專利名稱：一種硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及硬盤磁道的伺服寫入技術，特別地，一種磁道之間具有比例間隔的伺服寫入控制技術。
背景技術：
我們都知道硬盤是通過含有磁性物質的碟片存儲數(shù)據(jù)和信息的。現(xiàn)代硬盤大都含有一個到幾個這樣的碟片，共同安裝在一個馬達的旋轉軸上，而且每個碟片表面都配有一個磁頭讀寫上面的數(shù)據(jù)。每個磁頭表面又被劃分成眾多(通常是幾萬個以上)同心圓枛磁道，數(shù)據(jù)嚴格地按照順序存放在這些磁道上。每條磁道又分成若干的小塊，叫扇區(qū)，扇區(qū)是磁碟上存儲數(shù)據(jù)的最小單元；每個扇區(qū)的前面部分都含有用于硬盤控制和錯誤糾正的信息，這些信息都是在硬盤生產(chǎn)時通過一個稱為伺服寫入的工序、采用多種控制方法或設備中的一種由磁頭寫在磁碟上的。這些信息在硬盤的讀寫過程中起作重要作用。任何相鄰兩磁道中心線之間的距離我們通常稱之為磁道間距，而相鄰兩磁道數(shù)據(jù)之間的間隔距離，稱為磁道間隔。一般講，對于某種尺寸的硬盤，磁道間隔決定了磁道間距的大小。
伺服寫入從系統(tǒng)構成上可以分為兩類，一種是通過專有設備在磁碟上寫入伺服信息可以稱為專有設備伺服寫入，另一種是在組裝完成后的硬盤中進行的伺服寫入叫自伺服寫入。事實上它們都有安裝磁碟的主軸馬達和推動磁頭轉動的驅動裝置，而且對同一種硬盤產(chǎn)品而言，專有設備上的磁頭和碟片與硬盤的磁頭碟片，以及它們在兩種系統(tǒng)上的相對安裝位置都是一樣的，并且都需要在伺服控制器的管理和控制下，在磁碟上轉動一定的角度，寫入具有一定磁道密度的伺服信息，形成我們稱為的磁道。所不同的是專有設備依靠專門的控制設備來準確地推動磁頭定位，以及控制碟片的波動和速度，而自伺服則是利用硬盤本身的馬達和磁頭驅動器，通過硬盤外邊與硬盤控制芯片連通的伺服寫入控制系統(tǒng)，控制和管理磁頭的定位，并進行伺服寫入。
無論哪種伺服寫入方式，磁頭在碟片表面的移動軌跡都不是一條直線，而是一段以磁頭樞軸為圓心的圓弧，而且，為了防止磁頭撞擊位于磁碟中心的馬達主軸和磁碟以外的其它物體，磁頭移動被限制在一定的范圍內(nèi)，例如但不限于，在30-40度的范圍以內(nèi)。我們稱磁頭所能達到磁碟的最外部分叫外徑，而最靠近馬達主軸的部分叫內(nèi)徑。我們知道，伺服寫入磁頭是依靠一條狹長的縫隙將信號寫在磁碟上的，縫隙在磁碟半徑上的投影是隨磁頭徑向位置而變化的，投影愈大，所寫的實際磁道寬度愈寬。另一方面，以磁頭樞軸為圓心，如果等角度推動磁頭臂，所形成的磁道間距也是不同的。這樣，有的地方磁道密度大，有的地方磁道密度低，磁碟不同地方的磁道密度并不均勻。
伺服控制器將計算和控制磁頭每一次轉動角度的大小，并通過控制電路驅動磁頭精確定位在某一磁道上，磁頭轉動角度的大小決定了磁道間距和磁道密度?，F(xiàn)有伺服寫入技術大都以相同的角度推動磁頭，就是說，在每寫完一圈信息后，磁頭臂繞著樞軸每次轉動的角度，在整個伺服寫入過程都是相同的。等角度定位磁頭的方法簡單，不需要復雜的算法，技術上比較容易實現(xiàn)，是目前大多數(shù)伺服寫入設備采用的磁頭定位方式。自伺服技術有多種定位磁頭或者控制磁道間距的方法，例如通過測量計算不同磁道上讀寫頭之間的偏移距離隨角度的變化來控制磁頭的轉動角度或磁道間距，這種方法需要事先用專有設備寫入引導磁道，引導磁道的情況直接影響后續(xù)寫入的磁道狀況；另一種自伺服方法是通過磁頭在尋道的時候，由磁頭讀取相鄰磁道信號的變化來定位磁頭位置，由于信號的波動性和隨機性，這種方法不容易準確控制磁道間距和伺服信號的規(guī)則程度。還有一種采用推針推動磁頭在硬盤里面寫入伺服信號的方法，這種技術實質上是采用外部設備定位磁頭，而且目前大都是采用等角度的方法推動磁頭。這些現(xiàn)有技術都沒有計及磁頭在不同位置的有效寫入寬度的影響。
