如何處理示波器將軟盤(pán)中傳輸?shù)哪M信號(hào)？

最近，vsftpd作者、Google Project Zero創(chuàng)始人Chris Evans和Phil Pemberton一起恢復(fù)存儲(chǔ)在軟盤(pán)中的幾個(gè)古早游戲代碼時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)，部分軟盤(pán)出現(xiàn)了不同程度的損壞，以致于直接用Greaseweazle這樣的設(shè)備是無(wú)法讀取的。

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Greaseweazle F7 Plus

怎么辦？大佬決心用萬(wàn)能的示波器，搶救寶貴歷史代碼。

沒(méi)錯(cuò)，就是那種用來(lái)測(cè)試電路、顯示波形的儀器。

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恢復(fù)出來(lái)的游戲代碼竟然還能玩，而且界面顯示清晰：

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這波操作，看得網(wǎng)友直呼：數(shù)據(jù)考古不要太酷。

手敲0和1，100%恢復(fù)古早代碼

軟盤(pán)通常以模擬信號(hào)的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

這里面存儲(chǔ)的模擬信號(hào)，用的是最原始的FM調(diào)制（頻率調(diào)制）。

也就是說(shuō)，它所存儲(chǔ)的信號(hào)0和1，分別會(huì)以不同的波形頻率表示。

這代表的是00101100

以下面這段波形為例，單位周期下，在信號(hào)為0時(shí)，輸出的頻率是比較慢的；而當(dāng)信號(hào)變成1時(shí)，頻率就會(huì)突然變快。

因此，只需要找到周期規(guī)律，就能判斷一個(gè)周期里，信號(hào)代表的是0還是1。

但也不能僅僅看峰值來(lái)判斷信號(hào)是否為1。例如，在這個(gè)周期里，就出現(xiàn)了一個(gè)“假峰值”，然而人工解讀的結(jié)果還是0。

因?yàn)檫@個(gè)峰值其實(shí)是一個(gè)噪音，信號(hào)的整體趨勢(shì)仍然是下降的，波形的頻率本質(zhì)上并沒(méi)有變化。（但信號(hào)為1時(shí)，波形會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)完整的周期，起始點(diǎn)和終點(diǎn)的值是非常接近的）

有網(wǎng)友給出了簡(jiǎn)單的判斷方法：一個(gè)周期過(guò)去，如果信號(hào)值變化很大，則代表0；如果信號(hào)值幾乎不變，則代表1。

據(jù)Chris Evans介紹，代表0的正弦波信號(hào)，是8μs一個(gè)周期；而代表1的正弦波信號(hào)，則是4μs一個(gè)周期。

這種情況下，用Greaseweazle等“現(xiàn)代設(shè)備”直接讀取數(shù)據(jù)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題。

如果軟盤(pán)中的數(shù)據(jù)，由于各種外部原因（時(shí)間久遠(yuǎn)、使用次數(shù)過(guò)多）出現(xiàn)了損壞，那么僅憑機(jī)器，是無(wú)法從這些帶有大量噪音的數(shù)據(jù)中完成解讀的。

△就像這樣，有一個(gè)扇區(qū)出現(xiàn)了問(wèn)題

但人卻可以輕易看出這些數(shù)據(jù)中的“規(guī)律”，從而判斷信號(hào)的狀態(tài)。

因此，用示波器將軟盤(pán)中傳輸?shù)哪M信號(hào)展示出來(lái)，再由人工進(jìn)行解讀，會(huì)是個(gè)更好的方法。

于是Evans和Pemberton將示波器直接連上了軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的測(cè)試點(diǎn)，看看軟盤(pán)到底都輸出了些什么信號(hào)。

其中，輸入信號(hào)會(huì)呈現(xiàn)一正一負(fù)兩個(gè)波形，用來(lái)消除一部分噪聲。

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從各種“年代久遠(yuǎn)”的軟盤(pán)解讀出的信號(hào)來(lái)看，難怪Greaseweazle這些設(shè)備讀不出來(lái)……（連人也得仔細(xì)分辨一會(huì)兒）

接下來(lái)，就是處理這些神奇的波形了。

為了更好地處理噪音、繪制信號(hào)圖像，Evans和Pemberton還用上了Audacity來(lái)處理模擬信號(hào)。

Audacity是一個(gè)免費(fèi)開(kāi)源的音頻分析和編輯工具，能夠快速放大和檢查波形，還具有多功能低通濾波器，以及直接繪圖的功能。

另外，Audacity也支持CSV文件的導(dǎo)入。

Evans和他的小伙伴還利用這樣的音頻工具搞出了新的衍生玩法……

比如將速度放慢100倍，聽(tīng)一聽(tīng)軟盤(pán)記錄的聲音。

恢復(fù)出來(lái)的數(shù)據(jù)，效果還不錯(cuò)。

但上面這些，還只能用于數(shù)據(jù)比較正常的信號(hào)。

對(duì)于軟盤(pán)本身有輕微損壞的信號(hào)，想要恢復(fù)就變得更困難了。
? ? ? ?本文綜合整理自量子位 EDN電子技術(shù)設(shè)計(jì)
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