Arduino-basierter Amiga-Floppy-Lesegerät: Günstige Open-Source-Datenrettung

Komponenten und Materialien

Komponente	Menge	Hinweis
Widerstand 1 kΩ	1
Steckbrett (Breadboard)	1
Steckbrücken (Jumper Wires)	1 Set
Breadboard-Stromversorgung 5V/3.3V (SparkFun)	1
Arduino UNO (oder Pro Mini)	1	Pro Mini funktioniert ebenfalls

Software und Online-Dienste

• Arduino IDE
• Projekt-Website: https://amiga.robsmithdev.co.uk/
• GitHub Repository: ArduinoFloppyDiskReader

Projektziel

Entwicklung einer einfachen, günstigen und Open-Source-Lösung zum Auslesen von Amiga-DD-Disketten (Double Density) unter Windows 10 und anderen Betriebssystemen. Ziel ist die langfristige Datensicherung und Nostalgie.

Hintergrund

Der Autor verdankt seine Karriere dem Amiga 500+. Damals wurden Spiele programmiert (AMOS), heute sollen die alten Disketten gesichert werden. Herkömmliche PC-Laufwerke können Amiga-Disketten nicht lesen (anderes Encoding: MFM). Professionelle Lösungen wie KryoFlux oder Catweasel sind teuer und oft Closed Source.

Forschung und Herausforderungen

Amiga-DD-Disketten drehen mit 300 RPM, haben 80 Tracks, 11 Sektoren/Track, 512 Bytes/Sektor, MFM-kodiert. Erforderliche Abtastrate: 500 kHz – anspruchsvoll für einen 16 MHz Arduino.

Versuch 1: Schieberegister (74HC594)

Zwei 8-Bit-Schieberegister sollten die Abtastrate um Faktor 8 reduzieren. Daten per USART mit 2 Mbaud an PC senden. Funktionierte, aber keine sinnvollen Daten.

Versuch 2: Interrupt-basiert (ISR)

Direktes Einlesen per Interrupt bei 500 kHz. ISR-Overhead und langsame digitalRead() zu langsam. Selbst Port-Manipulation reichte nicht.

Versuch 3: Hardware-Counter (Timer/Counter)

Nutzung des ATMega328 Hardware-Counters (Timer0) zum Zählen der Floppy-Pulse. Timer2 generiert 500 kHz, wird bei jedem Pulse zurückgesetzt (Phasen-Synchronisation).

Versuch 4: Software-PLL (Phase Locked Loop)

Dynamische Anpassung der Taktrate an Frequenzdrift des Laufwerks. Timer-Counter wird bei Pulse-Erkennung auf festen Phasenwert gesetzt (Resynchronisation). Funktionierte gut, aber Checksummen-Fehler blieben.

Versuch 5: Optimierter ISR mit ISR_NAKED

Interrupt Service Routine auf Minimum reduziert (5 Instruktionen, ~0,3 µs). Nutzung von INT0 (höchste Priorität) für Pulserkennung. Assembler-Optimierung für maximale Geschwindigkeit.

Versuch 6: Schmitt-Trigger (74HCT14)

Signalbereinigung durch Hex-Schmitt-Trigger und Pullup-Widerstand (1 kΩ). Keine signifikante Verbesserung.

Versuch 7: MFM-Fehlererkennung

Regeln der MFM-Kodierung genutzt: keine zwei '1' nebeneinander, max. drei '0' nebeneinander. Erkennung und Korrektur von Bitfehlern.

Dekodierung und ADF-Format

• Rohdaten sind MFM-Pulse (Phasenübergänge), keine direkten Bits.
• Suche nach Sync-Wort 0x4489 (bzw. 0x2AAAAAAA44894489 mit Maskierung).
• Sektoren-Header und Daten prüfen (Checksummen).
• Gültige Sektoren zu ADF-Datei zusammenfügen (raw 512 Bytes/Sektor, beide Seiten).
• Mehrfaches Einlesen derselben Spur bis alle 11 Sektoren valide.

Ausblick (V2)

• Projekt ist Open Source (GPL v3).
• V2 bietet verbessertes Lesen und Schreiben.
• Unterstützung weiterer Formate (FDI für Kopierschutz, nicht-standard Formate).
• Keine Unterstützung für IPF (Closed Source, kommerziell).

Schaltplan und Aufbau

Die Schaltpläne zeigen die Verbindung von Floppy-Laufwerk (34-polig IDE-Kabel) zum Arduino. Wichtige Signale: /DIR, /STEP, /TRK00, /SIDE1, /RDATA. Stromversorgung nur 5V (12V nicht benötigt).