隨著盤片密度的不斷提高，磁道密度也愈來愈高，就是說相鄰兩磁道之間的距離愈來愈小。在盤片密度不太高的情況下，我們采用相同的角度推動磁頭寫入伺服信號，磁道之間的距離較大，磁道上的數(shù)據(jù)彼此之間不會有什么影響，但過寬的距離顯然沒有充分利用磁記錄空間；當盤片密度愈來愈高的時候，尤其當相鄰磁道間距與寫入磁頭的有效寫入寬度差不多的時候，等角度寫出的磁道就可能影響到相鄰磁道數(shù)據(jù)的完整性和磁道分布的合理性。在磁道密度大的地方，數(shù)據(jù)可能發(fā)生重疊或干擾，而在磁道間距大的地方又可能浪費磁碟空間。同理，采用別的方法計算磁頭轉動角度，也會碰到或部分碰到上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法及裝置，解決現(xiàn)有技術的不足之處。采用本發(fā)明的硬盤磁道間隔或間距控制方法，可以避免在高盤片密度下等角度或別的方法推動磁頭寫入伺服信號形成的諸多問題，保證了伺服寫入的質量和數(shù)據(jù)的安全性，有效地提高了磁碟的記錄密度，增大了硬盤的存儲容量。
本發(fā)明的技術方案。一種硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法，包括磁頭在磁道k上寫入伺服信息，其特征在于該方法通過獲得由磁頭有效寫入寬度和磁道間隔比例因子決定的形成磁道比例間隔的磁頭轉動角Δθ(k)，將得到的磁頭轉動角Δθ(k)與由磁頭傾角θ(k)確定的磁頭轉動角Δθd(k)比較，并根據(jù)比較結果對磁頭轉動角Δθ(k)進行調(diào)整，控制磁道間隔在允許的范圍。
上述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法中，形成磁道比例間隔的磁頭轉動角Δθ(k)，由以下數(shù)學關系式確定Δθ≈We(θ)/λ3/∂D(θ)∂θ∂D∂θ=M·L·sinθM2+L2-2M·LcosθWe(θ)=a·|cos(θ+α)|+b·sin(θ+α)α=arctan(M·sinθL-M·cosθ)Δθ=f(θ)]]>其中，We(θ)是磁頭的有效寫入寬度，D(θ)是磁頭中心到磁碟中心的距離，M是磁頭臂長，L是磁頭樞軸中心到磁碟中心的距離，α是磁碟中心到磁頭樞軸中心和磁頭中心的張角，θ(k)是磁頭在K磁道上的傾角，λ是磁道間隔比例因子。
前述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法中，磁道間隔比例因子λ為常數(shù)值，并且可以在0.5-0.9的范圍內(nèi)取值，優(yōu)選地λ＝0.7。
前述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法中，若干事先確定的磁頭傾角θp儲存在磁道映射表里面。
前述的磁硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法中，誤差消除步驟為(1)確定測定的磁頭轉動角Δθ(k)與由磁頭傾角θ(k)確定的磁頭轉動角Δθd(k)的差值是否在允許的范圍里面；(2)如果Δθ(k)與Δθd(k)的差值超出了允許的范圍，則調(diào)整磁道間隔比例因子，對前面寫入的磁道重新進行伺服寫入，使得Δθ(k)與Δθd(k)的差值在要求的范圍內(nèi)；(3)如果Δθ(k)與Δθd(k)的差值在允許的范圍里面，則將該差值作為補償，進行新磁道k+1的伺服寫入，使之保持規(guī)定的磁道密度。
一種硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，磁頭驅動器推動磁頭在磁碟上寫入伺服信息，形成具有比例間隔的若干磁道，其特征在于，該裝置包括一個以伺服控制器為核心的伺服控制系統(tǒng)，通過相關電路控制磁頭驅動器和磁碟主軸馬達，伺服控制系統(tǒng)通過獲得由磁頭有效寫入寬度和磁道間隔比例因子決定的形成磁道比例間隔的磁頭轉動角Δθ(k)，將磁頭轉動角Δθ(k)與由磁頭傾角θ(k)確定的磁頭轉動角Δθd(k)比較，并根據(jù)比較結果對磁頭轉動角Δθ(k)進行調(diào)整，以此來控制磁道間隔在允許的范圍。
