A:RET 
;при работе с HDD в ECCOM нужно занести 
;значение 201 (RET), а при работе с CDD 
;занести 0 (NOP) 

   В нынешнем движке WDC вместо READY сто─
ит READY2:
------------------------------------------ 
READY2  XOR A:LD (TMR),A   ;ожидание BSY 
 REA     LD BC,#F0:IN A     ;с тайм-аутом 
         RLCA:JR NC,RY2     ;в 1/2 секунды
         LD A,(TMR):CP 25:JR C,REA
         LD A,1:OUT (254),A
         CALL ECCOM
         EI:HALT
        JR READY2
 RY2     XOR A:OUT (254),A 
        RET
TMR     NOP 

 I_N_T   PUSH HL            ;должно висеть 
         LD HL,TMR:INC (HL) ;на прерываниях
         POP HL
         EI
        RET
------------------------------------------ 
   Hо таковой требует присутствия счётчика
на прерываниях...

   Hа  самом  деле  READY  нужно  вызывать
ТОЛЬКО  перед выполнением новой команды, а
в некоторых случаях, где таковое принципи─
ально, вызывать  после команды обычный RDY
(или не вызывать ни тот, ни другой).
    Пример:
        CALL READY ;ожидание/
                    ;задание готовности
        CALL EJECT ;передача пакета
                    ;на выдвиг трея
        CALL RDY   ;ожидание исполнения

   Ещё  одно  важное  место - это ожидание
DRQ перед приёмом данных  в процедуре чте─
ния сектора:
------------------------------------------ 
;процедура чтения сектора 
;HL=куды остальное в пакете сидит 
READSE  LD (HLAD),HL 
 RETRYL  XOR A:OUT (254),A 
         CALL READY
         LD HL,READP:CALL SNDPAK
                           ;отдаём команду
 LOADSE1 LD A,5:OUT (254),A ;чтения сектора 
         CALL READY
         CALL ERROR_7:JR C,RETRYL
        LD D,0
;на некоторых особо глючных CD-приводах 
;здесь может повиснуть,если сделать просто 
;вызов WAITDRQ 
 WDQ     LD BC,#F0:IN A 
         BIT 3,A:JR NZ,WQR
         DEC D:JR Z,RETRYL
        JR WDQ
WQR     LD HL,(HLAD) 
GSLOD 
 .4      CALL READS 
         XOR A:OUT (254),A
        RET
HLAD    DS 2 

READS   LD C,#10,D,#80 
 RE1     INI:INC C 
         INI:DEC C
         INI:INC C
         INI:DEC C
         DEC D:JR NZ,RE1
        RET
;----------------------------------------- 
 SNDPAK  PUSH HL       ;IN HL ADDR OF PAK 
         CALL READY
        CALL SEL_SLA
 

         LD HL,#0800
        CALL OUTRCIL  ;выставляем значения
                        ;счётчика байтов
         LD A,#A0        ;даём комаду о
         LD BC,#F0:OUT A  ;передаче пакета
         POP HL
        LD BC,12

 TRANSOU PUSH BC 
         CALL RDY
         CALL WAITDRQ
         POP BC
         OR A
         RR B,C
         JR NC,$+3
        INC BC

 TOUT1   PUSH BC 
         INC HL
         LD A,(HL),BC,#11
         OUT A
         DEC HL
         LD A,(HL):DEC C
         OUT A
         INC HL,HL
         POP BC
         DEC BC
         LD A,B
         OR C
         JR NZ,TOUT1
        RET

 OUTRCIL LD A,L,BC,#90:OUT A 
         LD A,H,C,#B0:OUT A
        RET
;-------------чтение пакета--------------- 
 ERRT    POP BC 
        RET
 TRANSIN ;HL=куды BC=скока 
         PUSH BC
         CALL SEL_SLA
         CALL RDY,ERROR_7:JR C,ERRT
         CALL WAITDRQ
         POP BC
         OR A
         RR B,C
         JR NC,$+3
        INC BC
 T_I1    IN A,(#10):LD (HL),A:INC HL 
         IN A,(#11):LD (HL),A:INC HL
         DEC BC
         LD A,B:OR C
         JR NZ,T_I1
        RET

 HLTOLEN LD BC,#90,A,L:OUT A 
         LD BC,#B0,A,H:OUT A
        RET
 LENTOHL LD BC,#90:IN A:LD L,A 
         LD BC,#B0:IN A:LD H,A
        RET

 WAITDRQ LD BC,#F0:IN A 
         BIT 3,A:RET NZ
        JR WAITDRQ
 ERROR_7 LD BC,#F0:IN A 
         RRCA
        RET
------------------------------------------ 
   Во всех  остальных процедурах можно вы─
зывать просто WAITDRQ! (Где таковое требу─
ется.)

