02/SECS-II 通信协议介绍

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1、SECS-II 概述

主机和设备( Host and Equipment)之间发送 SECS-II 消息。每个SECS-II消息都包含一条主消息( primary message )和一个可选的次回复消息( optional secondary reply message)。这也被称为一个事务(transaction)。

Primary: 是由主机或设备发送的SECS-II消息。这里要注意，既可以是 HOST 发送，也可以是 EQUIPMENT 发送，谁先发送就认定为 Primary。
• Secondary： 是一个可选的SECS-II消息是作为对 Primary 的响应而发送的。也就是说，在SECS-II通信中，当接收到主要消息时，可以选择发送一个可选的响应消息。

定义了以消息的形式在设备和主机之间传递信息，消息按其流分类，称为Stream。有很多不同流的Stream，每个Stream又包括具体的消息，称为Function。

消息由数据项和数据项列表 ( items and lists of items ) 构成。该结构允许自描述数据格式，以保证对消息的正确解释。

2、Streams and Functions

2.1 Streams and Functions 基础介绍

SECS-II消息被称为行为和函数（Streams and Functions）。每条消息都有一个流值（Sx）和一个函数值（Fy）。比如：Stream 1 Function 1，写作：S1F1，并被称为“S1F1”。流是消息的类别，而函数是该类别中的特定消息。

注意：

如果Primary Message不需要应答，则其对应的偶数编号(Primary Message Function 编号加1)的Function不使用，保留。

注意：

上面这句话的意思是：所有Stream中Function编号为0的Message保留，用于中止事务。

2.2 Stream 的分类

3、事务和会话协议

3.1 事务

事务：是信息交换的基础。一个事务由不需要Reply的Primary Message或需要Reply的Primary Message及其Reply Message组成。这里我理解的事务指的是：一次完整的请求或者一次完整的请求响应。

使用S1F2来响应S1F1；
• 对于接收到的任何设备无法处理的消息，使用Stream 9发送相应的错误消息；
• 格式化任何其他受支持的消息；
• 在检测到设备上的事务超时后，向主机发送S9F9；
• 在收到Function 0的Message作为对Primary Message的回复后，终止相关事务。该设备不应向主机发送任何错误消息。

3.2 会话

会话：是用于完成特定任务的一系列的一个或多个相关事务。会话应包括完成任务所需的所有事务，会话结束时，会话双方应释放相关资源。

会话超时：表示会话在规定时间内未完成。会话超时时间和检测由用户应用程序自定义。

S9F13给主机。

SECS-II中定义了7种类型的会话:

2、如果响应端有发起端想要的数据，则会使用Primary Message请求这些数据，响应端将这些数据作为Reply Message回复给发起端。这是一个 request / data conversation（请求/数据对话）。

4、如果发起端有一个要为特定的交互发送的多块消息，则发起端必须在发送数据之前获得响应端的许可。

​ 这是一个 inquire / grant / send / acknowledge conversation（询问/授予/发送/确认对话）。

6、 一个关于设备之间原料处理的会话。这个会话在 Stream 4中详细描述。

​ 会话中的第一个事务请求信息，并且响应端以三种方式之一响应：（1）返回信息，（2）响应端表示不能或不会获得信息，（3）响应端表示将在随后的事务中获得并返回信息。

4、消息的数据结构

所有根据SECS-II标准的消息使用两种数据结构，即 Item (项目) 和 List（列表）。消息数据结构定义了消息的逻辑划分，与消息传输协议的物理划分不同。

4.1 Item

一个Item是一个具有长度和格式的信息包。由Item Header 和 Item Body 组成。

Item的前2个、前3个或前4个字节称为 Item Header，用以描述Item的长度和格式。Item Header后的字节称为 Item Body，Item Body是Item的实际数据。

Header 的结构图:

LSB和MSB的含义：

MSB（Most Significant Bit）：最高有效位，二进制中代表最高值的比特位，这一位对数值的影响最大。

• LSB（Least Significant Bit）：最低有效位，二进制中代表最低值的比特位

例如，在二进制的1001（十进制的9）中，最左边的“1”即是MSB对数值影响最大，从1到9的变化幅度。而最右边的1是LSB因为仅会让数值产生8到9的变化。

总结：MSB指二进制中表示的最高有效位，LSB指数据的最低有效位，1（MSB）001（LSB）

Format byte，其后的字节为Length byte。

Format byte 被各位了两部分，前面两位表示：Item Body的长度，后面的表示：数据的格式，即ItemBody中的字节数据类型。

定义Format byte后面有几个字节来表述Item Body的长度。取值只能1、2、3。如果值为2，则表示有2个字节表述Item Body的长度，即第2个和第3个字节。值为0是非法的，会产生错误。