上述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，形成磁道比例間隔的磁頭轉動角Δθ(k)，由數(shù)學關系式確定Δθ≈We(θ)/λ3/∂D(θ)∂θ∂D∂θ=M·L·sinθM2+L2-2M·LcosθWe(θ)=a·|cos(θ+α)|+b·sin(θ+α)α=arctan(M·sinθL-M·cosθ)Δθ=f(θ)]]>其中，We(θ)是磁頭的有效寫入寬度，D(θ)是磁頭中心到磁碟中心的距離，M是磁頭臂長，L是磁頭樞軸中心到磁碟中心的距離，α是磁碟中心到磁頭樞軸中心和磁頭中心的張角，θ(k)是磁頭在K磁道上的傾角，λ是磁道間隔比例因子。
前述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，磁道間隔比例因子λ為常數(shù)值，并且可以在0.5-0.9的范圍內(nèi)取值，優(yōu)選地λ＝0.7。
前述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，若干事先確定的磁頭傾角θp存儲在系統(tǒng)內(nèi)存的磁道映射表里面。
前述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，由伺服控制系統(tǒng)比較判斷測量得到的磁頭轉動角Δθ(k)與由磁頭傾角θ(k)確定的轉動角Δθd(k)的差值是否在允許的范圍里面。
前述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，如果Δθ(k)與Δθd(k)的差值超出了允許的范圍，系統(tǒng)將會調(diào)整磁道間隔比例因子，并對磁道k重新進行伺服寫入，使Δθ(k)與Δθd(k)的差值在要求的范圍內(nèi)。
前述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，如果Δθ(k)與Δθd(k)的差值在允許的范圍里面，則系統(tǒng)將該差值作為誤差補償，對磁道k+1進行伺服寫入，使其保持規(guī)定的磁道密度。
本發(fā)明采用的是一種新的方法，也就是控制磁道間距的方法，來控制磁碟上相鄰磁道之間的間隔距離。以一個伺服控制器為核心的伺服控制系統(tǒng)，通過相關電路控制磁頭驅動器推動磁頭在旋轉的磁碟上轉動，控制由磁頭有效寫入寬度確定的磁道比例間隔，可以最大程度地提高碟片的磁道密度和伺服寫入質量，不會發(fā)生相鄰磁道信號干擾的情況。采用本發(fā)明的磁道間距控制方法，可以有效提高磁道密度和伺服寫入質量，防止磁道之間信號的重疊或干擾，增加硬盤容量。


圖1是伺服寫入設備的結構和控制示意圖。
圖2是伺服寫入磁頭在碟片上寫入伺服信息形成磁道的示意圖。
圖3是現(xiàn)有技術等角度推動磁頭寫入伺服信息形成的磁道間距的示意圖。
圖4是本發(fā)明磁道間隔與磁頭有效寫入寬度的關系示意圖。
圖5是本發(fā)明磁頭有效寫入寬度與磁頭傾角的數(shù)學關系圖。
圖6是本發(fā)明的伺服寫入控制流程圖之一。
圖7是本發(fā)明的伺服寫入控制流程圖之二。
圖8是本發(fā)明的磁頭轉動角與磁頭傾角的關系曲線圖。
具體實施例方式
實施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的伺服寫入設備的結構和控制簡圖。對于專有伺服寫入設備來說，主要由支承并帶動碟片旋轉的主軸馬達122、磁頭驅動裝置131和各種控制電路組成。與硬盤的結構類似，按精確等間隔堆疊的碟片111通過碟片心軸113安裝在馬達主軸122上，碟片心軸113、碟片等隨馬達主軸作勻速旋轉。兩倍于碟片數(shù)量的磁頭組件(磁頭102、磁頭臂104)同樣精確等間隔安裝在軸106上，并與驅動裝置131的驅動軸固定在一起；根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，該驅動裝置是商業(yè)上可定制的部件，它可以精確測定磁頭每次轉過的角度。如果是自伺服的情況，與專有伺服寫入設備不同的是，自伺服的磁頭驅動裝置131就是硬盤的音圈馬達磁頭驅動器。磁頭驅動裝置驅動磁頭102在磁碟上作精確的位移。多個磁頭組成了一個梳狀的結構，并且所有磁頭在垂直方向上是嚴格對齊的，在每個碟片表面刻寫若干的同心圓形狀的伺服信息，由此形成若干的磁道。
