专利名称：面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种面向半导体制造装备功能仿真的 通信协议模式配置方法。
背景技术：
在半导体制造装备领域，设置之间的通信模式可以分为直接10、串口、以太网、 DeviceNet等五种主要类型。控制端通过一定的协议格式把控制命令发送到设备端，设备端 通过一定的协议格式把反馈信息发送回控制端。半导体制造装备领域的设备生产厂家有很 多，每种设备的通信协议是互不相同的，为了实现半导体制造装备平台的通用可配置仿真 系统，需要实现各种设备通信协议的可配置性。在五种通信模式中，通信协议主要分为三个 类型数值类型通信协议，布尔类型通信协议以及字符串类型通信协议。1、布尔类型通信协议布尔类型通信协议主要是指通过数字IO传输的通信协议，这种协议比较简单，传 输的数据位布尔值，TRUE或者FALSE。在数字IO通道物理参数配置的时候需要配置数字IO 通道高低电平范围。高电平范围是指传输布尔值TRUE时IO通道中的电压范围；低电平范 围是指传输布尔值FALSE时IO通道中的电压范围。在通信阶段，程序通过IO板卡的读函 数读取一个通道的电压值，判断电压值属于高电平范围还是低电平范围，如果电压值在高 电平范围内，那么这个IO通道的数据就为TRUE，如果电压值在低电平范围内，那么这个IO 通道的数据就是FALSE。2、数值类型通信协议数值类型通信协议主要是指模拟IO传输的通信协议，这种协议传输的数据是在 一定范围内一个电压值，经过一定转换后这个电压值转换成double类型的数据。在模拟IO 通道物理参数配置的时候需要配置该通道的允许的电压范围。由于模拟IO板卡与计算机 的接口为TTL电平，所以实际输入的电压范围可能超过这个TTL的最大电压值，因此模拟IO 板卡会在板卡内部进行一定的比例运算，把一个高电平按比例转换成一个在TTL电压范围 内的低电平。在通信阶段，程序可以通过IO板卡的读函数读取一个通道的电压值，这个电 压值是经过转换后的电压值，为了在程序中获取真实电压值，该通道读取函数在内部会进 行一个电压转换，过程与输入电压转换的过程相反，是把一个TTL电压按比例转换成真实 电压值。这个真实的电压值就是我们程序中获取的double类型的电压值。3、字符串类型的通信协议字符串类型的通信协议主要是指通过串口、以太网以及DeviceNet传输的通信协 议，这种通信协议内部按照一定的格式组织字符串，然后按照大端传输(Big-endian)或者 小端传输(Little-endian)的模式把字符串发送给接收端。为了成功传输字符串，在串口 通信中，需要配置的物理参数包括起始位(标志着开始传输数据)、数据位(字符串的二进 制代码)、校验位(对上面发送的数据进行奇偶校验)、停止位(标志着数据传输的结束)， 一个字符串的二进制流就是按照这个数据格式分段发送到接受端的，同样的在以太网和
4DeviceNet中也有类似的传输过程。在物理层协议格式上面，针对半导体设备的复杂多变的 命令，字符串本身也会按照一定的格式去组织，构成协议层格式。针对上面所述的三种通信协议类型，本发明的通信协议模式子系统应该满足一下 几个性能要求1、通用可配置 由于半导体设备自身可能带有多种通信接口，每种通信接口的协议类型有可能不 相同，因此本发明的通信协议模式配置子系统必须提供一个统一的配置界面，统一的调用 接口，实现通用可配置性，这样才能满足仿真平台设备无关性的要求。2、对外接口统一不同的协议类型与协议格式，对数据的解析过程与封包过程也不会相同，为了方 便其它仿真子系统的调用，该通信协议模式管理子系统需要提供一个统一调用接口，封装 不同接口类型的数据在解析与封包过程中的不同操作过程。
发明内容
