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PC-9821 に 5.25 型 FDD を接続する


Special thanks!!!
この記事は、エマティなリサイクル様の掲示板記事No.1329 FD1238Tピンアサイン等 ( 再掲 ) 、記事No.15628 FD1155C総合スレッドの('A`;)様、総額7600円様、まりも様、tsh様、HAMLIN様、KAZZEZ様、AP様、掲示板を提供してくださったエマティ様など、皆様のご指導、ご協力により完成しました。ご指導、ご協力してくださった皆様に、感謝の意を表します。

本体にわざわざ PC-9821 を使うならば、AT 互換機に 5.25 型 FDD を接続した方が早いんじゃ ? と言う話もありますが、 PC-9821 と AT 互換機ではフォーマットに違いがある為そのままでは AT 互換機で読み込む事はできません。これは歴史的経緯により、物理フォーマットに違いがある為です。


話は 8 型FD の時代にまで遡ります。

最初期の PC-9800 シリーズでは外付けの 8 型 FDD が接続できました。PC-9800 シリーズの 8 型 FD の物理フォーマット形式は所謂 IBM 形式と同等の仕様だったようです。 ( セクターサイズ 256byte、セクタ数 26、シリンダ数 77 ) 

時代が下るにつれて、5.25 型 FD や 3.5 型 FD へ移行していきますが、メディアが変わっても互換性を保てるようにする為か、物理フォーマット形式は 8 型 FD の延長線上にある形式が採用されました。

AT 互換機の場合は、少々事情が異なります。

AT 互換機の元祖である IBM PC では、最初から 5.25型FD が採用されました。

5.25 型 FD は開発時に、FDD のヘッド部を 8 型 FDD 用の機構を流用したような仕様としつつ容量を確保しようとしたため、結果として 8 型 FD と互換性がない物理フォーマット形式 ( セクターサイズ 512byte、シリンダ数 35 ) となりました。

後に少しでも簡単に容量を稼ぐ為に、 5.25 型 FDD のヘッドの可動範囲及び、FD のウィンドウ部分を拡大してシリンダ数を 40 としたものが開発されて、これが IBM PC に採用されました。 ( 1D フォーマット ) 

5.25 型 FDD 用に 2HD フォーマットが開発された時、PC-9800 シリーズでは 8 型 FD の電気的特性を引き継ぎつつ 2HD を実装し、AT 互換機では IBM PC に採用された 1D フォーマットを拡張する様にして 2HD を実装したため、同じ 2HD でもフォーマットの仕様に違いが出来てしまいました。

このような違いがある為に、AT 互換機では PC-9800 シリーズで作成された 2HD フォーマットの 5.25 型 FD をそのままでは読み込む事が出来ないのです。有志などが作成したデバイスドライバーを使用することで読み込める事もありますが、読み込めない事も当然あります。

なお上記の技術的経緯は、もしかしたら開発室様の「色々な5インチFDDをAT互換機に付けてみる」という記事で詳しい解説が行われています。


PC-9821 のノート機に 5.25 型 FDD を接続する

私は Ls12 を所有しており、Ls12 に 5.25 型 FDD を接続しようと考えました。

単独では解析出来っこないので('A`;)様にご指導を仰ぎ、結果として以下の図面のように接続すると 5.25 型 FDD を動かす事が出来ました。

FDD インターフェイス変換基板回路図 ( DXF形式 ) 
FDD インターフェイス変換基板回路図 ( PDF形式 ) 

データの読込、2HD として媒体のフォーマットも可能でした。

参考写真

FDD インターフェイス変換基板回路図参考写真


PC-9821 のデスクトップ機に 5.25 型 FDD を接続する

注意 ! 
デスクトップ機に関しては過去に実験した事が有るものの、すでに当時の記録が失われており、デスクトップ機に関する記事は推定を多く含みます。よって、実際に作業を行う際は他の資料との整合性を確認しながら作業される事をお薦めいたします。

想定した条件は、以下になります。


材料

以下に必要な材料を記載します。

  • PC-9821 で、98 用 FD1231T 相当 34pin コネクタ搭載機 1 台

Xa7 以降になると思われます。

  • 5.25 型 FDD  ( VFOなしか、VFO を無効に出来る機種 )  1 台

今回は、FD1155D を使用する前提とします。

  • 34P フラットケーブル ( コネクタ付 ) 

後述しますが、ケーブルに若干の加工が必要になります。

  • 本体が焼け落ちても、FD のデータが吹っ飛んでも泣かない精神

これが一番重要な材料です ( ぉ


工作

本体メインボード -> 3.5 型 FDD -> 5.25 型 FDD の順に接続する時の改造例です。

  • 最初は手元に 34P フラットケーブルを用意します。

フラットケーブルは AT 互換機用として流通している、既製のコネクタ付フラットケーブル (  34P FDD 用 ) で代用可能です。 ( 一般的な仕様で 3.5 型FDD と 5.25 型 FDD を接続可能なものかつ、本体のメインボードに接続するコネクタと 5.25 型 FDD 用コネクタを完全にストレート結線した仕様のフラットケーブルに限ります。 ) 

  • 次にフラットケーブルの不要な配線を切断する加工を行います。

この加工は 3.5 型 FDD と 5.25 型 FDD の間を繋ぐフラットケーブル上で行います。5.25 型 FDD を接続するコネクタの手前で、1、3、7、11、17、33 番ピンに繋がるケーブルは切断してしまいます。 ( 17、33 番ピンはそのままでも良い場合があります。 ) 3.5 型 FDD とマザーの間はそのままです。