伺服信息在磁碟上是嚴格按照規(guī)則排列的，每條磁道上的伺服信號都要精確對齊，這就要求系統(tǒng)提供穩(wěn)定的時鐘來控制讀寫操作。為了降低主軸馬達波動的影響，專有伺服系統(tǒng)采用了特殊的軸承，例如但不限于，用空氣軸承124來增加其穩(wěn)定性，并有專門的電路128來控制馬達的運轉。但無論設備如何精良，總是免不了會有波動和偏差，為了消除這類波動對同步的影響，專有伺服系統(tǒng)特別采用一個叫鎖相環(huán)的電路142來消除重復波動帶來的誤差。鎖相環(huán)電路142接收來自光傳感器126(專有伺服設備特有)感知的、安裝在馬達主軸上的有精確的刻度信息的光碟信號，通過一系列的信號處理，消除重復跳變信號，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的時鐘。
對于專有伺服設備來說，需要依靠高度精密的驅動裝置131來推動磁頭。驅動定位裝置也可以采用空氣軸承133結構，以增加驅動器旋轉的平穩(wěn)性；專有伺服設備特有的激光編碼器135可以測定或讀出磁頭每一步轉過的角度，精確地控制磁頭的寫入位置。對于自伺服系統(tǒng)，則由硬盤控制器接收磁頭102的速度等信息，并由外部的伺服控制系統(tǒng)提供電流通過硬盤音圈馬達驅動磁頭運動。
無論是專有設備還是自伺服，整個伺服寫入系統(tǒng)都需要一個控制和協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分工作的核心處理單元枛伺服控制器100，由它對各部分電路和整個伺服寫入過程進行控制和管理。
圖2顯示了一伺服寫入磁頭102在碟片111上寫入伺服信息形成磁道的簡單示意圖，示意圖并沒有按照實物比例繪制。寫入磁頭102繞著樞軸中心Op203，例如但不限于，從外圈逐道寫到內(nèi)圈，形成了以主軸中心Os201為圓心的不同半徑的磁道軌跡207，圖中示意地繪出了外、中、內(nèi)三種不同位置磁頭在磁碟上徑向滑過的距離205(ΔD)。容易理解，寫入磁頭在磁碟上不同位置轉過相同角度在磁碟徑向上滑過的距離是不同的。下面我們進一步分析磁頭以相同角度在磁碟上轉動的情況。
圖3是現(xiàn)有技術采用等角度的方式推動磁頭102轉動、在碟片上寫入伺服信息形成磁道間距302的示意圖。圖形并沒有按實際的比例尺寸繪制，但從中可以看出等角度推動磁頭102形成的磁道密度的變化情況。越是靠近磁碟外徑和內(nèi)徑的地方，相鄰磁道的距離302都比較??；當磁頭臂104垂直于磁碟111的某一半徑時(這樣的半徑只有一條)，其附近的磁道間距最大。就是說，在靠近磁碟外徑和內(nèi)徑的地方，磁道密度比較大，在磁碟的中間磁道密度較小。當磁道間距愈來愈小的時候，如果是等角度推動磁頭，在靠近磁碟外徑或內(nèi)徑的地方，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，例如在磁碟的外徑，磁道間距有可能小于磁頭的有效寫入寬度，相鄰磁道間的數(shù)據(jù)或信號可能發(fā)生重疊或干擾；而在磁道密度較小的地方，磁道間距過大，又會浪費磁記錄空間。