本发明主要目的是为了解决半导体制造装备领域设备仿真的通信协议通用可配 置问题，提出一种面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法。为达到上述目的，本发明一方面提出一种面向半导体制造装备功能仿真的通信协 议模式配置方法，其特征在于，包括以下步骤将数字IO端口配置为布尔类型通信协议，将 模拟IO端口配置为数值类型通信协议，将串口端口、以太网端口和DeviceNet端口配置为 字符串类型通信协议，其中，所述布尔类型通信协议为字符串类型字段且字段长度为一个 字节；所述数值类型通信协议为整型字段或浮点型字段，所述数值类型通信协议的字段长 度可变；所述字符串类型通信协议中字符串的总长度、每个字段的长度、类型和作用根据所 述串口端口、以太网端口和DeviceNet端口的命令内容进行配置；和仿真系统根据设备的 类型选择相应的布尔类型通信协议、数值类型通信协议或字符串类型通信协议与所述设备 进行通信。在本发明的一个实施例中，所述将数字IO端口配置为布尔类型通信协议进一步 包括创建布尔类型通信协议的名称；选择所述布尔类型通信协议的类型为DI/D0类型；配 置所述布尔类型通信协议对应的通道序号；配置所述通道的高低电平范围；配置所述布尔 类型通信协议的格式，其中，包括一个字段，且所述字段的长度为一个字节，所述字段的类 型为字符串类型字段。在本发明的一个实施例中，所述将模拟IO端口配置为数值类型通信协议进一步 包括创建数值类型通信协议的名称；选择所述数值类型通信协议的类型为ΑΙ/AO类型；配 置所述数值类型通信协议对应的通道序号；选择所述通道的电压范围；配置所述数值类型 通信协议的格式，其中，包括一个字段，所述字段的长度可变，所述字段的类型为整型字段 或浮点型字段。在本发明的一个实施例中，所述将串口端口、以太网端口和DeviceNet端口配置 为字符串类型通信协议进一步包括创建字符串类型通信协议的名称；选择所述字符串类 型通信协议的类型为串口、以太网或DeviceNet类型；配置所述字符串类型通信协议对应 的通道序号；配置通信接口的物理参数；根据所述串口端口、以太网端口和DeviceNet端口的命令内容配置所述字符串类型通信协议的格式总长度；根据所述格式总长度配置所述字 符串类型通信协议中各个字段的长度、类型和作用；判断未分配的协议长度是否为0 ；如果 判断未分配的协议长度不为0，则继续配置所述字符串类型通信协议中各个字段的长度、类 型和作用，直至判断未分配的协议长度为0。在本发明的一个实施例中，所述仿真系统根据设备的类型选择相应的布尔类型通 信协议、数值类型通信协议或字符串类型通信协议与所述设备进行通信进一步包括仿真 端接收到数据；将字符串转换为字符数组；读取协议字段配置信息；判断字段是否为命令 名称；如果判断所述字段为命令名称，则保存所述命令名称；如果判断所述字段不是命令 名称，则进一步判断所述字段是否为参数信息；如果判断所述字段为参数信息，则保存所述 参数信息；如果判断所述字段不是参数信息，则判断所述字段为其他信息忽略不做处理； 依次对所有协议字段进行处理，并结束解包过程。在本发明的一个实施例中，还包括仿真端发送数据；读取发送协议字段配置信 息；判断所述字段是否为命令名称；如果判断所述字段为命令名称，则将所述命令名称加 进发送链表；如果判断所述字段不为命令名称，则进一步判断所述字段是否为参数信息； 如果判断所述字段为参数信息，则查询设备参数值，并把所述参数值加入发送链表；如果判 断所述字段不为参数信息，则判断所述字段为其他信息忽略不做处理；依次对所有协议字 段进行处理，并结束封包过程。在本发明的一个实施例中，还包括对协议字段进行赋值。具体对协议字段进行赋 值进一步包括根据协议名称查询协议；读取所述协议对应的协议字段配置信息；判断所 述字段是否为命令名称；如果判断所述字段为命令名称，则用所述命令名称为所述字段赋 值；如果判断所述字段不为命令名称，则进一步判断所述字段是否为参数信息；如果判断 所述字段为参数信息，则为所述字段指定相关设备的属性参数名称；如果判断所述字段不 为参数信息，则判断所述字段为其他信息忽略不做处理；依次对所有协议字段进行处理，并 结束协议字段赋值过程。本发明具有如下的优点1、统一接口本发明对外提供了统一的一个配置界面，从三种不同类型的通信协议格式的配置 流程图可以看出，他们的接口是相同的，针对三种通信协议类型的封包、解包、赋值过程中 的调用接口也是使用同一种接口。