PCA5: Le retour

En 2013, le contrôleur industriel R&S PCA5 chargé de piloter l'ensemble ESM500A et ses récepteurs secondaires rejoignait le shack. Avec hélas son disque dur 'miniscribe' en bien mauvais état. J'avais alors pu sauvegarder une bonne partie des disquettes avec l'espoir de pouvoir remettre en état ce système. Peine perdue au regard de l'impossibilité de refaire fonctionner le lecteur de disquette et de formatter un disque dur SCSI plus récent.

La remise en état de l'ensemble piloté par ce 'PC-Like' m'a amené à remettre l'ouvrage sur le métier pour la quatrième fois. Ce qui m'a pris deux longues semaines, à temps partiel bien entendu.

La priorité a été donnée à l'étude du problème du lecteur de disquette en connectant celui-ci sur un 'vieux' PC disposant de toutes les interfaces disques possibles. Et bien sûr, Murphy s'est invité au bout de quelques minutes avec l'impossibilité de redémarrer la machine correctement. Les condensateurs s'avèrent être HS, un grand classique des machines de cette époque. Après remplacement, c'est au tour de l'alimentation de flancher. Celle-ci est remplacée par un modèle plus puissant et la machine redémarre enfin à chaque fois correctement.

Disposant enfin d'une machine fonctionnelle, toutes les combinaisons de cavaliers et quelques lecteurs de disquette encore en ma possession ont été testés sans réel succès. J'ai alors acheté un émulateur Gotek pour lever le doute. Ce dernier a été mis à jour avec l'excellente émulation 'USB HxC Floppy Emulator Firmware' développée par JF DEL NERO et disponible sur le site 'https://hxc2001.com/'.

Quelques changements ont été réalisés dont l'ajout d'un afficheur OLED, d'un bouton poussoir de sélection de l'image et d'un buzzer, modifications décrites sur le site HxC2001. Le fonctionnement de cet émulateur avec une image MS-DOS3.1 sur le PC de test confirme que la solution est viable. Hélas, son installation sur le PCA5 ne permet pas son démarrage, le lecteur restant coincé sur le secteur 0, piste 0.

Commence alors une analyse approfondie sous Ghidra du BIOS du PCA5, du boot de plusieurs disquettes originales et de celui partiellement récupéré sur le disque dur.

Pour résumer les nombreuses heures passées sur cette analyse, la conception cette machine diffère totalement de celle d'un PC même si au final, c'est bien une version MSDOS3.1 qui est chargée.

L'utilisation d'un processeur 80186, qui intègre de nombreux périphériques, impose une cartographie des entrées/sorties différentes de celle définie par le standard 'PC-XT'. Qui plus est, le concepteur de ce BIOS a choisi un fonctionnement totalement différent sans aucune utilisation des interruptions usuelles dont l'interruption 13h chargée des média de stockage. 

Il en résulte une totale incompatibilité à bas niveau (BIOS et IO.SYS) ce qui a aussi conduit à la modification de certaines commandes, modifications pour la plupart liées à l'utilisation d'un MBR et d'une topologie des premiers secteurs spécifique. Aucune fonction n'a par ailleurs été trouvée qui permette la préparation d'un disque dur et la création des deux partitions E: et F à priori imposées. On notera que les quatre premières lettres sont réservées aux lecteurs de disquettes, ce qui aurait dû me mettre la puce à l'oreille pour le paramétrage du Gotek...

Après quelques heures d'analyse, les routines de gestion des lecteurs de disquette sont trouvées (contrôleur SAB 2797) et du disque dur (contrôleur SCSI AM-5380) sans pour autant arriver à bien identifier le fonctionnement, celui-ci s'appuyant sur le contrôleur de DMA embarqué dans la CPU. Il me faudra replonger dans ce code pour identifier les paramètres utilisés pour l'accès au disque dur (SCSI de base à priori).

Ayant une meilleure vision de cet environnement, les images des disquettes R&S sont chargées sur le Gotek avec un paramétrage correspondant à un lecteur 80 pistes double face haute densité compatible IBM PC. Toujours sans succès jusqu'à ce que je me souvienne de la possibilité d'avoir jusqu'à quatre lecteurs ce qui impose une compatibilité Shugart. La modification est faite sur le Gotek, une image choisie et le système boote sans aucun problème jusqu'au prompt 'A:>'. 

Et le lancement des applications s'effectue sans aucun problème. Une première victoire !

Il me reste maintenant à retrouver le manuel du PCA5 qui, avec un peu de change, contiendra la procédure de préparation du disque dur, ou à minima, des indications sur le logiciel requis. Sinon, de longues heures sous Ghidra m'attendront, avec peut être, une modification du BIOS à la clef.