在實際應用中，一條數(shù)據(jù)磁道由三條伺服磁道組成，就是說連續(xù)寫入的三條伺服磁道，構成一條存寫用戶數(shù)據(jù)的磁道。為了合理利用磁記錄空間，避免現(xiàn)有技術可能發(fā)生的信號重疊和干擾的情形，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，伺服系統(tǒng)是這樣來控制磁頭轉動角度的磁頭連續(xù)轉動三次形成一條由磁頭有效寫入寬度確定的、具有比例間隔的數(shù)據(jù)磁道，因而有效地控制磁道間隔或磁道間距，并合理地分配磁道密度。見圖4所示，具體說明本發(fā)明的設計思想。連續(xù)三次寫入的伺服磁道405，構成一條包含有比例間隔的數(shù)據(jù)磁道401，其中，(數(shù)據(jù)磁道寬度-磁道間隔s)/數(shù)據(jù)磁道寬度＝磁頭有效寫入寬度/數(shù)據(jù)磁道寬度＝常數(shù)λ，λ稱為磁道間隔比例因子。根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，磁道間隔比例因子λ可由本領域一般工程師根據(jù)實驗來優(yōu)化確定，例如但不限于，λ在0.5-0.9的范圍內(nèi)取值，優(yōu)選地λ＝0.7。按照本方法確定的兩相鄰磁道，無論它們是靠近磁碟的外徑還是內(nèi)徑，也不管磁道寬度如何變化，任何相鄰兩磁道的數(shù)據(jù)之間都有一定的比例間隔，不會發(fā)生數(shù)據(jù)相互重疊或干擾的情況。從圖4可知，磁道間隔s 407等于數(shù)據(jù)磁道寬度401減去磁頭的有效寫入寬度403，即s＝3*Ws(θ)-We(θ)，其中We(θ)是磁頭的有效寫入寬度，Ws(θ)是伺服磁道的寬度；λ＝We(θ)/3*Ws(θ)＝We(θ)/3*ΔD(θ)，磁頭在磁碟徑向上轉動一步的距離ΔD(θ)＝We(θ)/3λ，這就是說，對于給定的磁道間隔比例因子λ，系統(tǒng)在某磁道上推動磁頭轉過的距離由磁頭的有效寫入寬度決定，并且磁頭轉動形成的磁道間距包含了一定的比例間隔。由于磁道間隔由磁頭的有效寫入寬度決定，所以磁道間隔也是隨磁頭在磁道上的位置而變化的，因此，采用優(yōu)化的磁道間隔比例，可以最大程度地利用磁碟空間。
圖5顯示了磁頭的有效寫入寬度We(θ)403與磁頭傾角θ502，碟片中心201到磁頭和磁頭樞軸的張角α504，寫入磁頭的實際長度b 517和寬度a 519，磁頭臂長M 104，樞軸到磁碟中心距離L 513和磁頭到磁碟中心的距離D 515等參數(shù)之間的數(shù)學模型示意圖。一般情況下，盤片密度是事先規(guī)劃好的，各參數(shù)的邊界值也是事先知道的，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，例如但不限于，磁頭在-5.64-17.3度的范圍內(nèi)轉動。根據(jù)圖5可得到下列數(shù)學關系式Δθ≈We(θ)/λ3/∂D(θ)∂θ∂D∂θ=M·L·sinθM2+L2-2M·LcosθWe(θ)=a·|cos(θ+α)|+b·sin(θ+α)α=arctan(M·sinθL-M·cosθ)Δθ=f(θ)]]>(公式一)其中，λ是磁道間隔比例因子。需要說明的是，磁道間隔s 407是相鄰數(shù)據(jù)磁道的數(shù)據(jù)之間、非數(shù)據(jù)區(qū)域的寬度，它與磁道間距不同，磁道間距是相鄰兩磁道中心線之間的距離，它是數(shù)據(jù)區(qū)域的寬度和非數(shù)據(jù)區(qū)域的寬度之和。方程一確定了任何一個位于磁道k的磁頭轉到下一條磁道k+1需要轉過的角度Δθ(k)，并且該轉動角形成的相鄰磁道之間具有由磁頭有效寫入寬度確定的比例間隔，Δθ(k)與θ(k)是一一對應的關系，但不是簡單的線性關系。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，通常伺服控制系統(tǒng)預先將磁頭傾角值存儲在系統(tǒng)內(nèi)存里面的一個映射表里，這些傾角值與相應的磁道是一一對應的關系，通過映射表可以知道磁頭在某磁道的預定傾角。一般情況下，映射表選取一定的磁道數(shù)目進行賦值映射，并不是給每一條磁道都進行賦值。
表一為磁道映射表的一個示例。
