SECS/GEM 通訊整合指南

本文件說明 GST 專案中 SECS/GEM 通訊協定的架構、SDK 使用方式與實作模式。 涵蓋 Host 端（DIASECS）與 Equipment 端（DIASECSGEM）兩種實作。

1. 基本概念

1.1 角色定義

角色	說明	HSMS 模式	連線方向
Host	工廠 MES / 上位機	Active（主動連線）	Host → EQ
Equipment	設備端控制器	Passive（被動等待）	EQ 監聽

1.2 協定層級

SECS-II（SEMI E5）     — 訊息格式定義（Stream/Function）
HSMS（SEMI E37）       — TCP/IP 傳輸層
GEM（SEMI E30）        — 設備通用模型（狀態機、事件、變數）

1.3 常用 Stream/Function

Message	方向	用途
S1F1/F2	雙向	Are You There / Reply
S1F13/F14	H→E / E→H	Establish Communication
S2F41/F42	H→E / E→H	Remote Command / Ack
S5F1/F2	E→H / H→E	Alarm Report / Ack
S6F11/F12	E→H / H→E	Event Report / Ack
S7F19/F20	H→E / E→H	PP Directory Request / Reply

1.4 Establish Communication 握手時序

從 TCP 連線到 GEM Online 要經過三層握手：HSMS 選擇 → SECS-II 通訊建立 → GEM Request Online。完整流程如下：

關鍵點：

• W 旗標：代表「Wait for Reply」，Host 必須在 T3（預設 45s）內收到回覆，否則觸發 SECSMessageReplyT3
• COMMACK / ONLACK / HCACK / ACKC6：每個回覆都帶 ACK 碼，0 一律表示 OK；非零值見 §5.4 的 HCACK 對照表
• S1F13 vs S1F17：S1F13 是 SECS-II 層的「我能跟你說話」，S1F17 是 GEM 層的「我要進入 Online 模式」；兩者都要收 ACK 才算完成

1.5 Control State 狀態機

GEM 的 Control State 決定 Equipment 接受何種命令。下圖示意 OFFLINE → ONLINE_LOCAL ↔ ONLINE_REMOTE 的轉換：

各狀態行為：

• OFFLINE：只接受 Are You There (S1F1)、Establish Comm (S1F13)、Request Online (S1F17)
• ONLINE_LOCAL：機台由本地操作員控制；Host 可讀狀態變數 (S1F3)、收事件 (S6F11)，但 RCMD 通常被拒
• ONLINE_REMOTE：Host 完全控制；可送 Remote Command (S2F41)、Recipe 操作 (S7F19) 等
• ATTEMPT_ONLINE：S1F17 已收、S1F18 尚未發；過渡狀態，秒級內完成

2. SDK 對照

	DIASECS（Driver Level）	DIASECSGEM（GEM Level）
層級	低階（手動編解碼）	高階（自動狀態管理）
設定	程式碼設定	XML + CSV Profile
使用端	Host	Equipment
GEM 狀態機	需自行實作	內建自動管理
訊息處理	手動 ItemOut/ItemIn	事件回呼
適用專案	InspectionHost	Inspection Demo (EQ)

3. Host 端實作（DIASECS）

3.1 連線設定

_driver = new DIASECS("InspectionHost");
_driver.SECS_Connect_Mode = eSECS_Comm_Mode.HSMS_MODE;
_driver.HSMSDriverSettings = new HSMSParameterSettings()
{
    DeviceId = 0,
    Mode = eHsmsConnectMode.Active,     // Host = Active
    PassiveIP = eqIp,                   // 設備 IP
    PassivePort = eqPort,               // 設備 Port
    EnableLog = true,
    LinkTest = 60,                      // Link Test 間隔（秒）
    T3 = 45, T5 = 10, T6 = 5, T7 = 10, T8 = 5
};
_driver.Init();
_driver.Start();

3.2 事件訂閱

_driver.TCPIPConnectStatusChanged += OnTcpStatusChanged;
_driver.ConnectStatusChanged += OnConnectStatusChanged;      // HSMS Select
_driver.SECSMessageReceived += OnMessageReceived;            // 主要處理器
_driver.SECSMessageSent += OnMessageSent;
_driver.SECSMessageReplyT3 += OnT3Timeout;

3.3 訊息建構（Send）

byte[] buf = new byte[256];
int offset = 0;

// S1F13 Establish Communication
SECSLib.ItemOut(buf, ref offset, eFormat.L, 0);  // Empty List
_driver.Send(1, 13, 1, GetNewSystemBytes(), buf, offset);
//          S  F   W  SystemBytes     Data  Length