2、通用可配置本发明可以配置出半导体制造装备领域的所有通信协议格式，因此在半导体制造 装备领域具有通信性的特点。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1为本发明实施例的面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法流程图；图2为本发明实施例的布尔类型通信协议的配置方法流程图；图3为本发明实施例的数值类型通信协议的配置方法流程图；图4为本发明实施例的字符串类型通信协议的配置方法流程图；图5为本发明实施例的根据通信协议需要配置的内容与顺序设计界面示意图；图6为本发明实施例的数据解包过程；图7为本发明实施例的数据封包过程；图8为本发明实施例的协议字段赋值过程。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本发明是基于Windows XP操作系统，采用Visual studio2008实现的。它可以 完成半导体设备通信协议格式的灵活配置功能，在统一的配置界面可以配置出各种各样的 通信协议格式，适用于半导体制造装备领域各种通信接口类型的通信协议的配置。本发明 的系统基于.NET开发平台，基于面向对象技术开发形成的，可以为半导体制造装备领域设 备仿真系统提供一个通用可配置的通信协议编辑功能。由于实际工业环境中存在着各种各 样的通信接口，通信方式与通信协议，但是考虑到本发明系统的应用领域(半导体制造装 备设备仿真领域)，因此本发明只实现了半导体制造装备平台中比较常用的几种接口类型 直接IO类型、串口类型、以太网类型与DeviceNet类型。使用本发明系统的PC机需要安装 特定生产厂家的IO板卡与板卡驱动程序。其中，在本发明中，通信协议配置的主要内容在于配置一个协议的总长度，以及协 议中每个字段的长度与数据类型。在半导体制造装备领域，虽然通信协议多种多样，长度不 定，但是每种通信协议都可以按照一定的长度划分成长度不等的字段(字段是指一段长度 不为0的字符串)。在本发明系统中，把字段的类型分为以下几种1)整型字段整型字段，在32位机上该字段的长度在协议格式配置的时候需要指定为4个字节 所表示的最大整数的位数。用整型字段可以进行整数类型的设备属性参数的设置与查询。2)浮点型字段浮点型字段，该子系默认为double类型，在32位机上该字段长度在协议格式配置 的时候需要指定为4 8个字节所表示的浮点数的位数(包括小数点)。在仿真系统中，不 管数据是单精度的还是双精度，统一按照双精度进行运算，运算结果会根据协议格式配置 的长度进行近似，以保证命令内容满足协议格式要求。用浮点型字段可以进行浮点型的设 备属性参数的设置与查询。3)字符串类型字段字符串类型字段，长度最小为1个字节的字段，一般用来标识具体命令的名称等 控制信息。其中数字IO通道的布尔类型值在程序中表示为1和0，1表示真(TRUE)，0表示 假(FALSE)，可以看作是一个字符，长度为1个字节。长度为1个字节的布尔类型值常用作仿真系统中数字IO通道控制与查询信息。另外，通信协议中每个字段的作用也是不同的，在该仿真子系统中字段按照其作 用可以分为三种类型的字段1)命令名称这种类型的字段主要用来标识一个命令，相当于命令的名称，区分不同的命令就 是通过判断命令字段来区分的。2)属性参数属性参数主要用来表示属性的值或者名称。当控制端向该该仿真子系统发送一个 参数的查询命令的时候，就需要使用该种类型的字段表示将要查询的属性参数的名称。当 仿真端回复给控制端一个参数的值或者控制端向仿真子系统设置一个属性参数的值的时 候，就需要使用这种类型的字段表示参数的具体数值。3)其他参数除了上面两项的字段作用外，还有一些字段没有明确的作用，或者是用来进行奇 偶校验的，或者只是进行一些空白数据填充，这种类型的字段统称为其他类型字段。