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现代硬盘驱动器 - 现代硬盘驱动器：查找硬盘故障的基本原理

作者：香农青岛数据恢复中心 2007-05-03 09:43

查找故障的基本原理

通过上面的介绍已经可以知道HDD是一种精密的软件和硬件设备，它结合了电子和机械部件，并利用了微电子学、微机械学、自动控制理论、磁记录理论和编码理论等的最新成就。如果没有专门知识、专门设备、仪器和工具，没有特别装备的场所（清洁的房间）要维修硬盘就是不可能的。尽管如此，一个熟练的计算机操作者完全可以完成对HDD的初步诊断，修复简单的故障，使用HDD生产商提供的软件对坏扇区进行操作。

当没有专门的诊断设备和软件时，要对HDD进行诊断首先应该将其连接到一个单独的PC电源单元。这时操作者的耳朵就是诊断的工具。HDD上电后启动主轴马达，有4－7秒的时间声音逐渐增大，然后发出咔哒一声（磁头从停泊区移走）和持续1－2秒的非常特殊的噼啪声（重校准）。将完好的HDD连接到电源单元就可以熟悉驱动器的这一过程。

有重校准过程至少可以说明驱动器的reset电路、时钟、微控制器、主轴马达控制电路和定位系统、数据转换信道、磁头的状况（至少其中一个磁头，用于初始化的那个磁头）和固件数据等是完好的。

对HDD的进一步诊断需要将它连接到第二个IDE接口，并在BIOS中设置为自动检测。如果HDD的型号被识别出来，操作系统就会装载从而可以启动诊断软件。OS可以使用连接到第一个IDE接口的HDD或者软盘来启动。 最简单的诊断是尝试使用FDISK程序创建分区，随后使用Format d:/u命令格式化。Format d:/u命令不会完成真正的格式化，而是使OS执行表面验证，最后在选定的分区上创建系统文件。如果格式化(验证)发现缺陷，他们会在屏幕上显示为坏扇区。当然，这种诊断是很原始的，它的目的是检查HDD的可操作性而不是发现故障甚至消除故障。更多的的详细的诊断可以使用生产商推荐的程序完成，可以从他们的主页上下载诊断程序。

Fujitsu驱动器推荐的诊断软件：
http://www.fel.fujitsu.com/home/drivers.asp?L=en&CID=1
Western Digital 驱动器：
http://support.wdc.com/ru/download/
Samsung 驱动器：
http://www.samsung.com/Products/HardDiskDrive/utilities/index.htm
Seagate 驱动器：
http://www.seagate.com/support/software/
Maxtor 驱动器：
http://www.maxtor.com/en/support/downloads/powermax.htm
IBM 驱动器在HGST品牌下提供：
http://www.hgst.com/hdd/support/download.htm

上面的软件都是在常规的用户模式而不是工厂模式下进行测试；因此它们的作用是有限的。专门的诊断软件不是免费提供的；它们只提供给专门的维修中心和销售商。

下面让我们展示一个查找Western Digital生产的鱼子酱HDD的主轴马达控制电路故障的例子。
WDAC32500和WDAC33100系列驱动器的线路图如图5所示，除了元件的编号和某些元件的值不同以外，此图也可以用于WDAC2340， WDAC2420， WDAC2540， WDAC2700， WDAC2850， WDAC33100， WDAC31200， WDAC21200和 WDAC31600 系列驱动器的维修(图 5)。

图 5. HDD的主轴控制电路（WDAC 32500 和 WDAC 33100系列）

如果当HDD 上电以后主轴没有起转，首先将HDA连接到一个完好的PCB上以确定HDA是否正常。若没有找到完好的PCB，可以检查主轴马达的线圈的电阻，应为2欧姆左右；然后继续查找PCB上的故障(主轴马达不能启动常常是由于磁头与磁盘粘连在了一起)。

要检查PCB上的元件，应将PCB从HDA上拆卸下来，将其连接到外部电源保持电子元件朝上放置在工作台上。接下来的工作需要一个扫描频率为50MHz的示波器。

首先打开电源，检查U3和U6芯片（见线路图）的输入电压是否为＋5V和＋12V，再检查U6芯片的24脚和33脚之间的晶振。然后分别检查输出到U9控制微处理器芯片的57脚和输出到U11读信道芯片的13脚的时钟脉冲是否正常。上面的检查完成后确保没有RESET信号(进入level О)。若所有的要求都满足那么微处理器芯片将会启动并对所有连接到内部数据总线的芯片执行初始化程序。你可以通过是否有控制脉冲：ALE，RD#，WR#，数据总线脉冲等来直接判断微处理器是否运转正常。

要检查主轴马达控制电路将示波器的扫描间隔调到10ms/p，将增益调到2V/p（建议使用1：10倍增探测器）。加电后检查是否有振幅为11－12V的三相马达启动脉冲（连接器J14，J13，J12）。控制电路会尝试启动马达1－2分钟，之后就会放弃。这时你可以关闭电源再打开，或者通过用小镊子短路IDE接头的线1和线2来发送一个RESET命令。如果任何一个相位的振幅小于10V，说明U3芯片有故障。发生这种故障时主轴马达虽然可以启动但是不能达到额定的转速，因此磁头不会从停泊区移走。主轴马达的转速由E35控制点的INDEX脉冲控制（若PCB连接到了HDA）。INDEX脉冲的周期为12毫秒，宽度为140纳秒。U3芯片由U6同步控制芯片和控制主轴马达的SPINDLE START信号控制。使马达启动的信号为SPINDLE START = 1，使马达停止的信号为SPINDLE START = 0。

相位控制信号由U6芯片的Fc1 - Fc6输出；它使用的是TTL控制信号。主轴马达转速的反馈由32Р4910А U11读信道芯片使用SERVO READ DATA 线完成。另外，U6同步控制芯片为U11芯片产生伺服字段寻找信号(SERVO GATE)。

伺服信号和一些控制点示于图6、图7。由于INDEX脉冲和伺服标记（servo marker）宽度大约为140纳秒，所以使用示波器在扫描频率为100MHz或更高时可以清楚的观察到（建议使用1：10倍增探测器）。监测信号时需要使用两路输入信号源，使用INDEX或伺服标记（servo marker）来同步示波器。如果同时观测E37控制点的伺服信号、E13和E7控制点的读数据信号，就可以看到所有的同步字段、扇区等等（见图 8）。

图 6.控制点的伺服信号

图 7.伺服门电路的示波图

图 8. 控制点的位置

微处理器、读数据信道芯片和主轴马达控制芯片的详细信息可以在Intel公司，Silicon Systems公司和SGS-Thomson公司的各自网站（www.intel.com和 www.st.com） 上找到。