PCA5: Retour au langage Basic

Le fonctionnement de la chaîne de pilotage de la baie ESM via les logiciels spécifiques sur le PCA5 impose certaines contraintes dont notamment l'obligation de passer le récepteur ESM500A en mode contrôleur, c-à-d de désactiver l'option 'Talker Only' laquelle permet de piloter les cassettes depuis ce récepteur.

Pour avancer et mieux comprendre certaines erreurs remontées lors de l'utilisation de ces logiciels écrits en Pascal et dont je n'ai pas les sources, je me suis remis au Basic dans la syntaxe propre à la version Rohde et Schwarz. J'ai d'abord dû extraire les sources des programmes de démonstration sauvegardés en version binaire et donc non lisibles. Pour cela, l'émulateur de PC 'PCem' m'a encore été d'un grand secours. Initialisé sur une image d'un MSDOS 3.1 version 286, il m'a permis de charger l'image de la disquette R&S comme disquette B: puis de lancer ce basic spécifique, de charger dans celui-ci le programme en format binaire et enfin de le sauver en format texte via la commande 'ASAVE'.

Il n'est cependant pas possible d'exécuter le programme, les extensions spécifiques n'étant pas présentes sur la version MSDOS utilisée, ni d'ailleurs d'émuler le PCA5 le processeur 80186 n'étant pas supporté sur PCEm.

Un premier de programme de test a ainsi été écrit qui est ensuite sauvé sur l'image d'une disquette dédiée à l'aide de l'outil WinImage. Il ne reste plus qu'à le tester :-)

PCA5: De nouveau totalement fonctionnel

Le système de contrôle PCA5 de chez Rohde & Schwarz est de nouveau totalement fonctionnel. Après avoir réussi à imager les disquettes sauvées il y a plus de 14 ans à l'aide d'une carte Greazeweazle puis à booter la machine, le boot sur disque dur est de nouveau fonctionnel. Une petite victoire qui m'aura cependant pris beaucoup (trop) de temps.

Pour cela une copie du disque dur SCSI d'origine a d'abord été effectuée à l'aide d'un PC réinstallé pour l'occasion avec une carte Adaptec 1540 et le logiciel MHDD. Une cinquantaine de secteurs sont alors découverts défectueux et tous notés. On notera que ce disque démarrait, parfois, en s'arrêtant toujours au milieu du boot du PCA. La copie de l'image ainsi effectuée sur un Seagate Fireball ST n'a pas permis de booter le PCA. La poursuite de l'étude du code du MBR du disque dur confirme si besoin était la totale incompatibilité avec la procédure de boot d'un PC classique.

L'hypothèse de la vérification de l'identité du disque tombe à l'eau après avoir recherché dans le BIOS les chaînes caractéristiques du disque dur obtenue via une requête 'inquiry' passée à l'aide d'un CD bootable 'gpartd'. Il ne reste plus qu'une hypothèse valide: le BIOS du PCA ne gère que le format SCSI initial qu'aucun disque des années 90 ne reconnait. Mais pour valider cela il me faut pouvoir espionner les échanges.

Fort heureusement, plusieurs adaptateurs SCSI/USB/SDCard sont disponibles dont le SCSIKnife vendu en France. La configuration de celui-ci permet d'émuler au plus près l'interface de base SCSI, de journaliser les actions et de charger l'image du disque original. Et miracle, après plusieurs essais de configuration, cette image démarre sur le PCA en s'arrêtant au même endroit que l'original.

Avec cet outillage, le reste n'est plus qu'une de temps et de patience: chacun des secteur des applications vitales (IO.SYS, MSDOS.SYS et COMMAND.COM) est comparé, après identification des secteurs de démarrage de ces applications, avec ceux de la version de la disquette bootable. Les secteurs endommagés ont été remplacés par 512 octets nuls lors de la création de l'image facilitant leur identification. Ils sont immédiatement remplacés par ceux de la disquette avec l'aide de l'outil Active@ Disk Editor. Après deux heures de travail, tout semble avoir été corrigé, y compris les drivers, les fichiers autoexec.bat et config.sys ayant été renommés pour simplifier le démarrage.

Hélas, le boot s'interrompt en erreur bien plus loin qu'à l'origine. J'allais reprendre le travail de comparaison quand, après un boot sur disquette, j'ai eu l'idée de tenter de lister le volume E:. Et miracle, les volumes E: et F: qui n'avaient jamais été accessibles le sont devenu. Dès lors, le challenge était terminé car il suffisait maintenant d'exécuter un FORMAT /MBR sur les deux volumes et de recopier la disquette système pour disposer d'un équipement capable de démarrer sur le disque dur, enfin l'émulation de celui-ci.