   Ожидание CD привода в любой момент вре─
мени: подробно описать не могу, т.к.многие
мелочи уже не помню. Скажу только,что в те
самые моменты, когда диск не готов,CD при─
вод  воспринимает любую команду как ошибку
(за искл. некоторых).Сигнал BSY индицирует
о занятости, как минимум  после подачи ка─
кой-либо команды (к примеру,передача паке─
та), но если не было ошибки!
   После передачи пакета независимо от то─
го, был  ли он передан, ставится процедура
READY (смотрим  процедуру чтения сектора),
за ней  проверка сигнала ошибки в регистре
состояния. Если ошибка,то повторяем подачу
пакета, таким  образом  и ожидается готов─
ность CD привода в любой момент вренени...
   В моём двиге есть ещё одна особенность:
контроль таймаутов,кот. обязательно должны
быть  в  процедуре  ожидания  BSY (во всех
драйверах на PC так делается),я выбрал 1/2
секунды. Hа PC ограничение по времени ожи─
дания стоит не только на BSY,но и на оста─
льные сигналы.При таймауте у меня в движке
подаётся команда #EC, кот. является обяза─
тельной для всех ATAPI устройств,и которая
отвешивает  BSY! (Если не нравится #EC, то
можно использовать #00,но для таковой надо
ещё указывать код субкоманды в FR (регистр
свойств), в нашем случае он=0.)

                   SMT:

   Ещё немного поигрался с прямым доступом
к CD-ROM и понял, откуда растут ноги у по─
дачи  пакета с кодом #00. Часто первая по─
данная  на  CD-ROM  команда  выполняется с
ошибкой. Но нужно смотреть,что за ошибка,а
не пытаться  повторить или дать другую ко─
манду. Скорее всего, в регистре ошибок ус─
тановлены  MC [???] или  MCR [Media Change
Requested в ATAPI - D3  регистра ошибок] , 
т.е. юзер  нажимал eject или вставил новый
диск. В этом  случае привод оповещает хост
отбрасыванием  следующей  команды с соотв.
ошибкой.A вместо того,чтобы посылать пакет
#00, который  "проглотит"  это оповещение,
нужно  повторить  операцию, если ошибка из
разряда MC/MCR. Ведь вполне возможно (хотя
очень маловероятно),что смена носителя или
нажатие eject придётся как раз между кома─
ндами #00 и рабочей командой,тогда рабочая
команда  обломается, несмотря  на  заранее
переданный #00.

10.8.26 TEST UNIT READY Command 
The TEST UNIT READY command provides a 
means to check if the Device is ready. 
This is not a request for a self-test. If 
the Device would accept an appropriate 
medium-access command without returning 
CHECK CONDITION sta-tus, this command 
shall return a GOOD status. If the Device 
cannot become operational or is in a state 
such that an Host Computer action (e.g. 
START/STOP UNIT command with LoEj = 0 & 
Start = 1) is required to make the unit 
ready, the ATAPI CD-ROM Drive shall return 
CHECK CONDITION status with a sense key of 
NOT READY. 10.8.26.1 Using the TEST UNIT 
READY Command The TEST UNIT READY command 
is useful in that it allows a Host 
Computer to poll a Device until it is 
ready without the need to allocate space 
for returned data. It is especially useful 
to check cartridge status. ATAPI CD-ROM 
Drives are expected to respond promptly to 
indicate the current status of the device. 
0 Operation code (00h) 
1 Reserved 
2 Reserved 
3 Reserved 
4 Reserved 
5 Reserved 
6 Reserved 
7 Reserved 
8 Reserved 
9 Reserved 
10 Reserved 
11 Reserved 

   P.S. И тогда становится понятно, почему
в твоём случае пакет #00 требовался только
один раз - ты просто диск не менял.

DB> 1. Когда я формирую сброс через управ─ 
DB> ляющий регистр (#0C, потом через неко─ 
DB> торое время #08), то как определить, 
DB> когда мне дать #08? Имхо должен быть 
DB> какой-то сигнал об этом? 
Снятие BSY. Он моментально устанавливается
после подачи #08.
   Сброс через ATA SRST не прерывает кома─
нду ATAPI, лишь выставляет сигнатуру в ре─
гистре цилиндра. Впрочем, он не мешает.

DB> 2. Если запустить инициализацию до то─ 
DB> го, как сидюк после аппаратного сброса 
DB> (RES на шлейфе) успевает раскрутиться, 
DB> то CD-ROM игнорирует команды. Как я ни 
DB> читал регистры статуса и ошибки, но 
DB> разницы между двумя состояниями (успел 
DB> /не успел раскрутиться) не заметил. 
Ошибки читаются командой REQUEST SENSE
(#03).

DB> 3. Hекоторые приводы дают ошибку на 
DB> команду установки скорости, после чего 
DB> перестают реагировать на команды. Как 
DB> заставить их работать после этого? 
Не давать команду. Про поддержку спросить
 через MODE SENSE / CAPABILITIES.
   Ред.: Там нет признака,что привод умеет
менять скорость! 

DB> 4. Как узнать, что пришло время снова 
DB> подать команду установки скорости 
DB> (т.е. как узнать, что привод её само─ 
DB> произвольно изменил)? 
а. Считать текущую скорость через
MODE SENSE / CAPABILITIES
(#5A с параметром #2A).
б. Обычно скорость сбрасывается при смене
носителя. Ставить флажок после обработки
MCR; если флаг установлен, перед командой
задать заново скорость (для простоты можно
предварить чтение каталога SET CD SPEED.
Раз диск сменился, пользователь вынужден
перечитать, заодно скорость установится).