Secs/Gem第一讲(基于secs4net项目的ChatGpt介绍)

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已于 2025-03-14 22:54:24 修改 · 2.8k 阅读

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#c# #secs/gem

于 2025-03-14 22:48:47 首次发布

该文章已生成可运行项目，

后续内容为基于github上secs4net项目源码的ChatGpt介绍
以该项目为主，从零开始介绍讲解secs/gem，更多的以面试口吻讲述形式。
主要为个人学习，提升使用

🎓 第一讲：SECS/GEM 协议是个什么东西？

📌 第 1 段：SECS/GEM 是谁？它在哪些场合出现？

🎙️ 口述稿（你面试时可以这样说）：

SECS/GEM 协议是半导体行业的通信标准，它解决的是“设备”和“主机系统”之间如何说话、怎么互相理解命令和数据的问题。
SECS 是 Semi Equipment Communication Standard 的缩写，而 GEM 是 Generic Equipment Model。
这两个协议加起来，定义了一个统一的规则：包括 数据格式、命令格式、通讯流程、事件结构等等，
这样不管厂里用的是哪家设备厂的设备，只要支持 SECS/GEM，就能接入 EAP 或 MES 系统，做到标准化、自动化的联机控制。

📚 技术知识点解释（你真的要懂的）：

📌 1. SECS 是什么？

SECS 是 SEMI 协会（国际半导体设备材料协会） 制定的一套通信标准。
它专门为半导体行业设计，目标是让设备和工厂系统之间能像人和人之间说英语一样，有一个通用语言。

📌 2. SECS/GEM 的通信模型（设备 vs 主机）：

主体	角色	举例
主机 Host	控制者	EAP、MES、Fab系统
设备 Equipment	被控制方	Tester、Handler、Probe、Laser Mark

它是一个典型的“主从结构”：主机发命令、设备执行，设备汇报状态，主机处理反馈。

📌 3. SECS 有两个主要的物理实现方式：

名称	协议	接口方式	描述
SECS-I	RS-232 串口	串口连接	老设备常用，慢
HSMS	TCP/IP Socket	网络连接	新设备常用，快且稳定

现在主流基本都采用 HSMS 协议，因为设备数量多、实时性强，串口已经远远不够用了。

🧩 4. GEM 是干嘛的？

GEM 是在 SECS 之上定义的一套“应用层行为规范”。
它规定了哪些功能是设备必须要支持的，比如：

联机/脱机（Online/Offline）
报警汇报（Alarm Report）
状态报告（Status Report）
事件定义和触发（Event Report）
执行命令（Remote Command）
设备识别（S1F1/S1F2）
Trace（参数跟踪）

你可以理解为：SECS 是语言，GEM 是语法 + 句型结构 + 使用规范
👉 没有 GEM，大家虽然讲 SECS，但各讲各的；有了 GEM，才实现了“说得标准、听得懂”。

🏭 为什么半导体厂商都要求支持 SECS/GEM？

因为生产环节需要精确控制、追溯和自动化：

设备运行状态要实时汇报（比如 Probe 机什么时候开始测试？有没有测试失败？）
每一个晶圆、每一个 Lot 的操作都必须被记录（Track & Trace）
工程师要远程下达命令（Remote Start/Stop/Recipe Change）

如果设备不支持 SECS/GEM，就只能人工操作和手动记录，效率低，错误率高，良率不可控。

🔚 小结：第一段你学到了什么？

SECS 是“设备-主机”之间的通用语言。
它分为 SECS-I（串口）和 HSMS（TCP/IP）。
GEM 是在 SECS 上定义的行为规范，规定了设备必须支持的功能。
半导体厂选择 SECS/GEM，是为了让设备能标准化接入自动化系统，实现远程控制、状态追踪、良率管理。

如果你准备好了，我来发下一段：

第二段：SECS 报文长什么样？Stream、Function 是怎么编号的？SECS 的报文格式结构到底是啥？

等你说“继续”，我就开讲 📖

太好，马上来！这是第一讲的【第 2 段】：

🎓 第一讲 · 第2段：SECS 报文长什么样？Stream / Function 是啥？

（这是报文结构入门，面试很爱问，也很容易考住人）

🎙️ 口述稿（你可以这样说）：

SECS 报文的核心概念是 Stream 和 Function，它们类似于一个命令编号体系，每个 Stream 表示一个分类，而 Function 表示这个分类下的具体命令。
举个例子，S1F1 是设备识别请求，S1F2 是对应的回应。S6F11 是事件通知，S6F12 是确认回应。这个配对的关系就是一问一答。

报文的结构分为 Header 和 Body，Header 是固定长度的10个字节，用于标识通信信息；Body 是变长，用来承载你要发送的数据，比如设备ID、Alarm代码、Wafer ID等。