这里有一个需要特别注意的点，图中的 No. of length bytes 为 0 时，说的是错误的数据格式。但是我看其他的文档，说的是 0 代表 无Item 。这里暂不清楚谁对谁错，也可能是不同的设备厂商有不同的定义。这里大家一定要注意！

定义数据的格式，即ItemBody中的字节数据类型。下图为数据类型定义表：

4.2 List

List是一组有序的元素，其中元素可以是Item或List。

这里我页不太明白，清楚的朋友，请不吝赐教。

4.3 Localized Character String Items

因为字符有许多不同的编码方案，所以有一个附加的string header来表述字符集。

string header 是 Item 的 实际数据的一部分，所以它的长度计算包含在Item Header 的 Length byte 中。

4.4 不同Item的数据实例

1、包含一个二进制数据 10101010 的 Item。

    00100001    Item, binary, 1 length byte
    00000001    1 byte length
    10101010    data byte

2、 包含三个ASCII字符ABC的Item。

    01000001    Item ASCII, 1 length byte
    00000011    Three bytes long
    01000001    ASCII A
    01000010    ASCII B
    01000011    ASCII C

3、包含三个2字节有符号整型数字的Item。

    01101001    Item, 2-byte integers
    00000110    6 bytes total (6/2=3 integers)
    xxxxxxxx     MSByte number x
    xxxxxxxx     LSByte number x
    yyyyyyyy    MSByte number y
    yyyyyyyy    LSByte number y
    zzzzzzzz    MSByte number z
    zzzzzzzz    LSByte number z

4、 包含一个4字节浮点数的Item。

    10010001    Item, 4-byte floating point    
   00000100    4 bytes (4/4=1 number)
    ffffffff
    ffffffff    Floating point number
    ffffffff 
    ffffffff

5、Message Layout（消息布局）

SECS-II 消息包含一个 structure or layout （结构或布局）。该布局定义了SECS-II消息的所有数据项。布局是消息中遵循Stream and Function notation (流和函数符号)的一部分。

L、A 这种是什么意思呢，还记得我们在 4.1 Item 中介绍的 Format byte 中 第3位到第8位 的作用吗？这里就是的 L、A 就是表示 Item Body 中的数据类型。我们称之为Data Item。接下来一起看看有哪些 Data Item吧。

format codes(格式代码)定义。下表中列出了所有可能的数据项及其格式代码。格式代码仅由6位来定义。

SECS-II消息可以使用几个约定进行注释。下面显示了两个更常见的惯例：

SEMI Standard

SML(SECS Message Language) Format

6、Layout Encoding（布局编码）

这里我放出来我看的文档的英文原版，大家自行理解。

说说我的理解：

SECS-I 协议发送。（这里其实还可以通过 HSMS协议发送）

6.1 Data Item 如何编码

这里我们先对 Item 有一个整体的认知，方便后面的叙述：

Encoded Data Item的第一个字节包含数据项的 format code(格式代码)，并定义了接下来的将用几个字节来表示数据项的长度。format code用第2位到第7位表示， the number of length bytes用第0位和第1位表示，那可以知道，数据项的长度的取值范围是：0字节、1字节、2字节、3字节。

下表显示了可以用长度字节数表示的最大数据字节数。

下面显示了一个示例SECS-II消息布局是如何编码的。请注意，在本例中，只有消息布局被编码，流和函数没有被编码。所有数值均以十六进制为单位，（例如： 52 = 01010010）

其中 01 中的 Format code 是：000000，表示 List 类型。长度是： 01，表示接下的一个字节表示数据的长度。

6.2 Multi-Block Messages

由于SECS-I协议中的数据大小限制，编码的SECS-II消息（数据结构）可能不适合于一个SECS-I事务。因此，编码的SECS-II消息被划分为更小的块，一次发送一个块。这被称为多块消息传递。

244 x 32,767 字节长。

6.3 SECS-II Parameters

SECS-II Parameters : 用于在实现消息协议时定义一些边界。下表显示了SECS-II控制系统中的参数：

T3: 从发送端发送 Primary Message 到接收到响应端回复的 Secondary Message之间的时间间隔。

• T4: 多块传输中，接收到相邻块之间的时间间隔。

6.4 Interleaving Messages

7、常见的 SECS-II Messages

这里我们列出了更常用的SECS-II消息。

2、这些信息可用于配方选择、远程启动、晶圆片选择等

5、S9 这一类用于当设备检测到之前的消息错误时，由设备发送。

参考资料：

清晰讲解LSB、MSB和大小端模式及网络字节序

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