表一磁道號，k 預定傾角值θp(k)ID θp(ID)0 θp(0)1000 θp(1000)2000 θp(2000)· ·· ·· ·N-2000 θp(N-2000)N-1000 θp(N-1000)N θp(N)OD θp(OD)表中以1000磁道為單位進行賦值，其它磁道的預定傾角θp由伺服控制系統(tǒng)計算得出。例如，表一列出了每1000個磁道的傾角，伺服系統(tǒng)通過映射表中已知的θp(0)，θp(1000)，θp(2000)，…等角度值，通過插值計算可以得到其它任何磁道的、預定的磁頭傾角值，相當于我們從映射表得到所有的磁頭預定傾角值。由于零組件存在一定誤差，伺服控制系統(tǒng)可以通過一個校準過程來消除磁頭傾角偏差，通過在磁碟的外徑或內(nèi)徑，或者同時在內(nèi)徑和外徑，例如但不限于，在磁碟的外徑測定磁頭的轉動角度Δθ(OD)，并由公式計算出磁頭傾角θ(OD)，將該傾角值與預定傾角值θp(OD)比較，通過系統(tǒng)的補償或校準，使θ(OD)與θp(OD)的差值在誤差允許的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，磁頭轉動角Δθ(k)與磁頭傾角θ(k)并不是線性的關系，兩者的非線性關系如圖8所示，磁頭每次轉動的角度Δθ(k)＝θ(k+1)-θ(k)并不是一個恒定值，而且磁頭轉動形成的磁道比例間隔s 407在不同的磁道也是不同的，該間隔隨著磁頭的有效寫入寬度在不同的磁道而變化，伺服控制器需要計算確定磁頭在每條磁道上的轉動角度。
本發(fā)明的比例間隔磁道間距控制方法，可應用于多種伺服寫入方案中，例如但不限于，采用專有伺服寫入設備的方式，以及盤內(nèi)伺服寫入、也稱為自伺服寫入方式。在不同的伺服寫入方式中，需要考慮是否補償或消除磁頭定位誤差的情況。
圖6是根據(jù)磁頭有效寫入寬度確定的磁道比例間隔控制方法流程示意圖之一。在本實施例中，例如但不限于，采用專有伺服寫入設備寫入伺服信息，伺服控制系統(tǒng)有足夠的精度定位磁頭，使定位誤差控制在允許的范圍以內(nèi)。系統(tǒng)從作業(yè)602開始，磁頭驅動器推動磁頭到達伺服寫入的初始位置，例如但不限于，該位置在靠近磁碟外徑的地方，隨后系統(tǒng)轉到寫入作業(yè)604，開始寫入伺服信息。在寫入伺服信息的同時，系統(tǒng)將會記錄已寫入的磁道數(shù)目，這樣系統(tǒng)始終能夠確定磁頭位于哪一條磁道上。當系統(tǒng)寫完并計數(shù)第k條磁道后，控制轉移到作業(yè)606，伺服控制器通過查詢映射表或插值計算確定磁頭在磁道k上的傾角值θ(k)，并由伺服控制系統(tǒng)通過公式一計算出磁頭的轉動角度Δθ(k)，該轉動角在磁碟上形成了由磁頭有效寫入寬度確定的磁道比例間隔s 407。與此同時系統(tǒng)通過詢問作業(yè)608，判斷當前所寫的磁道k是否是最后一條磁道，如果是最后一條磁道，結束整個伺服寫入過程；否則的話，控制轉到作業(yè)610，驅動器推動磁頭轉過Δθ(k)角，進行磁道k+1的伺服寫入。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的磁道比例間隔控制方法的另外一個實施例的控制流程圖。系統(tǒng)采用本領域技術人員熟知的多種方法中的一種，例如但不限于，伺服控制系統(tǒng)通過激光傳感器測定磁頭轉過的角度，或者測量計算讀寫頭之間的偏移距離的方法，測定或計算出磁頭的轉動角Δθ(k)，并與由磁頭傾角θ(k)計算確定的轉動角度Δθd(k)比較，由伺服控制系統(tǒng)消除或補償兩者的誤差。該誤差補償方法可應用于，例如但不限于，自伺服的寫入方式。從作業(yè)701開始，磁頭驅動器驅動磁頭到達磁碟上的初始位置，例如但不限于，該位置在靠近磁碟外徑的地方，然后系統(tǒng)轉到寫入作業(yè)703，開始寫入伺服信息。當系統(tǒng)寫完一圈伺服信號后，將控制轉移到705，通過測定或計算磁頭在磁道k的轉動角度Δθ(k)，系統(tǒng)采用插值算法或直接從映射表確定磁頭的傾角θ(k)。