专利名称：内部噪音免疫数据通讯方案的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种材料处理系统，具体地说，本发明涉及一种在材料处理系统中所使用的点对点通讯方案，提供内部噪音免疫数据通讯。
背景技术：
材料处理，例如通过利用等离子体的等离子沉积和溅射已经众所周知多年了。这些处理通常要求生成与等离子体腔耦合的RF或高压DC功率信号。生成功率信号通常需要斩波和整流相对高的电压例如270伏DC。斩波和整流过程生成寄生的乱真的电场和磁场，所述电场和磁场与附近的电路耦合，导致相对高的电噪音环境。与电路耦合的寄生的乱真的场导致信号质量恶化，引起可能的数据不纯。由于高速通讯所需的相对低的信号振幅，高速数据通讯线特别容易受信号恶化和数据不纯的影响。
通常用于材料处理系统的高速数据通讯系统在内部装置之间传送模拟信号。使用模拟信号能够在易受噪音干扰和有限的误差检测能力环境下确保高速通讯。
在现有技术可以被用于提供适用于材料处理系统的内部通讯的同时，没有证实现有技术能够减少噪声诱发差错。此外，普通系统不能提供与恶化信号的检测相关的高的数据传送速率。
发明内容
本发明的数据通讯系统和方法提供了一种用于在材料处理系统的内部装置之间传送信息的系统。数据通讯系统包括至少两个用于在材料处理系统的内部装置之间传送数据的数字通讯端口。与第一内部装置相关的第一数字通讯端口，它通过物理链路和与第二内部装置相关的第二数字通讯端口相互连接。第一数字通讯端口包括一串行发送机，用于将数据转换成具有至少一个信息帧的发送串行流。一信号生成器，用于将发送串行流格式化成在物理链路上被发送到第二数字通讯端口的发送信号。第二数字通讯端口包括一信号变换器，用于接收来自第一数字通讯端口的传送信号并由此生成一接收串行流。一串行接收机对所接收到的串行流进行处理并从中析取至少一个信息帧。
为了更彻底地理解本发明的目的、优点，参考下文的说明和附图。
具体实施例方式
图1显示了一种包括符合本发明的数据通讯系统的材料处理系统10。介绍和显示了用于制造半导体的材料处理系统。可以理解的是，具体的处理系统仅仅是示例性的，也可以是别的材料处理系统例如用于制造光盘、镀铜和薄膜加工的DC溅射系统。处理系统10包括用于提供RF功率信号以便在等离子体腔14内驱动等离子体加工操作的RF生成器12。在优选示例中，RF功率信号以13.56MHz基频操作，然而本发明范围包括以DC和别的AC频率操作的处理系统。RF生成器12包括不同的结合在一起提供RF功率信号的内部装置。RF生成器12内部装置的一种是用于将未经调节的输入功率转换成提供给等离子体腔14的输出的功率变换器16。功率变换器16包括一用于与等离子体处理系统10中其它的内部装置通讯的通讯端口18。功率变换器通讯端口18在高噪音环境下例如出现在材料处理系统10中的噪音环境下提供与其它装置可靠的通讯。材料处理系统10中的检测装置24监视等离子体腔14内的RF功率信号并将所检测到的信息从内部检测装置通讯端口22通过物理链路20耦连到功率变换器通讯端口18，物理链路20包括连接通讯端口18和22的适当的连接器和电缆互连方案。
图2显示了材料处理系统10内的两个相互连接的通讯端口。用于发送信息的第一通讯端口30位于一个内部装置例如功率变换器内。第一通讯端口30包括耦连到信号生成器34上的串行发送机32。串行发送机32将一个输入数据流格式化成一个或多个信息帧的串行流。信号生成器34将串行流转化成一具有1.2伏直流偏压的差动输出信号，其具有0.4伏左右的峰到峰电压摆动。
用于接收信息的第二通讯端口36位于另一个内部装置例如检测器上。第二通讯端口36包括用于接收从第一通讯端口30所发送的差动信号的信号转换器40。信号转换器40将所述差动信号再次格式化成一个单端信号，信号转换器40与串行接收机38相耦连。串行接收机38将串行流的信息帧转换成一种能够与相关内部装置上的电路兼容的格式，例如并行流。