按照通信协议类型的划分，通信协议模式配置方法及子系统也主要按照三个不同 类型的通信协议来进行模块化的设计方案。如图1所示，为本发明实施例的面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配 置方法流程图，该方法包括以下步骤步骤S101，将数字IO端口配置为布尔类型通信协议，将模拟IO端口配置为数值类 型通信协议，以及将串口端口、以太网端口和DeviceNet端口配置为字符串类型通信协议。 其中，布尔类型通信协议为字符串类型字段且字段长度为一个字节；数值类型通信协议为 整型字段或浮点型字段，数值类型通信协议的字段长度可变；字符串类型通信协议中字符 串的总长度、每个字段的长度、类型和作用根据所述串口端口、以太网端口和DeviceNet端 口的命令内容进行配置。具体地，布尔类型通信协议，数值类型通信协议和字符串类型通信协议的配置过 程如下所示。1、布尔类型通信协议的配置方法如图2所示，为本发明实施例的布尔类型通信协议的配置方法流程图。布尔类型 通信协议主要是指通过数字IO传输的通信协议，这种协议比较简单，传输的数据为布尔 值，如TRUE或者FALSE。由于IO类型的通道在实际设备中与设备的属性参数是一对一的关 系，因此不能出现一个通道对多个属性参数，或者多个通道对一个属性参数的情况，因此IO 通信协议格式的配置较为简单。同时由于布尔类型的通信协议使用字符串类型字段表示， 因此布尔类型的通信协议的长度总是1个字节。该方法包括以下步骤步骤S201，创建布尔类型通信协议的名称。步骤S202，选择布尔类型通信协议的类型为DI/D0类型。步骤S203，配置布尔类型通信协议对应的通道序号。步骤S204，配置通道的高低电平范围。步骤S205，配置布尔类型通信协议的格式，其中，该布尔类型通信协议包括一个字 段，且该字段的长度为一个字节，该字段的类型为字符串类型字段。
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步骤S206，布尔类型通信协议创建结束。布尔类型通信协议配置数据格式设计如下布尔类型协议格式配置数据保存在XML文件中，部分文件结构如下所示
权利要求
一种面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法，其特征在于，包括以下步骤将数字IO端口配置为布尔类型通信协议，将模拟IO端口配置为数值类型通信协议，将串口端口、以太网端口和DeviceNet端口配置为字符串类型通信协议，其中，所述布尔类型通信协议为字符串类型字段且字段长度为一个字节；所述数值类型通信协议为整型字段或浮点型字段，所述数值类型通信协议的字段长度可变；所述字符串类型通信协议中字符串的总长度、每个字段的长度、类型和作用根据所述串口端口、以太网端口和DeviceNet端口的命令内容进行配置；和仿真系统根据设备的类型选择相应的布尔类型通信协议、数值类型通信协议或字符串类型通信协议与所述设备进行通信。
2.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法，其特 征在于，所述将数字IO端口配置为布尔类型通信协议进一步包括创建布尔类型通信协议的名称； 选择所述布尔类型通信协议的类型为DI/D0类型； 配置所述布尔类型通信协议对应的通道序号； 配置所述通道的高低电平范围；配置所述布尔类型通信协议的格式，其中，包括一个字段，且所述字段的长度为一个字 节，所述字段的类型为字符串类型字段。
3.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法，其特 征在于，所述将模拟IO端口配置为数值类型通信协议进一步包括创建数值类型通信协议的名称； 选择所述数值类型通信协议的类型为ΑΙ/AO类型； 配置所述数值类型通信协议对应的通道序号； 选择所述通道的电压范围；配置所述数值类型通信协议的格式，其中，包括一个字段，所述字段的长度可变，所述 字段的类型为整型字段或浮点型字段。
