基于Vxworks操作系统的双工件台光刻机控制系统通信装置制造方法
【专利摘要】基于Vxworks操作系统的双工件台光刻机控制系统通信装置，属于嵌入式光刻机控制系统通信【技术领域】。本发明为了解决现有双工件台扫描光刻机与上位机的通信技术由于不能保障数据通信的及时性，影响扫描光刻机的操作精度的问题。它包括上位机、工控机功能模块、运动控制卡、同步控制卡和信号采集板卡，上位机基于MFC构架编写的程序模块实现，工控机功能模块作为下位机，其内部搭载了Vxworks嵌入式实时操作系统，作为整个双工件台扫描光刻机通信系统的中枢，向上通过TCP网络通信协议和上位机进行数据交换，向下通过VME总线和运动控制板卡、同步控制卡、信号采集板卡进行数据的传输。本发明用于双工件台光刻机控制系统的通信。
【专利说明】基于Vxworks操作系统的双工件台光刻机控制系统通信装
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于Vxworks操作系统的双工件台光刻机控制系统通信装置，属于嵌 入式光刻机控制系统通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 双工件台扫描光刻机是对实时性要求极高的伺服控制系统，其要求在200us周期 内完成扫描、曝光、光刻等所有的操作，因此需要与上位机进行及时的通信。Vxworks操作系 统是风和公司开发的一款稳定性能、高速性极高的操作系统。其良好的可靠性能和实时性 能被广泛的应用在通信、军事、航空、航天等高精尖及实时性要求极高的领域中。现有双工 件台扫描光刻机与上位机的通信技术由于不能保障数据通信的及时性，而影响了扫描光刻 机的操作精度。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是为了解决现有双工件台扫描光刻机与上位机的通信技术由于不能 保障数据通信的及时性，影响扫描光刻机的操作精度的问题，提供了一种基于Vxworks操 作系统的双工件台光刻机控制系统通信装置。
[0004] 本发明所述基于Vxworks操作系统的双工件台光刻机控制系统通信装置，它包括 上位机，它还包括工控机功能模块、运动控制卡、同步控制卡和信号采集板卡，
[0005] 上位机基于MFC构架编写的程序模块实现，工控机功能模块采用IC-e6_VMEa主板 卡实现，工控机功能模块基于Vxworks嵌入式实时操作系统实现；
[0006] 工控机功能模块包括网络通信模块、任务调度模块、参数设置模块和VME读写模 块；
[0007] 上位机用于接收用户的控制指令和控制参数，并按照自定义的通信协议将控制指 令和控制参数打包，发送给网络通信模块；
[0008] 网络通信模块将控制参数发送给参数设置模块，将控制指令和控制参数发送给任 务调度模块；
[0009] 参数设置模块用于对接收的控制参数进行处理，获得对光刻机控制系统中电机的 控制量；
[0010] 任务调度模块将接收的控制指令和控制参数压入信息接收容器中，消息解析任务 单元提取信息接收容器中的数据，并按照自定义的通信协议解析控制指令和控制参数，并 将解析获得的控制参数发送给参数设置模块；
[0011] VME读写模块用于接收参数设置模块发送的电机的控制量信号，并接收任务调度 模块解析获得的控制指令和控制参数；
[0012] VME读写模块通过VME总线将接收到的电机的控制量、控制指令和控制参数发送 给运动控制卡、同步控制卡和信号采集板卡；
[0013] 当任务调度模块解析到电机控制开始指令时，运动控制卡、同步控制卡和信号采 集板卡采集获得的数据通过VME总线发送给VME读写模块，VME读写模块通过任务调度模 块将采集获得的数据打包，并通过网络通信模块发送给上位机，上位机按照通信协议对数 据进行解析后，将数据实时显示，由此实现双工件台光刻机控制系统的通信。