通过物理链路48，通讯端口30和36被交叉耦连，所述物理链路48将通讯端口31的信号生成器34与另一个通讯端口13的信号转换器40相连。适当的物理链路包括电缆链接、无线链接和光缆链接。电缆连接最好包括两个装置上的Medical信息总线连接器，通过标称特性阻抗为100欧姆的屏蔽5类电缆进行耦连。连接器提供360度屏蔽终接。两个连接器被终接以提供磁场遏止。
本发明另一个示例使用光纤链路作为物理链路48，光线链路最好是一种AC耦连、多模方式的塑料光纤。另一个示例类似于上述示例并示于图2所示的示例，除了在被发送信号的数据中将时钟编入，且信号生成器34和转换器40包括额外的用于对被发送的信号进行编码/解码的功能。具体地说，信号生成器34包括将时钟脉冲编码进入数据，最好使用8B/10B编码模式。被编码后的数据通过光纤链路被传送到通讯端口36的信号转换器40上。信号转换器40对被发送的信号进行解码，将时钟脉冲从数据中析取出来。
图3显示了符合本发明的信息帧50。信息帧50被分成几个用于保存预定信息的区域。用于标记信息帧起始的起始序列51占据信息帧50的头6位。在优选示例中，起始序列51由5个1和随后一个0组成的预定位序列组成。然而，本发明包括动态地确定位序列作为起始序列和使用不同数目的位作为起始序列。信息帧50的随后24位被用于在内部装置之间通讯的数据52。本领域普通技术人员能够轻易地认识到，不同位长度的数据52可以被包括在信息帧50内。如果数据位排序类似于起始序列51，除了24位数据之外，还可以有被插入数据52内的填充位53。使填充位53的值选择为与导致数据位序列被错误地认定为起始序列51的值相反。例如如果在本发明优选示例中，在数据52内检测到5个1的序列，在下一个数据位之前，一个1将被填入数据流，因此，确保起始序列51在数据52内不会重复。最后16位是CRC码，提供对数据52的误差检测。虽然优先使用CRC误差检测。在本发明的范围内，也可以使用别的误差检测校正模式例如Checksum，Hamming和BCH(Bose，Charudhuri，Hocquenghem)。此外，在本发明范围内可以将起始序列51包括在误差检测计算内。
图4显示了使用符合本发明的数字式数据通讯模式的材料处理系统10的优选示例。材料处理系统10的两个内部装置42和44中的每一个包括一通讯端口31，用于在那些装置之间提供双向的噪音免除通讯。内部装置42和44传送从几个设备探测器46所接收的数据。在本发明优选示例中，通讯端口31在一现场可编程门阵列(FPGA)内执行，然而本发明可以使通讯端口31在可编程逻辑设备、微处理器、专用集成电路或具有离散设备的电路内操作。
通过物理链路48，通讯端口31交叉耦连，所述物理链路48将一个通讯端口31的信号生成器34与另一个通讯端口13的信号转换器40相连。优选示例中的物理链路48最好是电缆链接，然而本发明中也可以使用光纤链接。电缆链接包括两个装置上的Medical信息总线连接器，通过额定特性阻抗为100欧姆的屏蔽5类电缆进行连接。连接器提供360度屏蔽终接。两个连接器被终接，以提供磁场遏止。本发明并不局限于上述使用上述连接器和电缆。本发明可以使用任何提供电连接的适当的连接器和电缆。本发明另一个示例使用光纤链接作为物理链路48。光纤链接最好是一种AC耦连、多模态的塑料光缆。
每个通讯端口31包括一个与信号生成器34相连的串行发送机32，用于发送从设备探测器46所接收的数据。串行发送机32将输入数据流格式化成具有用于同步的相关时钟信号的信息帧的串行流。信号生成器34将串行数据流和时钟信号变换成一对具有1.2伏直流偏压的差动输出信号，其具有0.4伏左右的峰到峰电压摆动。虽然输出信号最好是具有0.4伏左右的峰到峰电压摆动的差动，在本发明范围内，单端的并具有高达5V(包括5V)的峰到峰电压摆动的输出信号也在本发明范围内。