系統(tǒng)將控制權轉到作業(yè)707，伺服控制器根據(jù)數(shù)學關系式(公式一)計算出在磁道k的磁頭應該或希望轉過的形成磁道比例間隔的轉動角Δθd(k)。該轉動距離形成的比例間隔s 407，既保證了最大程度地利用磁碟空間，又保證了相鄰磁道之間不會發(fā)生數(shù)據(jù)的重疊或干擾。系統(tǒng)將控制轉移到詢問框709，系統(tǒng)比較轉動角度Δθ(k)與轉動角度Δθd(k)，判斷Δθ(k)-Δθd(k)的差值是否在要求的誤差范圍內(nèi)。如果差值Δθ(k)-Δθd(k)超出了允許的范圍，將控制轉移到作業(yè)712，伺服控制器調(diào)整磁道間隔比例因子，并用調(diào)整后的磁道間隔比例因子重寫前面的磁道，以便保持規(guī)定的磁道密度。如果Δθ(k)-Δθd(k)的差值在允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)將控制轉移到作業(yè)714，系統(tǒng)將兩者的差值作為轉動角度的補償，繼續(xù)進行新磁道的伺服寫入。系統(tǒng)將控制轉移到詢問作業(yè)716，系統(tǒng)將查詢當前寫入的磁道是否是最后一條磁道；如果是，系統(tǒng)將結束整個伺服寫入操作，轉到結束動作。如果寫入的不是最后一條磁道，則系統(tǒng)將控制轉移到作業(yè)718，進行新磁道k+1的伺服寫入，進入新一輪的作業(yè)循環(huán)。伺服控制器將判斷差值Δθ(k+1)-Δθd(k+1)是否在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，對其進行調(diào)整或補償，并進行磁道k+1的伺服寫入，直到以規(guī)定的磁道密度寫完全部的磁道信息。
權利要求
1.一種硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法，包括磁頭在磁道k上寫入伺服信息，其特征在于該方法通過獲得由磁頭有效寫入寬度和磁道間隔比例因子決定的形成磁道比例間隔的磁頭轉動角Δθ(k)，將得到的磁頭轉動角Δθ(k)與由磁頭傾角θ(k)確定的磁頭轉動角Δθd(k)比較，并根據(jù)比較結果對磁頭轉動角Δθ(k)進行調(diào)整，控制磁道間隔在允許的范圍。
2.根據(jù)權利要求1所述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法，其特征在于，形成磁道比例間隔的磁頭轉動角Δθ(k)，由以下數(shù)學關系式確定Δθ≈We(θ)/λ3/∂D(θ)∂θ∂D∂θ=M·L·sinθM2+L2-2M·LcosθWe(θ)=a·|cos(θ+α)|+b·sin(θ+α)α=arctan(M·sinθL-M·cosθ)Δθ=f(θ)]]>其中，We(θ)是磁頭的有效寫入寬度，D(θ)是磁頭中心到磁碟中心的距離，M是磁頭臂長，L是磁頭樞軸中心到磁碟中心的距離，α是磁碟中心到磁頭樞軸中心和磁頭中心的張角，θ(k)是磁頭在K磁道上的傾角，λ是磁道間隔比例因子。
3.根據(jù)權利要求2所述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法，其特征在于，磁道間隔比例因子λ為常數(shù)值，并且可以在0.5-0.9的范圍內(nèi)取值，優(yōu)選地λ＝0.7。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法，其特征在于，若干事先確定的磁頭傾角θp儲存在磁道映射表里面。
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的磁硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法，其特征在于，該方法的誤差消除步驟為(1)確定測定的磁頭轉動角Δθ(k)與由磁頭傾角θ(k)確定的磁頭轉動角Δθd(k)的差值是否在允許的范圍里面；(2)如果Δθ(k)與Δθd(k)的差值超出了允許的范圍，則調(diào)整磁道間隔比例因子，對前面寫入的磁道重新進行伺服寫入，使得Δθ(k)與Δθd(k)的差值在要求的范圍內(nèi)；(3)如果Δθ(k)與Δθd(k)的差值在允許的范圍里面，則將該差值作為補償，進行新磁道k+1的伺服寫入，使之保持規(guī)定的磁道密度。