  • メインボード用と3.5 型 FDD 用のコネクタを接続します。

このコネクタはいわゆる「反転ケーブル」と同じピンアサインになるように接続してください。既製品を改造する時は、コネクタをいったん分解して、コネクタの向きを変更して組立ててください。

  • 5.25 型 FDD のコネクタを接続します。

このコネクタはフラットケーブルのメインボードと 3.5 型 FDD の間の部分ではなく、必ず 3.5 型 FDD よりも外側に接続してください。

上記の改造で、必要最低限ではありますが 5.25 型 FDD のデータを読込む事ができます。ただ、2HD のみ読込可能で 2DD は読込不能か、読込困難だと思われます。


改造失敗例

  • FDD を 1 台しか接続していないのに、複数認識する、FDD のヘッドやスピンドルモータの様子がおかしい

3.5 型 FDD コネクタをいわゆる「反転ケーブル」と同等の仕様に改造していますか ? 間違った状態で接続して FDD にアクセスすると、FDD がお亡くなりになるようですから、すぐに電源を切ってフラットケーブルを点検しましょう。

  • 3.5 型 FDD と 5.25 型 FDD のアクセスランプが同時に光る

もしかしたら、Disk Change 信号と Ready 信号の選択を誤っているかも知れません。若しくは、ドライブ番号の設定間違いと思われます。私のところでは、FD-55GFR で設定を調整している時にこうなりました。98 では Ready 信号が使われています。


おまけ

FD-1155D のジャンパピンの設定です。これなら必ず動くという訳ではないです。

 
FD-1155D のジャンパ設定表





PC-9800 シリーズでの基本的な設定 PC-9821 シリーズのうち FD1231T または 1238T 搭載機での設定 PC/AT 互換機での設定 ジャンパの意味
DX 0
または
1
0
または
1
※1
0
または
1
※2

FDD のドライブ番号
「0」が 1 台目
「1」が 2 台目
「2」が 3 台目
「3」が 4 台目

DCG 1 1 2

Disk change 信号と Ready信号の切替
「1」が Ready 信号
「2」が Disk change 信号

USE 1 2 2

ヘッド制御信号 と IN USE 信号の切替
「1」が Head Load 信号
「2」が IN USE 信号
※3、※4、※5

MON 1 1 1

スピンドルモータの起動条件
「1」が Motor 信号
「2」が Head load 信号
「3」が Drive select 信号

HDE 1 1 2

2DD 時のスピンドルモータ回転数
「1」が 360 回転
「2」が 300 回転
※6

DEN 1 1 1

2HD と 2DD モードの切替
「1」が Density 信号による切替
「2」が High Density 信号による切替
「3」が 2HD 固定
オープンが 2DD 固定 ? 

RD 2 1 1

VFO 回路の有効、無効
「1」が無効
「2」が有効
※7

VC 有効 有効 有効

終端抵抗の有効、無効
オープンで無効
ショートで有効

  • ※1
    ドライブ番号は、FDD が標準で 1 台のみのノート機では 2 台目以降は認識出来ないため、必ず「0」とする。デスクトップ機の場合は、3 台目、4 台目に設定しても認識できない可能性あり。
  • ※2
    PC/AT 互換機で使用する場合は世代により異なるが、チップセットの仕様により台数に関わりなく全て「1」で固定する場合がある。
  • ※3
    「USE」ジャンパは通常、PC-9800 シリーズでは「1」に、PC/AT 互換機では「2」に設定する事を基本とするが、PC-9800 シリーズでも FD1238T 相当品を搭載する Head Load 信号が出ていない機種では「2」に設定しないと、FD1155D へはアクセスできない。他のヘッドロード機構を持っている FDD も、同じようにヘッドロード機構を無効にする必要が有る。
  • ※4
    ヘッドロード機構は元々、フロッピーディスクの摩耗を抑制する目的で設けられている。なので PC-9800 シリーズで有ってもアクセス速度を重視する場合、敢えて「USE」ジャンパを「2」へ設定する事が考えられる。また過去には、ヘッドロード機構のソレノイドの動作を解除して運用するユーザーも居たという。
  • ※5
    各所の資料では IN USE 信号という事になっているが、「USE」ジャンパを「2」へ設定してもアクセスランプが点灯しないとの情報がある事を考慮すると、製造ロットにより、内部で使用する信号の設定が IN USE 信号単体、Drive Select 信号と IN USE 信号の AND、Drive Select 信号単体の何れかに分かれている可能性がある。
  • ※6
    2DD ディスクを読み込む本体の仕様に依存する。国内では一般的に PC/AT 互換機を含め 300 回転だが、PC-9800 シリーズでは互換性を考慮したのかアクセス速度を重視したのか、360 回転である。
  • ※7
    「RD」ジャンパは通常、PC-9800 シリーズでは「2」に、PC/AT 互換機では「1」に設定する事を基本とするが、PC-9800 シリーズでも FD1231T や FD1238T 相当品を搭載する機種では「1」に設定しないと、FD1155D へはアクセスできないと思われる。これは、本体側に VFO 回路が存在しているか否かにより異なる為である。

参考文献
エマティなリサイクル
陳腐化した記録メディアからの計算機プログラムとデータの復元
NEC Floppy Disc Jumper Settings


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