基于 Arduino 的 Amiga 软盘读取器：低成本开源数据恢复方案
元器件与物料
| 1 kΩ 电阻 | ×1 |
| 面包板 | ×1 |
| 跳线 | ×1 |
| SparkFun 面包板电源模块 5V/3.3V | ×1 |
| Arduino UNO（或 Pro Mini） | ×1 |
应用与在线服务
- Arduino IDE
项目背景与动机
作者因童年拥有 Amiga 500+，积累大量 3.5 英寸双面双密度 (DD) 软盘。随着原机损坏，现代 PC 无法直接读取 Amiga 格式磁盘（MFM 编码、80 磁道、11 扇区/磁道、512 字节/扇区），商业方案（KryoFlux、Catweasel）昂贵且闭源。因此决定自研低成本开源方案：Arduino + Windows 应用程序，实现磁盘镜像（.ADF）提取，后续扩展写入与 FDI/IPF 格式支持。
核心技术挑战
- 数据率 500 kbps（300 RPM，MFM 编码），Arduino 16 MHz 主频下采样极其紧张。
- 软盘驱动器转速漂移、写入时钟偏差导致同步困难。
- 读取信号为窄脉冲而非电平，需硬件计数器捕捉。
演进历程（六次尝试）
尝试 1：双 74HC594 移位寄存器降频采样
用两级 8 位移位寄存器将 500 kHz 降为 62.5 kHz 并行读取，配合 2 Mbps FTDI 串口传输。虽 CPU 占用低，但数据无意义，发现需更深入分析驱动器波形。
尝试 2：中断采样（ISR）
用 500 kHz 定时器触发中断读取脉冲，但 ISR 开销过大（>32 周期），digitalRead 太慢，甚至直接操作端口仍不够快，放弃。
尝试 3：硬件计数器（Timer0 外部时钟）
利用 ATmega328 Timer0 计数外部脉冲，主循环以 500 kHz 定时器溢出为基准检查计数值。数据开始出现同步字（0x4489），但相位漂移导致校验错误频发。
尝试 4：软件相位锁环（PLL）
在主循环中检测到脉冲即重置定时器计数器至相位中点（1 µs），实现逐位同步。配合重复读取直到 11 扇区校验全通过，成功生成有效 ADF 镜像。示波器波形确认双信号锁定。
尝试 5：外部中断（INT0）加速重同步
将数据脉冲同时接入 Timer0 和 INT0，编写裸中断（ISR_NAKED）仅 5 条指令（0.3125 µs）完成重同步，进一步降低抖动。
尝试 6：施密特触发器整形
加入 SN74HCT14 六路施密特触发器并改为上升沿触发，效果无显著提升，保持尝试 5 方案。
尝试 7：MFM 编码规则纠错
利用 MFM 规则（不允许连续两个 1、不允许连续四个 0）对读回数据做事后校验，发现错误极少，部分磁盘仍无法读取，推测介质退化或驱动器机械问题。
解码与 ADF 生成
- 同步字搜索：
0xAAAAAAAA44894489或兼容早期 Bug 的0x2AAAAAAA44894489（需 &0x7FFFFFFFFFFFFFFF）。 - 扇区头/数据校验：循环重读直至 11 扇区全通过。
- ADF 格式：按磁道、磁头顺序顺序写入 512 字节扇区数据。
后续规划（V2 已发布）
- 全项目 GPLv3 开源：GitHub 仓库
- 支持写入功能（ADF/FDI）
- 引入通用 FDI 格式，解决非标准扇区/复制保护磁盘
- 探索无校验和下的数据完整性验证方法
代码与资源
- Arduino 固件与 Windows 上位机源码：GitHub
原理图与波形
制造工艺
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