Il y a quelques années encore, je considérais ce système PCA comme perdu car non exploitable. Heureusement, les développements d'émulateurs de disquettes, de disques SCSI et autres ont permis de redémarrer cette machine assez exceptionnelle car utilisant un 80186 et son coprocesseur 80187 mais aussi deux chips graphiques permettant de mixer affichages alphanumérique et graphique.

Le disque dur d'origine n'a pas survécu aux manipulations mais les copies effectuées ont permis de redémarrer l'ensemble. Je l'ai réinstallé dans la machine comme témoin de cette époque du début des micro-ordinateurs.

Il me reste trouver le manuel de ce système, quelques cartes d'extension et à le brancher sur la baie de réception qu'il est censé commander.

PCA5: Connexion sur la baie ESM

Une première tentative de connexion du PCA5 sur la baie des ESM a permis de confirmer que le bus IEC fonctionne parfaitement, le logiciel de pilotage de l'ESM prenant bien le contrôle de l'ESM500A. Celui prenant bien , par ailleurs, le contrôle des cassettes.

S'agissant par contre du logiciel de pilotage de la baie, l'ESM500A est bien interrogé mais répond avec une erreur et ne trouve pas les huit cassettes. Le paramétrage de l'ESM500A a été repris pour prendre celui par défaut (adresse 18) sans aucun changement dans le comportement.

 

Qui plus est, ce logiciel recherche la présence de deux autres unités sur les liaisons série COM1 et COM2. Il doit y avoir un problème d'adressage sur le bus IEC ou une erreur de configuration de l'ensemble pour lequel je ne dispose d'aucune documentation... 

En attendant, on admirera la qualité des images graphiques en provenance du processeur dédié.

Une rapide analyse de ces logiciels indique qu'ils ont été écrits en Pascal, un bien beau langage désormais totalement oublié tout comme son 'évolution', le langage 'ADA'. 

PCA5: Rédemarrage

De plus en plus d'équipements d'analyse ou de mesure embarquent un système d'exploitation dont rien ne permet de prédire que celui-ci sera toujours maintenu, voire même simplement disponible dans quelques années. Il convient alors de sauvegarder tout ce qui peut l'être pour maintenir l'équipement: système d'exploitation, applications mais aussi les firmwares embarqués dans les PROM. 

 

La récupération d'un contrôleur industriel PCA5 de la société Rohde et Schwarz m'a amené à engager une série d'actions visant à pouvoir redémarrer celui-ci avec un minimum de risque quand à la perte d'informations cruciales, et ceci avant même de le remettre sous tension pour la première fois depuis plus de 15 ans: 

1- sauvegarde d'une image de l'équivalent du BIOS ; 

2- sauvegarde d'une image des floppies disques 5.1/4 contenant notamment le logiciel d'exploitation (MSDOS2.11) mais aussi des gestionnaires de périphériques spécifiques dont l'interface IEC.625 ; 

3- sauvegarde d'une image du disque winchester contenant aussi le logiciel d'exploitation, les gestionnaires de périphériques et les applications. 

Si la première action reste assez aisée à mener, les lecteurs de mémoire actuels gérant encore les EPROM de la série 2764, il n'en va pas de même avec les deux autres actions. Il faut en effet disposer d'un équipement à même de lire les disquettes 5"1/4 d'une capacité de 1.2Mo et sur lequel raccorder un disque de 20Mo datant de 1988 utilisant fort heureusement une interface SCSI. 

La première étape a consisté à retrouver un lecteur ad'hoc dans le 'stock des vielleries qui peuvent toujours servir', puis une carte SCSI et enfin une machine disposant encore d'une interface disquette 3"1/4. Après installation d'un système FreeBSD, de la carte SCSI et le raccordement du lecteur 5"1/4 en l'état un premier est apparu: si le lecteur est bien détecté et son moteur mis en marche au démarrage de la machine, il n'en va plus de même après que le système d'exploitation ait démarré. Le lecteur est sélectionné mais le moteur ne démarre pas. 

Un problème rencontré il y a bien bien longtemps lié au mécanisme de sélection du signal de démarrage: utilisation signal de démarrage spécifique (strap 'MM') ou utilisation du signal de sélection du lecteur (strap 'MS'). Par chance, le lecteur utilisé dispose des straps de configuration, et le passage de 'MM' à 'MS' est rapidement effectué. Cette simple modification rend vie à un lecteur datant de 1989... 