4.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法，其特 征在于，所述将串口端口、以太网端口和DeviceNet端口配置为字符串类型通信协议进一 步包括创建字符串类型通信协议的名称；选择所述字符串类型通信协议的类型为串口、以太网或DeviceNet类型； 配置所述字符串类型通信协议对应的通道序号； 配置通信接口的物理参数；根据所述串口端口、以太网端口和DeviceNet端口的命令内容配置所述字符串类型通 信协议的格式总长度；根据所述格式总长度配置所述字符串类型通信协议中各个字段的长度、类型和作用； 判断未分配的协议长度是否为0 ；如果判断未分配的协议长度不为0，则继续配置所述字符串类型通信协议中各个字段 的长度、类型和作用，直至判断未分配的协议长度为0。
5.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法，其特 征在于，所述仿真系统根据设备的类型选择相应的布尔类型通信协议、数值类型通信协议 或字符串类型通信协议与所述设备进行通信进一步包括仿真端接收到数据； 将字符串转换为字符数组； 读取协议字段配置信息； 判断字段是否为命令名称；如果判断所述字段为命令名称，则保存所述命令名称；如果判断所述字段不是命令名称，则进一步判断所述字段是否为参数信息；如果判断所述字段为参数信息，则保存所述参数信息；如果判断所述字段不是参数信息，则判断所述字段为其他信息忽略不做处理；依次对所有协议字段进行处理，并结束解包过程。
6.如权利要求5所述的面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法，其特 征在于，还包括仿真端发送数据；读取发送协议字段配置信息；判断所述字段是否为命令名称；如果判断所述字段为命令名称，则将所述命令名称加进发送链表； 如果判断所述字段不为命令名称，则进一步判断所述字段是否为参数信息； 如果判断所述字段为参数信息，则查询设备参数值，并把所述参数值加入发送链表； 如果判断所述字段不为参数信息，则判断所述字段为其他信息忽略不做处理； 依次对所有协议字段进行处理，并结束封包过程。
7.如权利要求1所述的面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法，其特 征在于，还包括对协议字段进行赋值。
8.如权利要求7所述的面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法，其特 征在于，所述对协议字段进行赋值进一步包括根据协议名称查询协议；读取所述协议对应的协议字段配置信息；判断所述字段是否为命令名称；如果判断所述字段为命令名称，则用所述命令名称为所述字段赋值； 如果判断所述字段不为命令名称，则进一步判断所述字段是否为参数信息； 如果判断所述字段为参数信息，则为所述字段指定相关设备的属性参数名称； 如果判断所述字段不为参数信息，则判断所述字段为其他信息忽略不做处理； 依次对所有协议字段进行处理，并结束协议字段赋值过程。
全文摘要
本发明提出一种面向半导体制造装备功能仿真的通信协议模式配置方法，包括以下步骤将数字IO端口配置为布尔类型通信协议，将模拟IO端口配置为数值类型通信协议，将串口端口、以太网端口和DeviceNet端口配置为字符串类型通信协议；仿真系统根据设备的类型选择相应的布尔类型通信协议、数值类型通信协议或字符串类型通信协议与所述设备进行通信。本发明对外提供了统一的一个配置界面，针对三种通信协议类型的封包、解包、赋值过程中的调用接口也是使用同一种接口。另外，本发明可以配置出半导体制造装备领域的所有通信协议格式，因此在半导体制造装备领域具有通用性的特点。
文档编号H04L29/06GK101964788SQ20101029191
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者徐华, 李垒, 潘晨光, 王巍, 邓俊辉, 高士云 申请人:清华大学