[0014] 本发明的优点：本发明涉及下位机和上位机的通信方法，下位机和运动控制板 卡、同步控制板卡、信号采集板卡的通信方法。工控机功能模块作为下位机，其内部搭载了 Vxworks嵌入式实时操作系统，作为整个双工件台扫描光刻机通信系统的中枢，向上通过 TCP网络通信协议和上位机进行数据交换，向下通过VME总线和运动控制板卡、同步控制 卡、信号采集卡进行数据的传输。
[0015] 本发明方法中任务调度模块将接收的控制指令和控制参数压入信息接收容器中， 消息解析任务单元提取信息接收容器中的数据，通过信息接收容器的过渡，避免了由于消 息解析任务没有完成，消息接收任务需要等待，而出现的阻塞现象，或者数据丢失。提高了 Vxworks嵌入式操作系统的实时性，有利于提高扫描光刻机的操作精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明所述基于Vxworks操作系统的双工件台光刻机控制系统通信装置的 原理框图；
[0017] 图2是上位机与工控机功能模块网络通信的流程图；
[0018] 图3是任务调度模块接收上位机数据时，基于容器的通信模式示意图；
[0019] 图4是工控机功能模块中Vxworks嵌入式实时系统的多任务优先级示意图；
[0020] 图5是双工件台光刻机控制系统Vxworks的应用程序整体框架。
【具体实施方式】
[0021]
【具体实施方式】一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于Vxworks 操作系统的双工件台光刻机控制系统通信装置，它包括上位机1，它还包括工控机功能模块 2、运动控制卡3、同步控制卡4和信号采集板卡5，
[0022] 上位机1基于MFC构架编写的程序模块实现，工控机功能模块2采用IC-e6_VMEa 主板卡实现，工控机功能模块2基于Vxworks嵌入式实时操作系统实现；
[0023] 工控机功能模块2包括网络通信模块2-1、任务调度模块2-2、参数设置模块2-3 和VME读写模块2-4 ;
[0024] 上位机1用于接收用户的控制指令和控制参数，并按照自定义的通信协议将控制 指令和控制参数打包，发送给网络通信模块2-1 ;
[0025] 网络通信模块2-1将控制参数发送给参数设置模块2-3,将控制指令和控制参数 发送给任务调度模块2-2 ;
[0026] 参数设置模块2-3用于对接收的控制参数进行处理，获得对光刻机控制系统中电 机的控制量；
[0027] 任务调度模块2-2将接收的控制指令和控制参数压入信息接收容器中，消息解析 任务单元提取信息接收容器中的数据，并按照自定义的通信协议解析控制指令和控制参 数，并将解析获得的控制参数发送给参数设置模块2-3 ;
[0028] VME读写模块2-4用于接收参数设置模块2-3发送的电机的控制量信号，并接收任 务调度模块2-2解析获得的控制指令和控制参数；
[0029] VME读写模块2-4通过VME总线将接收到的电机的控制量、控制指令和控制参数发 送给运动控制卡3、同步控制卡4和信号采集板卡5 ;
[0030] 当任务调度模块2-2解析到电机控制开始指令时，运动控制卡3、同步控制卡4和 信号采集板卡5采集获得的数据通过VME总线发送给VME读写模块2-4, VME读写模块2-4 通过任务调度模块2-2将采集获得的数据打包，并通过网络通信模块2-1发送给上位机1， 上位机1按照通信协议对数据进行解析后，将数据实时显示，由此实现双工件台光刻机控 制系统的通信。
[0031] 本实施方式中，工控机功能模块2插拔在VME工控机箱里，运行Vxworks嵌入式实 时操作系统。运动控制卡3、同步控制卡4和信号采集板卡5也插在VME工控机箱里。运动 控制卡3可以等效为同步控制卡4和信号采集板卡5。运动控制卡3、同步控制卡4和信号 采集板卡5都有自己的唯一的识别号，其地址是确定的，通过VME总线可以对任何一个板卡 读写数据，其他板卡不受到影响。工控机功能模块2的消息接收任务、消息解析任务等任务 通过信号量进行切换。
