半导体设备系列(3) 半导体设备SECS-II协议C++实现关键要点

SECS-II（SEMI Equipment Communications Standard 2）协议是半导体制造行业中常用的一种通信协议，用于设备与设备、设备与控制系统之间的通信。SECS-II 协议的实现涉及到复杂的数据格式和通信流程，但我可以提供一个基本的C++实现框架，并分批解释关键部分。

1. SECS-II协议基础

SECS-II 协议使用了 SECS（SEMI Equipment Communication Standard）消息格式进行数据交换。SECS-II 消息包含头部和数据部分，其中数据部分可以是简单的类型（如整数、字符串）或复杂的数据结构（如列表、结构体）。

2. 实现框架

步骤1：定义基本数据结构和功能

首先，你需要定义一些基本的数据结构和功能来支持 SECS-II 协议。例如，你需要处理 SECS-II 消息的编码和解码、消息类型、数据类型等。

示例代码：基本数据结构

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <stdexcept>

// 定义 SECS-II 数据类型
enum class SECSDataType {
    Integer,
    Float,
    String,
    List,
    // 可以添加更多数据类型
};

// 基本数据类型类
class SECSData {
public:
    virtual ~SECSData() = default;
    virtual SECSDataType getType() const = 0;
};

// 整数类型
class SECSInteger : public SECSData {
public:
    SECSInteger(int value) : value(value) {}
    SECSDataType getType() const override { return SECSDataType::Integer; }
    int getValue() const { return value; }

private:
    int value;
};

// 浮点类型
class SECSFloat : public SECSData {
public:
    SECSFloat(float value) : value(value) {}
    SECSDataType getType() const override { return SECSDataType::Float; }
    float getValue() const { return value; }

private:
    float value;
};

// 字符串类型
class SECSString : public SECSData {
public:
    SECSString(const std::string& value) : value(value) {}
    SECSDataType getType() const override { return SECSDataType::String; }
    const std::string& getValue() const { return value; }

private:
    std::string value;
};

// 列表类型
class SECSList : public SECSData {
public:
    void addData(SECSData* data) { dataList.push_back(data); }
    SECSDataType getType() const override { return SECSDataType::List; }
    const std::vector<SECSData*>& getDataList() const { return dataList; }

private:
    std::vector<SECSData*> dataList;
};

步骤2：实现消息编码和解码

SECS-II 消息编码和解码是协议实现的关键部分。你需要根据 SECS-II 标准来处理消息头部和数据部分。

示例代码：消息编码和解码

#include <sstream>

// 编码 SECS 数据为字节流
std::string encodeSECSData(const SECSData& data) {
    std::ostringstream oss;
    switch (data.getType()) {
        case SECSDataType::Integer:
            oss << "I:" << static_cast<const SECSInteger&>(data).getValue();
            break;
        case SECSDataType::Float:
            oss << "F:" << static_cast<const SECSFloat&>(data).getValue();
            break;
        case SECSDataType::String:
            oss << "S:" << static_cast<const SECSString&>(data).getValue();
            break;
        case SECSDataType::List: {
            const auto& list = static_cast<const SECSList&>(data).getDataList();
            oss << "L:";
            for (const auto& item : list) {
                oss << encodeSECSData(*item) << ",";
            }
            break;
        }
        default:
            throw std::runtime_error("Unsupported SECS data type.");
    }
    return oss.str();
}

// 解码 SECS 数据
SECSData* decodeSECSData(const std::string& encodedData) {
    // 实现解码逻辑
    // 这里只是一个简单的示例，实际中可能需要处理更多复杂的情况
    if (encodedData.find("I:") == 0) {
        return new SECSInteger(std::stoi(encodedData.substr(2)));
    } else if (encodedData.find("F:") == 0) {
        return new SECSFloat(std::stof(encodedData.substr(2)));
    } else if (encodedData.find("S:") == 0) {
        return new SECSString(encodedData.substr(2));
    } else if (encodedData.find("L:") == 0) {
        SECSList* list = new SECSList();
        // 实现列表解析逻辑
        // 这里只是一个简单示例
        return list;
    } else {
        throw std::runtime_error("Unsupported SECS data format.");
    }
}

步骤3：实现 SECS-II 消息处理

SECS-II 消息通常包含消息头和数据部分。你需要实现消息的解析和构建功能。

示例代码：SECS-II 消息处理

#include <vector>

// SECS-II 消息头部
struct SECSHeader {
    uint8_t messageType;
    uint16_t length;
};

// SECS-II 消息
class SECSMessage {
public:
    SECSMessage(uint8_t type, const SECSData* data)
        : header{type, 0}, data(data) {}

    std::string encode() const {
        std::ostri