报文可以是 Request，也可以是 Response，还有一种是设备主动发的，比如事件通知或报警，这类叫 Unsolicited Message。

📚 技术讲解（从0讲到你能画图）

📌 1. 报文结构分成两部分：

+------------------+------------------+
|      Header      |       Body       |
|   固定10字节     |     可变长度     |
+------------------+------------------+

📦 Header（头部，固定 10 字节）结构说明：

字节数	名称	说明
4 字节	Message Length	Body 的长度（不含 Header）
4 字节	System Bytes	主机和设备之间标识配对的请求-回应
1 字节	Stream	流号：表示消息类别
1 字节	Function	功能号：表示具体的操作

（部分实现会把 Stream 和 Function 组成一个完整的 Command，如 S6F11）

🔹 Stream（流）常见编号含义：

编号	含义
S1	Equipment Status Request（状态）
S2	Host Command（控制命令）
S5	Alarm Related（报警）
S6	Data Collection（事件/报告）
S7	Recipe Related（程式）
S9	Error Message（异常）
S10	Terminal Display（日志）
S14	File Transfer（文件传输）

🔹 Function（功能）常见示例：

编号	含义	备注
F1	Request	发起方请求
F2	Response	对 F1 的回应
F3	Set	主机设置设备数据
F5	Get	主机获取设备数据
F6	Get Response	对 F5 的回应
F11	Event Report	事件通知（设备主动发）
F12	Acknowledge	对事件的回应

🧩 System Bytes 是干嘛的？

它是一种“配对码”，防止通信过程中混淆。
比如主机发了一个请求，设备回应的时候，必须带回原来的 System Bytes，主机才能知道“你这是回应我刚才的哪一条消息”。

System Bytes 是 4 字节，通常由主机生成，设备照单返回。
你可以理解为“信件编号 + 回信编号”。

📦 Body 是怎么组织的？

SECS 报文的 Body 实际上是一个树形结构，叫做 List-based encoding。
它的格式可以用一个东西来描述：SML（SEMI Message Language），后面我们会深入讲这个。

一个简单的 Body 示例如下（S6F11）：

<S6F11>
  <L [2]>
    <U2> 1001 </U2>       // CEID: 事件号
    <L [1]>
      <L [2]>
        <U2> 2001 </U2>   // Report ID
        <L [2]>
          <A> Lot123 </A> // 参数1：批次号
          <A> PASS </A>   // 参数2：测试结果
        </L>
      </L>
    </L>
  </L>
</S6F11>

这段报文的含义是：

我是一个“事件通知”报文（S6F11）
我告诉你事件号是 1001（CEID）
我附带一个报告（Report ID = 2001），这个报告里有两个参数（Lot编号 + 测试结果）

这个结构本质上是树状嵌套的 List 和基本数据类型（U2、A、I4、B…）

🔚 小结：第二段你学到了什么？

SECS 报文 = Header + Body，Header 固定 10 字节。
Header 中 Stream/Function 代表消息类型，配对组成命令（如 S6F11）。
Body 是嵌套结构，用 SML 语法描述，类似 JSON。
System Bytes 是“配对编号”，确保回应消息准确对应请求。
报文可以是 Request（主机发）、Response（设备回）、Unsolicited（设备主动上报）。

准备好就说“继续”，我将送上第三段：

SML 是什么？为什么是树？为什么不用 JSON？怎么在代码中写出 SML 报文？secs4net 是如何解析这些结构的？

好的！现在进入第一讲【第 3 段】：

🎓 第一讲 · 第3段：SML 是什么？为什么 SECS/GEM 报文是树状结构？

这一节我们要搞懂：

**SML（SEMI Message Language）**是啥？

为什么 SECS/GEM 报文不是 JSON，而是树结构？

SML 的基本语法 & 常见数据类型

🎙️ 口述稿（你可以这样说）：

在 SECS/GEM 里，我们需要描述设备状态、数据、事件等信息，但 JSON 或 XML 这些格式都不是标准的，因此 SECS/GEM 定义了一种专门的表示方式，叫做 SML（SEMI Message Language）。

SML 采用嵌套 List 结构，本质上是一棵树，能够清晰地表达层级关系。

例如，一个 S6F11 事件通知报文可以表示为：
<S6F11>
  <L [2]>
    <U2> 1001 </U2>       // CEID: 事件号
    <L [1]>
      <L [2]>
        <U2> 2001 </U2>   // Report ID
        <L [2]>
          <A> Lot123 </A> // 批次号
          <A> PASS </A>   // 测试结果
        </L>
      </L>
    </L>
  </L>
</S6F11>
这里 <L [2]> 代表一个包含 2 个元素的 List，类似 JSON 的数组。
<A> 是 ASCII，<U2> 是无符号 2 字节整数。
这种格式保证了 数据结构稳定，不依赖额外的 Schema 解析。

