### SECS GEM 标准通讯协议
#### 1. 引言
##### 1.1 意图
SECS GEM (SEMI Equipment Communications Standard General Equipment Model) 标准通讯协议旨在定义一套用于半导体制造设备与工厂控制系统之间进行通信的标准。其目标是确保不同制造商生产的设备能够通过统一的接口与工厂的中央控制系统进行有效交互，从而提高生产效率、减少维护成本并提升设备间的互操作性。
##### 1.2 概览
SECS GEM 协议由多个部分组成，其中包括消息传输协议（Message Transfer Protocol）、流与功能（Streams and Functions）、事务与对话协议（Transaction and Conversation Protocols）以及数据结构等内容。这些组件共同构成了一个完整的通信框架，支持复杂的数据交换和服务。
##### 1.3 应用
该标准主要应用于半导体行业的设备控制和监控系统中，如晶圆加工、测试和封装等环节。它允许工厂自动化软件通过网络远程监控和控制生产设备的状态及参数设置，实现对整个生产流程的精确管理和优化。
##### 1.4 适用文档
SECS GEM 标准基于 SEMI E5-0302 文件定义，此文件最初发布于 1982 年，并经过多次修订和完善。当前版本于 2001 年 11 月通过北美区域标准委员会批准，并于 2002 年 3 月正式公布。
#### 2. 选定定义
SECS GEM 标准中包含了一系列关键术语和定义，例如：
- **SECS-II**：一种二进制协议，用于定义消息格式及其内容。
- **设备**：指半导体制造过程中的物理装置或机器。
- **控制器**：通常指工厂自动化系统的上位机，负责协调多个设备的操作。
- **事务**：在 SECS GEM 中，一次通信请求和响应的过程称为一个事务。
- **流**：定义了消息的类型和用途。
- **功能**：每个流下可以有多个功能编号，进一步细分消息的具体含义。
#### 3. 消息传输协议
##### 3.1 意图
消息传输协议部分规定了如何在设备与控制器之间可靠地发送和接收数据包。这部分内容对于确保消息正确无误地传递至关重要。
##### 3.2 消息
消息是 SECS GEM 通信的基本单元，由头和体两部分组成。头部包含了消息的源地址、目的地址以及消息的流号和功能号等信息；而体则包含了实际的数据内容。
- **消息头**：消息头中包含了识别消息的关键信息，如事务标识符、流号和功能号等。
- **事务超时**：定义了一个事务完成的最大时间限制，用于防止无限期等待响应的情况发生。
- **多事务打开**：允许同时进行多个独立的事务处理，提高了通信效率。
#### 4. 流与功能
##### 4.1 流
流是对消息进行分类的一种方式，不同的流代表了不同类型的服务。例如，Stream 0 和 Stream 1 分别代表了系统级别的控制命令和服务请求。
##### 4.2 功能
功能是对特定服务的进一步细化，每个流下面可以包含多个功能。例如，在 Stream 1 下，S1,F0 表示终止某个事务的操作，而 S1,F1 用于询问设备是否在线。
#### 5. 事务与对话协议
##### 5.1 意图
事务与对话协议部分定义了如何在设备与控制器之间建立和管理会话，确保通信的一致性和完整性。
##### 5.2 事务定义
事务是指一个完整的请求-响应周期，即从发送请求到接收到响应的完整过程。
##### 5.3 事务级别要求
- **请求/应答机制**：所有的事务都遵循请求-应答模式。
- **错误处理**：定义了当事务出现异常时如何处理错误。
##### 5.4 对话协议
对话协议涉及更高级别的通信规则，包括多个事务之间的协调和管理。
#### 6. 数据结构
##### 6.1 意图
数据结构部分详细描述了 SECS GEM 中数据的组织形式，这对于理解和实现标准至关重要。
##### 6.2 项
项是数据的基本单位，可以是数值、字符串或其他类型。
##### 6.3 列表
列表是由多个项组成的集合，用于表示一组相关的数据。
##### 6.4 本地化字符字符串项
本地化字符字符串项用于存储文本信息，并支持多种字符集。
##### 6.5 示例数据结构
- **设备状态**：用于报告设备的工作状态。
- **配置参数**：存储设备的配置设置。
- **报警信息**：记录设备运行过程中发生的异常情况。
#### 7. 消息细节
##### 7.1 意图
消息细节部分提供了关于特定消息类型的详细描述，包括它们的用途、格式以及如何处理。
##### 7.4 Stream 0 和 Function 0
Stream 0 主要用于系统层面的初始化和管理操作，Function 0 通常用于设备的连接确认。
##### 7.5 Stream 1 设备状态
Stream 1 定义了一系列与设备状态相关的功能，如：
- **S1,F0 Abort Transaction**：用于中止正在进行的事务。
- **S1,F1 Are You There Request (R)**：检查设备是否在线。
- **S1,F2 On-Line Data (D)**：获取设备的实时数据。
- **S1,F3 Selected Equipment Status Request (SSR)**：请求特定的设备状态信息。
- **S1,F4 Selected Equipment Status Data (SSD)**：提供所请求的设备状态数据。
- **S1,F5 Formatted Status Request (FSR)**：请求格式化的设备状态信息。
- **S1,F6 Formatted Status Data (FSD)**：返回格式化的设备状态数据。
- **S1,F7 Fixed Form Request (FFR)**：请求固定的格式化信息。
SECS GEM 标准通讯协议为半导体行业的设备间通信提供了一套完整的解决方案，通过明确的定义和规范化的流程确保了通信的安全性和可靠性。这对于现代半导体制造工厂来说至关重要，因为它有助于提高整体生产效率、降低成本并增强设备间的互操作性。