 

La seconde étape visait à copier toutes les données présentes sur les disquettes. Deux copies sont effectuées pour chacune des disquettes: 

- une copie intégrale via l'utilitaire 'dd' ; 

- une copie des fichiers après montage du lecteur en spécifiant le type de fichier 'MSDOS'. 

Par une chance extraordinaire toutes les disquettes ont pu être copiées dans les deux modes à l'exception d'une d'entres-elles sur laquelle deux fichiers n'ont pu été récupérés (MSDOS.SYS et IO.SYS) lesquels figuraient sur les autres disquettes. Ces copies sont ensuite sauvegardées sur CD-ROM, l'idée étant de remplacer le lecteur de disquette par un émulateur et une carte SD contenant les images ainsi générées. 

Troisième étape, et non des moindres, la sauvegarde du contenu du disque Winchester dont la fiabilité peut être mise en doute après autant d'années. Il s'agit d'un disque miniscribe 8425S de 20Mo datant de 1989 et assez réputé pour sa robustesse.

Avant tout autre chose, un premier essai est effectué avec un vieux disque SCSI de 540Mo de consommation sensiblement identique et raccordé sur la carte Adaptec récente de la machine de copie. La configuration de cette carte est préalablement modifiée pour interdire l'usage des modes récents (wide et ultra-wide) et réduire le débit à 10Mbs. Le résultat est positif puisque ce vieux disque s'avère être parfaitement accessible depuis le système d'exploitation FreeBSD. 

Le disque à copier est alors installé en lieu et place puis la machine en marche en croisant les doigts. Celui-ci s'avère hélas inaccessible. Il ne reste plus à espérer qu'il s'agisse d'un problème de compatibilité et que le disque sera accessible depuis l'équipement original.

 

Dernière étape, le redémarrage du contrôleur après avoir effectué un bon dépoussiérage et enlevé toutes les cartes non strictement essentielles: interface Centronic, interface IEC.625, interface SCSI et interface série. 

La mise sous tension se passe sans problème, les tensions sont présentes à condition de charger préalablement l'alimentation à découpage. Les cartes sont donc réinsérées, le contrôleur mis sous tension et un magnifique 'prompt' apparaît à l'écran suivi d'un démarrage sur la copie de la disquette système. 

La joie va être hélas de courte durée car après plusieurs manipulations et démarrages sans aucun problème, le contrôleur fini par refuser de booter sur une disquette pourtant valide. S'agissant d'un système utilisant un BIOS spécifique - PCA Monitor 2.10 - sans possibilité de paramétrage ni auto-test, la panne risque de s'avérait difficile à résoudre sauf à disposer d'un second PCA ou d'une copie de la disquette de configuration et test s'il y en a eu une ... L'équipement est remonté et entreposé dans l'attente de trouver plus d'information sur son fonctionnement au démarrage et sur la cause possible du problème.

Si l'un de mes lecteurs en sait plus sur cet équipement et sa configuration pour le démarrage, qu'il n'hésite pas à me contacter.

PCA5: Remise en route infructueuse

Voilà bientôt 10 ans, un excellent ami m'avait donné un contrôleur industriel Rohde et Schwarz de type PCA-5. Je n'avais hélas pas réussi à le redémarrer correctement bien qu'ayant pu sauvegarder la majorité du contenu des disquettes. Ceci avant que le système ne refuse définitivement de redémarrer sur disquette.

Je l'avais alors remisé jusqu'à dernièrement lors de la réorganisation de mon stockage de matériels informatiques. Ce système est intéressant car il permettait de piloter une baie Rohde&Schwarz contenant 8 tiroirs de la série ESM50xk. J'ai donc tenté d'identifier le problème avant de le (re)stocker.

Un premier problème est apparu avec une erreur provoquée par le clavier lequel fonctionnait pourtant parfaitement il y 10 ans. Ce clavier, spécifique R&S, transmet le code des touches via une liaison série 5V à 2400 bauds. 

Une rapide analyse met en évidence un problème dans la réinitialisation du contrôleur, problème tout aussi rapidement solutionné en changeant le condensateur tantale assurant cette fonction. Un second problème est alors identifié, la commutation de la diode indiquant l'état du verrouillage en majuscule ne fonctionnant pas. Une étude du câblage montre que cette fonctionne passe par une bascule 74HCT374 dont les états ne semblent pas très cohérents. Son remplacement résout immédiatement ce dernier problème.

Hélas, le problème du démarrage sur disquette reste entier même après changement du lecteur. Il me faudrait analyser les signaux sur la carte principale mère (Intel 80186) dont je n'ai pas le schéma et sur laquelle je n'ai pas pu identifier le contrôleur de floppy (peut-être le circuit Siemens SAB-2797). Je repousse donc cette opération en testant cependant le fonctionnement du disque dur SCSI Scribe que j'avais déconnecté à l'époque.