6.一種硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，磁頭驅動器推動磁頭在磁碟上寫入伺服信息，形成具有比例間隔的若干磁道，其特征在于，該裝置包括一個以伺服控制器為核心的伺服控制系統(tǒng)，通過相關電路控制磁頭驅動器和磁碟主軸馬達，伺服控制系統(tǒng)通過獲得由磁頭有效寫入寬度和磁道間隔比例因子決定的形成磁道比例間隔的磁頭轉動角Δθ(k)，將磁頭轉動角Δθ(k)與由磁頭傾角θ(k)確定的磁頭轉動角Δθd(k)比較，并根據(jù)比較結果對磁頭轉動角Δθ(k)進行調(diào)整，以此來控制磁道間隔在允許的范圍。
7.根據(jù)權利要求6所述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，其特征在于，形成磁道比例間隔的磁頭轉動角Δθ(k)，由數(shù)學關系式確定Δθ≈We(θ)/λ3/∂D(θ)∂θ∂D∂θ=M·L·sinθM2+L2-2M·LcosθWe(θ)=a·|cos(θ+α)|+b·sin(θ+α)α=arctan(M·sinθL-M·cosθ)Δθ=f(θ)]]>其中，We(θ)是磁頭的有效寫入寬度，D(θ)是磁頭中心到磁碟中心的距離，M是磁頭臂長，L是磁頭樞軸中心到磁碟中心的距離，α是磁碟中心到磁頭樞軸中心和磁頭中心的張角，θ(k)是磁頭在K磁道上的傾角，λ是磁道間隔比例因子。
8.根據(jù)權利要求7所述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，其特征在于，磁道間隔比例因子λ為常數(shù)值，并且可以在0.5-0.9的范圍內(nèi)取值，優(yōu)選地λ＝0.7。
9.根據(jù)權利要求6或7所述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，其特征在于，若干事先確定的磁頭傾角θp存儲在系統(tǒng)內(nèi)存的磁道映射表里面。
10.根據(jù)權利要求6或7所述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，其特征在于，由伺服控制系統(tǒng)比較判斷測量得到的磁頭轉動角Δθ(k)與由磁頭傾角θ(k)確定的轉動角Δθd(k)的差值是否在允許的范圍里面。
11.根據(jù)權利要求10所述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，其特征在于，如果Δθ(k)與Δθd(k)的差值超出了允許的范圍，系統(tǒng)將會調(diào)整磁道間隔比例因子，并對磁道k重新進行伺服寫入，使Δθ(k)與Δθd(k)的差值在要求的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權利要求10所述的硬盤伺服寫入磁道間隔控制用的裝置，其特征在于，如果Δθ(k)與Δθd(k)的差值在允許的范圍里面，則系統(tǒng)將該差值作為誤差補償，對磁道k+1進行伺服寫入，使其保持規(guī)定的磁道密度。
全文摘要
一種硬盤伺服寫入磁道間隔控制方法及裝置。該方法包括磁頭在磁道k上寫入伺服信息，然后通過獲得由磁頭有效寫入寬度和磁道間隔比例因子決定的形成磁道比例間隔的磁頭轉動角Δθ(k)，將得到的磁頭轉動角Δθ(k)與由磁頭傾角θ(k)確定的磁頭轉動角Δθ
文檔編號G11B5/596GK1959809SQ20051020066
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權日2005年11月1日
發(fā)明者黃棟洲, 吳彬 申請人:貴州南方匯通世華微硬盤有限公司