3.4 訊息解析（Receive）

void OnMessageReceived(object sender, SECSMessageReceivedEventArgs e)
{
    int stream = e.Stream;
    int function = e.Function;
    byte[] data = e.RawData;
    int offset = 0;

    switch ((stream, function))
    {
        case (6, 11):  // S6F11 Event Report
            SECSLib.ItemIn(data, ref offset, out eFormat fmt, out int count);  // L:3
            SECSLib.ItemIn(data, ref offset, out fmt, out uint dataid);        // DATAID
            SECSLib.ItemIn(data, ref offset, out fmt, out uint ceid);          // CEID
            // ... 解析 Report Variables
            // 回覆 S6F12
            SendAck(e.SystemBytes, 6, 12, 0);  // ACKC6 = 0
            break;
    }
}

3.5 Mock/Real 雙模式

// DI 切換
if (useRealSecs)
    services.AddSingleton<ISecsHostService, SecsHostService>();
else
    services.AddSingleton<ISecsHostService, MockSecsHostService>();

4. Equipment 端實作（DIASECSGEM）

4.1 設定檔結構

Config/Profile/
├── GemConfig.xml          ← HSMS 設定、Timer、功能開關
├── EqpEvent.csv           ← CEID 定義（設備事件）
├── SystemEvent.csv        ← GEM 標準事件
├── RemoteCommand.txt      ← RCMD 定義（S2F41 命令）
└── LinkEventReport.txt    ← Event-Report 連結

4.2 GemConfig.xml

<item SECS_Connect_Mode="0" desc="0:HSMS, 1:SECSI" />
<item HSMS_DeviceId="1" />
<item HSMS_Mode="0" desc="0:Passive, 1:Active" />
<item HSMS_PassiveIP="127.0.0.1" />
<item HSMS_PassivePort="7000" />
<item HSMS_T3="45000" />

4.3 高階 API

// 回報事件（S6F11）
service.ReportEvent(ceid: 101, new Dictionary<uint, object>
{
    { 20001, phaseId },
    { 20002, lotId },
    { 20003, recipeId }
});

// 更新狀態變數（S1F3/F4）
service.UpdateStatusVariable(svid: 10001, currentPhase);

// 設定 Alarm（S5F1）
service.SetAlarm(alid: 1001, isSet: true, "Camera disconnected");

4.4 Remote Command Handler

// S2F41 遠端命令處理
internal class StartCommandHandler : RemoteCommandHandlerBase
{
    public override bool Decode(RemoteControlEventRemoteCommandArgs e,
        out Dictionary<string, string> parameters)
    {
        parameters = new Dictionary<string, string>();
        parameters["PPID"] = GetStringValue(e.Parameters["PPID"]);
        parameters["LOTID"] = GetStringValue(e.Parameters["LOTID"]);
        AckAllParams(e);  // HCACK = 0 (OK)
        return true;
    }
}

5. 常用定義範例

5.1 CEID（Collection Event ID）

範圍	用途	範例
1-99	GEM Standard	EquipmentOffline(1), OnlineRemote(2)
100-199	製程事件	ProcessStarted(101), ProcessCompleted(102)
200-299	檢測事件	InspectionStarted(201), ImageCaptured(203)
300-399	清潔事件	CleaningStarted(301), CleaningCompleted(302)
500-599	系統/Alarm	AlarmSet(501), AlarmCleared(502)

5.2 SVID（Status Variable ID）

範圍	用途	範例
1-9	GEM Standard	Clock(1), ControlState(2)
10001-10099	製程狀態	CurrentPhase(10001), CurrentRecipeId(10002)
10101-10199	檢測狀態	ImageCount(10101), CurrentImageIndex(10102)
10201-10299	運動軸	AxisXPosition(10201), AxisYPosition(10202)
10301-10399	統計	TotalProcessed(10301), PassRate(10304)

5.3 RCMD（Remote Command）

命令	參數	說明
START	PPID, LOTID	啟動製程
STOP	—	停止製程
PAUSE	—	暫停製程
GO	—	恢復製程
PP-SELECT	PPID	選擇配方
REMOTE	—	切換為遠端模式
LOCAL	—	切換為本地模式

5.4 HCACK（Remote Command ACK）

值	意義
0	OK
1	Invalid Command
2	Cannot Perform Now
3	Invalid Parameter
4	Acknowledged Later
5	Already In Condition

6. 涉及專案

專案	角色	SDK	說明
InspectionHost	Host	DIASECS	.NET 8 WPF，Mock/Real 雙模式
Inspection Demo (EQ)	Equipment	DIASECSGEM	.NET 4.8 WinForms，Plugin 架構
Walton Line1/2/3	Equipment	KGS Common	.NET 4.5，VS 2015
ENR_DUC	Equipment	—	.NET 4.8

7. HSMS Timer 說明

Timer	預設	用途
T3	45s	Reply Timeout（等待回覆）
T5	10s	Connection Separation（斷線後重連間隔）
T6	5s	Control Transaction Timeout
T7	10s	Not Selected Timeout（HSMS 連線後等待 Select）
T8	5s	Network Intercharacter Timeout
LinkTest	60s	Link Test 間隔（Keep-Alive）

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文件版本：v1.0 | 建立日期：2026-03-16 | 對應 Issue：GST-167