Celui-ci démarre après que les connecteurs aient été nettoyés mais le boot s'arrête rapidement avec passage en erreur dans le moniteur. La commande Go ('G') permet d'aller un peu plus loin avec l'affichage d'une référence à 'MS-DOS 3.1' et au chargement d'un driver 'STRINX' lequel provoque une nouvelle erreur. 

Ce disque dur n'est pas récent - de mémoire utilisé sur certains Apple II - et le positionnement de la tête s'effectue - comme sur un lecteur de floppy 5"1/4 - au moyen d'un moteur pas-à-pas situé à l'extérieur du boitier contenant le(s) plateau(x).

Si quelqu'un dispose du manuel ou des schémas des cartes de ce Process Controller  PCA-5 375.2010.04, voir des disquettes originales, qu'il n'hésite pas à me contacter...

Divers: Reconfiguration du PC de travail

Le passage sur une brocante de village ce matin m'a donné l'occasion d'acheter à vil prix un excellent graveur de DVD avec une interface SATA alors que je ne disposais que de graveurs IDE. Ceci m'a amené à modifier la configuration de la machine assez performante que j'utilise pour différentes tâches: de la conception 3D aux jeux en passant par l'analyse de code.

Le travail effectué sur le PCA5 autour des interfaces disquettes m'a conduit à installer le graveur sur cette machine et à approvisionner un lecteur de disquette 1.44Mb doté d'une interface USB. Disposant d'une carte USB dans la machine, ce lecteur pourra être directement intégré en façade. 

Cette machine, référence M8200, a été modifiée afin d'intégrer une carte graphique Radeon R9 moyennant quelques découpes pour qu'elle puisse rentrer. Une alimentation bien plus performante et un câble d'adaptation pour les connecteurs spécifiques de cette machine ont été approvisionnés. La CPU Core i5 2500 et la carte graphique me permettent de faire fonctionner tous les logiciels dont j'ai besoin sans avoir à acquérir une machine très récente.

ESM500A: Installation finale

L'ensemble ESM500A, EZP, ESM508k, ESM517k et ESM540k est installé et fonctionnel. Le système de contrôle maison est rangé, la baie de réception étant désormais pilotée par l'ESM500A. Sont aussi empilés le R110B et le Watkins Johnson formant ainsi un bel ensemble de réception VHF/UHF.

J'ai cherché longtemps, faute de documentation sur le sujet, la procédure de transfert de l'ESM500A vers l'un des ESM5xxk. Il faut préalablement configurer l'ESM500A en mode GPIB TalkerOnly (ton sur l'affichage au démarrage). Ceci ouvre l'accès à la sélection des périphériques codés de A0 à A9 par le biais du sélecteur de mémoire. Une fois le périphérique sélectionné, un appui sur 'Data Out' transfère la configuration courante du récepteur dans la mémoire du le récepteur portant cette adresse au sein du rack. Ici l'adresse A8 correspond au récepteur 'haut/gauche' lequel couvre la bande 68 à174Mhz.

Je m'attaque maintenant au redémarrage du système de contrôle de l'ensemble, un PC industriel PCA5 que je n'avais pas réussi à faire fonctionner il y a quelques temps. Avec plus de chance je l'espère pour réinstaller un MSDOS fonctionnel quand le lecteur et le disque semblent HS.

Greaseweazle: Boot du PCA

Après beaucoup de tâtonnements  pour trouver les bons paramètres, le copieur Greaseweazle vient de me permettre de récupérer deux disquettes 'système' complètes pour le PCA5

J'ai perdu beaucoup de temps sur des erreurs de lecture liées, semble-t-il, à la sélection par défaut d'un lecteur de type PC (drive A:ou B:) quand il me fallait sélectionner un lecteur de type Shugart (drive 0, drive 1, ...). Un problème identique avait été relevé lors de l'utilisation du Gotek avec le logiciel HxC. 

Je dispose désormais d'une image qui démarre bien sur le PCA via le Gotek et qui contient tous les utilitaires de ce MSDOS made in 'Rohde & Schwarz'. Par contre, le disque SCSI que j'avais installé n'est toujours pas reconnu. J'ai donc commandé un émulateur de périphérique SCSI, un SCSIKnife que j'installerai comme le Gotek dans la machine si tout fonctionne.

En attendant, le matériel me permettant de réaliser les images est rangé dans une boîte avec l'idée de tout intégrer dans un boitier: lecteur Gotek, lecteurs 5" et 3", alimentation et Greaseweazle.