信号变换器40通过物理链路48接收被发送的数据。信号变换器40将差动信号重新格式化成一对包含串行流和相关时钟信号的单端信号。被重新格式化的信号被耦合到串行接收机38。串行接收机38使用时钟信号重新构造来自信息帧的数据并将串行流变换成一种能够与相关内部装置上的电路兼容的格式例如并行流。
图5显示了符合本发明的串行发送机50的框图。并行串行变换器52将数据变换成响应于并行负载(PL)信号和时钟信号的串行流。串行流被耦合到数据帧选择器54，所述数据帧选择器54在每个信息帧内选择预定数量要被发送的位。在本发明优选示例中，每个信息帧内的24位数据被发送。误差检测计算器56计算一对应于每帧数据的CRC值。虽然最好计算一CRC值，在本发明范围内，可以计算对应于别的误差检测模式的别的误差检测值。起始序列生成器58接收数据帧并将一个位序列添加到每个信息帧的起始位置，用于识别哪个帧的起始。在优选示例中，起始序列被预定为由5个1和紧随其后的1个0组成的序列。然而，动态地定义起始序列也在本发明的范围内。当与起始序列相似的序列被检测到时，与起始序列生成器58耦连的位填充器60将一二进制位插入数据流。
图6显示了符合本发明的串行接收机61。起始序列检测器62从信号变换器40接收数据和时钟信号。起始序列探测器62监视用于识别信息帧起始的位序列的数据流。位填充移去器64接收被识别的信息帧流并检测已经被位填充器60插入数据的二进制位。帧长度解码器66与位填充移去器64耦连。帧长度解码器66对信息帧内的数据长度进行解码。误差检测解码器68和串行并行变换器70与帧长度解码器66相连。误差检测解码器68对每个数据帧进行解码，确定是否适当的误差检测值包含在数据内。串行并行变换器70将串行流变换成并行流。误差检测器72与误差检测解码器68和串行并行变换器70相连。误差检测器72评估被解码的误差检测值，确定是否在发送数据期间发生误差。虽然在优选示例中，并不包括误差校正，最好一误差校正器74与误差检测器72相连，用于校正任何被检测到的误差。误差校正器72输出被重新格式化和误差校正后的数据以及数据就绪信号和数据误差信号。
图7显示了串行发送机50的操作流程图。在判定块80，确定是否并行加载信号已经被确证(asserted)。如果已经确证了并行加载信号，在步骤82数据被锁存并返回程序起始位置。如果没有确证并行加载信号，程序继续向下进行到判定块84，在此评估起始序列加载。如果确证了起始序列加载，在步骤86生成起始序列并返回程序起始位置。如果没有确证起始序列加载，在步骤88更新CRC计算。程序向下进行到判定块90，在此评估数据流，确定位序列是否类似于预定的起始序列。如果有一个位序列类似于起始序列，在步骤92，一个位被填充到数据流内，用于确保起始序列没有在数据流内被复制。如果没有检测到类似序列，在步骤94将一个位移出。随着一个位被移出，计算CRC值，增加程序速度并取消对数据帧中间存储的需求。位填充序列之后程序进入判定块96，在判定块96，确定是否一完整数据帧已经被移出。如果数据帧是不完整的，返回程序起始位置。如果数据帧是完整的，在步骤98，CRC值被添加到信息帧并返回程序的起始位置。
图8显示了串行接收机的操作流程图。在步骤100，为了起始序列监视位流。在判定决102，如果没有检测起始序列，返回到程序起始位置。如果在位流中检测了起始序列，程序向下进入判定块104，在此评估数据位，以确定位序列是否类似于起始序列。如果发现类似的序列，在步骤106将填充的位移走。在步骤108，位流被移到下一个位。在步骤110，位计数器增值以反应位流已经被移位，在步骤112，CRC解码器被更新。在判定块114，位计数器与帧长度进行比较，以确定数据帧内所有数据位是否已经被移入。如果数据帧不完整，返回程序的起始位置。如果数据帧是完整的，在判定决116评估，确定CRC值是否是有效的。如果CRC值是有效的，返回程序起始位置。如果CRC值是无效的，在步骤118设置CRC误差信号并返回程序起始位置。
