CN102385326A - 一种控制和解析pi微动台的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种控制和解析PI微动台的装置，该装置主要用于光刻机中纳米定位工件台子系统。上位机将网口数据作为PI微动台的控制输入，送往网口数据接收发送模块处理；该装置中的数据处理模块将网口数据中的ASCII Command数据流转换成能被PI微动台识别的GCS Command数据流；再通过串口数据接收发送模块将GCS Command数据流发往PI微动台；装置中串口数据接收发送模块负责接收PI微动台的反馈数据，并通过数据解析模块将GCS Command数据流转换为ASCII Command数据流；网口数据接收发送模块将解析后的数据按规定格式重新封装后，发送到上位机。该装置集成在原有控制电路中，在不影响原有控制功能的前提下，简化了PI微动台的控制环节，使得纳米定位工件台子系统结构更紧凑，性能更可靠，实时性更强。
Description
技术领域
本发明涉及微电子专用设备技术领域，特别涉及一种控制和解析PI微动台的装置，用于光刻机中纳米定位工件台子系统。
背景技术
工件台技术是实现光刻机光刻整体性能的关键技术之一，其运动精度、行程和速率决定着最终产品的分辨率和产率。目前大行程、超精密工作台的设计方案主要有两种设计思路：一是单级进给方式，采用直线电机非接触进给或利用静摩擦驱动进给；二是两级进给方式，即采用粗动系统和微动系统相结合的方式。本发明所涉及到的系统采用粗动台和微动台相结合的工件台结构，其中粗动台实现工件台大行程和高速的要求，微动台完成工件台高定位精度和分辨率的需求。粗动台采用滚珠丝杠-五相步进电机-光栅测量系统的结构，实现100mm行程，1um分辨率的运动指标；微动台选购Physik Instrumente(PI)公司的产品，由压电陶瓷和电容传感器组成的该平台能实现100um的位移输出和纳米级分辨率。
PI微动台提供上位机软件和接口，用于PC或工控机单独控制微动台。其缺点是，需要单独建立一个通信回路，连接微动台和上位机(PC或工控机)，且微动台的信息无法实时被系统中其他节点获得，必须经由上位机转发才能到其他子系统，影响实时性。
发明内容
本发明的目的在于：在不影响原有控制功能的前提下，减少一个通信回路，简化了PI微动台的控制环节，使得纳米定位工件台子系统结构更紧凑，性能更可靠，实时性更强。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种控制和解析PI微动台的装置，该装置包括网口数据接收发送模块、数据处理模块、串口数据接收发送模块和数据解析模块，其中：
网口数据接收发送模块，其包括网口数据接收模块和网口数据发送模块，由网络接口电路、以太网控制器、网络接口适配电路组成。网口数据接收模块负责接收上位机发送的网口数据作为PI微动台的控制输入指令；网口数据发送模块负责将待发送的标准ASCII Command数据流在网络接口电路中按照TCP/IP协议打包成物理传输帧，经由网络接口适配电路后，送往上位机。
数据处理模块，其包括数据提取模块和数据封装模块。上位机发送过来的数据帧经由数据提取模块将其中有效数据保存，送往数据封装模块将其ASCII Command数据格式封装成PI设备能识别的标准GCS Command数据格式。
串口数据接收发送模块，其包括串口数据接收模块和串口数据发送模块，由异步串行通信接口电路和异步串口RS232转换电路组成。在串口数据发送模块中，待发送的标准GSCCommand数据在异步串行通信接口电路中打包成满足串口通信协议的数据帧后，在异步串口RS232转换电路完成电平转换后，发送到PI微动台；PI微动台发送过来的状态信息或位置数据，经由串口数据接收模块后，获得满足串口通信协议的非归零数据格式的数据。
数据解析模块，其包括数据提取模块和数据封装模块。数据提取模块从串口数据中将GSCCommand数据提取并保存，在数据封装模块中将其打包成ASCII Command数据流以便通过网口数据发送模块发送到上位机。
进一步的，所述的ASCII Command数据格式：是指其数据内容按国际ASCII编码标准转换后的格式保存。