[0032] 图1所示的工控机功能模块2中，还可以包括串口通信模块和错误处理模块。
【具体实施方式】 [0033] 二：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一 作进一步说明，上位机1与工控机功能模块2通过TCP网络通信协议进行数据交换，以套接 字的形式进行数据传输，其进行数据传输时，采用的自定义的通信协议具体如下：
[0034]
【权利要求】
1. 一种基于Vxworks操作系统的双工件台光刻机控制系统通信装置，它包括上位机 (1)，其特征在于，它还包括工控机功能模块（2)、运动控制卡（3)、同步控制卡（4)和信号采 集板卡（5)， 上位机⑴基于MFC构架编写的程序模块实现，工控机功能模块⑵采用IC-e6-VMEa 主板卡实现，工控机功能模块（2)基于Vxworks嵌入式实时操作系统实现； 工控机功能模块（2)包括网络通信模块（2-1)、任务调度模块（2-2)、参数设置模块 (2-3)和VME读写模块（2-4); 上位机（1)用于接收用户的控制指令和控制参数，并按照自定义的通信协议将控制指 令和控制参数打包，发送给网络通信模块（2-1); 网络通信模块（2-1)将控制参数发送给参数设置模块（2-3)，将控制指令和控制参数 发送给任务调度模块（2-2); 参数设置模块（2-3)用于对接收的控制参数进行处理，获得对光刻机控制系统中电机 的控制量； 任务调度模块（2-2)将接收的控制指令和控制参数压入信息接收容器中，消息解析任 务单元提取信息接收容器中的数据，并按照自定义的通信协议解析控制指令和控制参数， 并将解析获得的控制参数发送给参数设置模块（2-3); VME读写模块（2-4)用于接收参数设置模块（2-3)发送的电机的控制量信号，并接收任 务调度模块（2-2)解析获得的控制指令和控制参数； VME读写模块（2-4)通过VME总线将接收到的电机的控制量、控制指令和控制参数发送 给运动控制卡（3)、同步控制卡（4)和信号采集板卡（5); 当任务调度模块（2-2)解析到电机控制开始指令时，运动控制卡（3)、同步控制卡（4) 和信号采集板卡（5)采集获得的数据通过VME总线发送给VME读写模块（2-4)，VME读写模 块（2-4)通过任务调度模块（2-2)将采集获得的数据打包，并通过网络通信模块（2-1)发 送给上位机（1)，上位机（1)按照通信协议对数据进行解析后，将数据实时显示，由此实现 双工件台光刻机控制系统的通信。
2. 根据权利要求1所述的基于Vxworks操作系统的双工件台光刻机控制系统通信装 置，其特征在于，上位机（1)与工控机功能模块（2)通过TCP网络通信协议进行数据交换， 以套接字的形式进行数据传输，其进行数据传输时，采用的自定义的通信协议具体如下：
3. 根据权利要求1或2所述的基于Vxworks操作系统的双工件台光刻机控制系统通信 装置，其特征在于，VME读写模块（2-4)根据VME64X协议，采用FPGA可编程逻辑控制器件 实现。
4. 根据权利要求1或2所述的基于Vxworks操作系统的双工件台光刻机控制系统通 信装置，其特征在于，运动控制卡（3)、同步控制卡（4)和信号采集板卡（5)采集获得的数据 包括光栅尺、激光干涉仪及电感传感器采集到的电机位置参数，或者经过运动控制卡（3)、 同步控制卡（4)或者信号采集板卡（5)处理获得的速度或加速度数据，或者是运动控制卡 (3)、同步控制卡（4)或者信号采集板卡（5)需要向上位机传送显示的数据。
【文档编号】G05B19/042GK104158876SQ201410400092
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】陈兴林, 徐加彦, 宋法质, 刘杨, 耿光晓 申请人:哈尔滨工业大学