本发明的数据通讯方案在材料处理系统的内部装置之间提供一高速通讯端口。方案提供减少数据恶化的容忍噪音通讯。此外，方案提供数据的串行化和非串行化和数据同步和误差检测。本发明另一方面提供一用于识别信息帧的起始的起始序列和一种相关的位填充机制，允许发送和接收之间适当的同步。
从上述内容可以清楚的看到本发明的结果，提供一种用于材料处理系统的数据通讯系统和方法，利用所述数据通讯系统和方法，本发明的主要目的和别的目的可以被完全实现。以上已对本发明作了十分详细的描述，所以阅读和理解了本说明书后，对本领域技术人员来说，本发明的各种改变和修改将变得明显。所以一切如此改动和修正也包括在此发明中，因此它们在权利要求书的保护范围内。因此，前述描述和附图是对优选示例的说明而非用于限制，本发明的真实精神和范围将参照权利要求书及其法律等同物确定。
权利要求
1.一种材料处理数据通讯系统，用于在材料处理系统内传送信息，数据通讯系统包括至少两个数字通讯端口，用于在材料处理系统的内部装置之间传送数据；与第一内部装置相关的第一数字通讯端口和与第二内部装置相关的第二数字通讯端口；将数字通讯端口相互连接的物理链路；第一数字通讯端口包括一串行发送机，用于将数据转换成具有至少一个信息帧的发送串行流；一信号生成器，用于将发送串行流格式化成在物理链路上被发送到第二数字通讯端口的发送信号；第二数字通讯端口包括一信号变换器，用于接收来自第一数字通讯端口的传送信号并由此生成一接收串行流；一串行接收机，对该接收串行流进行处理并从中析取至少一个信息帧。
2.一种根据权利要求1所述数据通讯系统，其特征在于串行发送机还包括一起始序列生成器，用于将起始序列添加到信息帧上，起始序列包括一组表示信息帧的起始的位；一误差检测计算器，用于计算与信息帧相关的误差检测值，误差检测值被添加到信息帧上；并且串行接收机还包括一起始序列检测器，用于检测一组表示信息帧的起始的位；一误差检测解码器，用于确定信息帧是否包括误差。
3.一种根据权利要求2所述数据通讯系统，其特征在于误差检测值是根据信息帧内的数据所计算的CRC值。
4.一种根据权利要求2所述数据通讯系统，其特征在于所述起始序列是一预定位序列。
5.一种根据权利要求2所述数据通讯系统，其特征在于所述串行发送机还包括一并行串行变换器，用于从并行输入流生成传送串行流。
6.一种根据权利要求2所述数据通讯系统，其特征在于所述传送信号作为低压差动信号被发送；发送低压差动信号包括一发送数据信号和一发送时钟信号；发送数据信号包括至少一个信息帧；发送时钟信号用于对数据进行时钟控制。
7.一种根据权利要求2所述数据通讯系统，其特征在于所述传送信号作为单端信号被发送，发送信号包括一具有被编码进数据的发送时钟的发送数据信号。
8.一种根据权利要求2所述数据通讯系统，其特征在于串行发送机还包括一位填充器，用于当一个位模式被检测到其与起始序列相同时，将一个位插入发送串行流；串行接收机还包括一位填充移去器，用于检测和移走被位填充器所插入发送串行流的位。
9.一种根据权利要求2所述数据通讯系统，其特征在于串行接收机还包括一个误差校正生成器，能够响应于在信息帧中检测到误差，而校正该误差。
