如何处理示波器将软盘中传输的模拟信号？

最近，vsftpd作者、Google Project Zero创始人Chris Evans和Phil Pemberton一起恢复存储在软盘中的几个古早游戏代码时，他们发现，部分软盘出现了不同程度的损坏，以致于直接用Greaseweazle这样的设备是无法读取的。

 

Greaseweazle F7 Plus

怎么办？大佬决心用万能的示波器，抢救宝贵历史代码。

没错，就是那种用来测试电路、显示波形的仪器。

 

恢复出来的游戏代码竟然还能玩，而且界面显示清晰：

 

这波操作，看得网友直呼：数据考古不要太酷。

手敲0和1，100%恢复古早代码

软盘通常以模拟信号的方式存储数据。

这里面存储的模拟信号，用的是最原始的FM调制（频率调制）。

也就是说，它所存储的信号0和1，分别会以不同的波形频率表示。

这代表的是00101100

以下面这段波形为例，单位周期下，在信号为0时，输出的频率是比较慢的；而当信号变成1时，频率就会突然变快。

因此，只需要找到周期规律，就能判断一个周期里，信号代表的是0还是1。

但也不能仅仅看峰值来判断信号是否为1。例如，在这个周期里，就出现了一个“假峰值”，然而人工解读的结果还是0。

因为这个峰值其实是一个噪音，信号的整体趋势仍然是下降的，波形的频率本质上并没有变化。（但信号为1时，波形会呈现一个完整的周期，起始点和终点的值是非常接近的）

有网友给出了简单的判断方法：一个周期过去，如果信号值变化很大，则代表0；如果信号值几乎不变，则代表1。

据Chris Evans介绍，代表0的正弦波信号，是8μs一个周期；而代表1的正弦波信号，则是4μs一个周期。

这种情况下，用Greaseweazle等“现代设备”直接读取数据，会出现一个问题。

如果软盘中的数据，由于各种外部原因（时间久远、使用次数过多）出现了损坏，那么仅凭机器，是无法从这些带有大量噪音的数据中完成解读的。

△就像这样，有一个扇区出现了问题

但人却可以轻易看出这些数据中的“规律”，从而判断信号的状态。

因此，用示波器将软盘中传输的模拟信号展示出来，再由人工进行解读，会是个更好的方法。

于是Evans和Pemberton将示波器直接连上了软盘驱动器的测试点，看看软盘到底都输出了些什么信号。

其中，输入信号会呈现一正一负两个波形，用来消除一部分噪声。

 

从各种“年代久远”的软盘解读出的信号来看，难怪Greaseweazle这些设备读不出来……（连人也得仔细分辨一会儿）

接下来，就是处理这些神奇的波形了。

为了更好地处理噪音、绘制信号图像，Evans和Pemberton还用上了Audacity来处理模拟信号。

Audacity是一个免费开源的音频分析和编辑工具，能够快速放大和检查波形，还具有多功能低通滤波器，以及直接绘图的功能。

另外，Audacity也支持CSV文件的导入。

Evans和他的小伙伴还利用这样的音频工具搞出了新的衍生玩法……

比如将速度放慢100倍，听一听软盘记录的声音。

恢复出来的数据，效果还不错。

但上面这些，还只能用于数据比较正常的信号。

对于软盘本身有轻微损坏的信号，想要恢复就变得更困难了。
       本文综合整理自量子位 EDN电子技术设计
       责任编辑:pj