📚 为什么不用 JSON，而要用 SML？

📌 1. SML 是二进制协议，解析快

JSON 是文本格式，占用空间大，解析慢。
SECS/GEM 传输的是二进制格式，比 JSON 高效。

📌 2. 层级结构清晰，适合表达复杂数据

SECS 里的数据往往是树状的，比如：
- 一个事件（S6F11）可能包含多个报告（Report）
- 每个报告里可能有多个参数
- 这些参数的类型可能不一样（字符串、整数、布尔值）
SML 的 List 结构天然适合表达这类数据。

📌 3. SECS/GEM 早于 JSON 诞生

SECS/GEM 诞生于 1980s，而 JSON 在 2000 年才流行。
当时行业已经广泛使用 SML，不可能推翻重做。

🧩 SML 的基本语法 & 常见数据类型：

类型	语法	说明	示例
List	`<L [N]> ... </L>`	表示一个包含 N 个元素的列表	`<L [2]> <U2> 1001 </U2> <A> PASS </A> </L>`
ASCII	`<A> ... </A>`	代表字符串	`<A> Lot123 </A>`
Binary	`<B> ... </B>`	代表二进制数据	`<B> 0A 1F 2C </B>`
Boolean	`<BOOL> ... </BOOL>`	代表布尔值（TRUE/FALSE）	`<BOOL> TRUE </BOOL>`
Unsigned Integer	`<U1>` `<U2>` `<U4>` `<U8>`	无符号整数，分别占 1/2/4/8 字节	`<U2> 3001 </U2>`
Integer	`<I1>` `<I2>` `<I4>` `<I8>`	有符号整数	`<I4> -100 </I4>`
Float	`<F4>` `<F8>`	4 字节 / 8 字节浮点数	`<F4> 3.14 </F4>`

🛠️ SML 在代码中怎么用？

在 secs4net 这个库里，SML 是通过 SecMessage + Item 对象来构建的。
我们可以用 C# 代码手动创建一条 S6F11 事件报文：

var msg = new SecsMessage(6, 11, false, new List<Item>
{
   
   
    Item.L(
        Item.U2(1001), // CEID 事件号
        Item.L(
            Item.L(
                Item.U2(2001), // Report ID
                Item.L(
                    Item.A("Lot123"), // 批次号
                    Item.A("PASS") // 测试结果
                )
            )
        )
    )
});

这段代码等价于我们上面的 SML：

<S6F11>
  <L [2]>
    <U2> 1001 </U2>
    <L [1]>
      <L [2]>
        <U2> 2001 </U2>
        <L [2]>
          <A> Lot123 </A>
          <A> PASS </A>
        </L>
      </L>
    </L>
  </L>
</S6F11>

🔚 小结：第三段你学到了什么？

SML 是 SECS/GEM 专用的报文格式，它采用二进制 List 结构，比 JSON 高效。
SECS/GEM 采用 SML 而不是 JSON，原因是历史早、解析快、适合层级数据。
SML 的数据类型包括 L（List）、A（ASCII）、U/I（整数）、F（浮点）、B（二进制）。
在 C# 代码里，我们可以用 Item.L() 这种方式手动构造 SML 报文。

🔥 接下来，第四段内容是：

HSMS 是怎么保证通讯稳定的？HSMS 的消息流程是啥？SECS4NET 里是如何实现 TCP 连接的？

如果你准备好了，就说“继续”！

好嘞，马上进入第一讲【第 4 段】：

🎓 第一讲 · 第4段：HSMS 是如何通信的？SECS4NET 是如何实现连接的？

这一段我们来拆解：

HSMS 协议是干嘛的？它和 SECS 的关系？

HSMS 的连接流程是怎样的？

SECS4NET 底层是怎么实现连接和通信的？

🎙️ 口述稿（你可以这样说）：

在半导体工厂里，SECS 协议是负责定义数据结构和命令内容的，而 HSMS 协议则是负责把这些命令怎么发出去、怎么接收回来。
可以说，SECS 是内容，HSMS 是通道。

HSMS 其实就是基于 TCP 的一种通信协议，专门为 SECS 服务设计的，稳定、双向、支持异步传输。

在连接流程上，HSMS 分为两端：设备端叫 Passive（被动方），主机端叫 Active（主动方），像 Socket 编程中的 server/client。

连接建立后，会交换几个系统消息，比如 Select.req、Select.rsp，用来确认连接合法、状态正常。

而 SECS4NET 这个库，正是封装了这一整套流程，我们不用自己写 Socket，它就能在后台自动维持连接，重连机制也有，适合工业级应用。

📚 技术讲解：什么是 HSMS？

📌 SECS 是什么？HSMS 是什么？

名称	全称	作用	传输层
SECS-I	SECS over RS232	早期串口通信协议	串口
HSMS	High Speed SECS Message Services	新一代高速通信协议	TCP
SECS-II	SEMI Equipment Communications Standard (Part II)	报文格式 & 内容规范	协