10.一种材料处理数据通讯系统，用于在材料处理系统内传送信息，数据通讯系统包括至少两个数字通讯端口，用于在材料处理系统的内部装置之间传送数据；一个与第一内部装置相关的数字通讯端口和另一个与第二内部装置相关的数字通讯端口；将数字通讯端口相互连接的物理链路；数字通讯端口包括一串行发送机，用于将数据转换成具有至少一个信息帧的发送串行流；一信号生成器，用于将发送串行流格式化成在物理链路上被发送到另一个数字通讯端口的发送信号；一信号变换器，用于接收来自另一个数字通讯端口的发送信号并由此生成一接收串行流；一串行接收机，对串行流进行处理并从中析取至少一个信息帧。
11.一种根据权利要求10所述数据通讯系统，其特征在于串行发送机还包括一起始序列生成器，用于将起始序列添加到信息帧上，起始序列包括一组表示信息帧的起始的位；一误差检测计算器，用于计算与信息帧相关的误差检测值，误差检测值被添加到信息帧上；并且串行接收机还包括一起始序列检测器，用于检测一组表示信息帧的起始的位；一误差检测解码器，用于确定信息帧是否包括误差。
12.一种根据权利要求11所述数据通讯系统，其特征在于串行发送机还包括一位填充器，用于当位模式被检测到其与起始序列相同时，将一个位插入发送串行流；串行接收机还包括一个位填充移去器，用于检测和移走被位填充器插入发送串行流的位。
13.一种根据权利要求12所述数据通讯系统，其特征在于所述起始序列是一预定位序列。
14.一种根据权利要求13所述数据通讯系统，其特征在于所述传送信号作为发送低压差动信号被发送；发送低压差动信号包括一发送数据信号和一发送时钟信号；发送数据信号包括至少一个信息帧；发送时钟信号用于对数据进行时钟控制。
15.一种根据权利要求14所述数据通讯系统，其特征在于误差检测值是根据信息帧内的数据所计算的CRC值。
16.一种根据权利要求15所述数据通讯系统，其特征在于串行接收机还包括一个误差校正生成器，能够响应于在信息帧中检测误差而校正该误差。
17.一种在材料处理系统内传送数据的方法，该数据通讯方法包括如下步骤提供两个数字通讯端口，用于在材料处理系统的内部装置之间传送数据；用一物理链路相互连接数字通讯端口；在一个数字通讯端口；将数据转换成具有至少一个信息帧的发送串行流；将发送串行流格式化成一发送信号；将发送信号在物理链路上发送；在另一个数字通讯端口；接收发送信号；从发送信号生成一接收串行流；处理串行流；从串行流中析取至少一个信息帧。
18.一种根据权利要求17所述方法，其特征在于还包括如下步骤将起始序列添加到至少一个信息帧上，起始序列包括一组表示信息帧的起始的位；计算与信息帧相关的误差检测值；将误差检测值添加到信息帧上；发送信息帧到另一个通讯端口；接收信息帧；检测一组表示信息帧的起始的位；确定信息帧是否包括误差。
19.一种根据权利要求18所述方法，其特征在于计算误差检测值的步骤与发送步骤并行执行。
20.一种根据权利要求19所述方法，其特征在于还包括如下步骤当检测到一个位模式其与起始序列类似，将一个位填充到发送串行流；检测被填充到发送串行流的位；从发送串行流中移走被填充的位。
全文摘要
提出一种材料处理数据通讯系统和方法,用于在材料处理系统的内部装置之间传送信息。数据通讯系统包括至少两个数字通讯端口,用于在材料处理系统的内部装置之间传送数据。与第一内部装置相关的第一数字通讯端口,其通过物理链路和与第二内部装置相关的第二数字通讯端口相互连接。第一数字通讯端口包括一串行发送机,用于将数据转换成具有至少一个信息帧的发送串行流。一信号生成器,用于将发送串行流格式化成在物理链路上被发送到第二数字通讯端口的发送信号。第二数字通讯端口包括一信号变换器,用于接收来自第一数字通讯端口的传送信号并由此生成一接收串行流。一串行接收机,对所接收到的串行流进行处理并从中析取至少一个信息帧。
文档编号H04L29/08GK1371204SQ01143318
公开日2002年9月25日 申请日期2001年9月21日 优先权日2000年9月26日
发明者乔纳森·W·斯麦卡 申请人:Eni技术公司