进一步的，所述的GCS Command数据格式：是指PI公司为其生产的设备设定的通用命令格式，用于设定设备的工作模式、运动参数和获取当前位置信息，一个无需返回值的GCSCommand通常包含3个字符，并以LineFeed字符作为结束标志。一个带返回值的GCS Command通常包含3个字符，紧接着用“？”字符表示查询，并以以“LF”字符作为结束标志。
进一步的，所述的待发送的标准GSC Command数据在异步串行通信接口电路中打包成满足串口通信协议的数据帧：将GSC Command数据填充到数据帧中的8位数据位中，设置无校验位，无停止位，无附加位；并在异步串行通信接口电路中设置对应的传输波特率，按照RTS/CTS协议传输数据帧。
进一步的，所述的待发送的标准ASCII Command数据在网络接口电路中按照TCP/IP协议打包成物理传输帧：将ASCII Command数据放在数据帧中的数据段，根据实际系统设置目的地址和源地址；类型字段设置为0x0800表明为IP包；设置相应的发送序号和确认序号；按照满足面向连接的、可靠的TCP/IP协议传输数据帧。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明所述的一种控制和解析PI微动台的装置，集成在原有控制电路之中，在不影响原有控制功能的前提下，减少一个通信回路，简化了PI微动台的控制环节，使得纳米定位工件台子系统结构更紧凑，性能更可靠，实时性更强。
附图说明
图1是本发明一种控制和解析PI微动台的装置的原理框图。
图2是前后两例系统结构框图对比示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式说明本发明，本领域的技术人员可根据本说明书揭示的内容了解本发明的功效及优点。
图1是本发明一种控制和解析PI微动台的装置的原理框图。
由图1所示，该控制和解析PI微动台的装置，上位机将网口数据作为PI微动台的控制输入，送往网口数据接收发送模块处理；在本实施例中，用于控制PI微动台的网口数据，是按照TCP/IP网络协议打包数据，属于现有技术在此不再赘述。按照纳米定位工件台子系统控制协议规定，下发的网口数据的TCP报文中数据段内容如下：第一字节为仪器地址，用以区分微动台或粗动台；第二字节开始，为控制字，以ASCII码格式实现，控制字长度为2、3或4；整个数据段长度由TCP/IP协议传输数据帧中IP报文中总长度决定。
在数据处理模块中，判断IP报文中总长度，以确定提取多少字节的ASCII Command数据流，并将其保存为16进制格式。根据PI公司提供的控制器用户手册，将保存下来的16进制的数据加上查询标志字符或结束标志字符封装成GCS Command数据流。
通过串口数据接收发送模块，将GCS Command数据流打包成满足串口通信协议的串口数据帧：将GSC Command数据填充到数据帧中的8位数据位中，设置无校验位、无停止位、无附加位。在异步串行通信接口电路中设置对应的传输波特率，按照RTS/CTS协议传输数据帧。
若PI微动台有反馈数据，装置中的串口数据接收发送模块将以中断或查询的方式接收串口数据帧，再送往数据解析模块。根据PI公司提供的控制器用户手册和纳米定位工件台子系统控制协议，数据解析模块将GCS Command数据流解析成ASCII Command数据流。最后，在网口数据接收发送模块将解析后的数据按规定格式重新封装后，发送到上位机。
若PI微动台无反馈数据，则无对应操作。
如图2所示是现有技术的原系统结构框图和本发明的现系统结构框图对比示意图。从而本发明所述的一种控制和解析PI微动台的装置，集成在原有控制电路之中，在不影响原有控制功能的前提下，减少一个通信回路，简化了PI微动台的控制环节，使得纳米定位工件台子系统结构更紧凑，性能更可靠，实时性更强。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (5)
1.一种控制和解析PI微动台的装置，其特征在于：该装置包括：网口数据接收发送模块、数据处理模块、串口数据接收发送模块和数据解析模块，其中，
所述网口数据接收发送模块，其包括网口数据接收模块和网口数据发送模块，由网络接口电路、以太网控制器、网络接口适配电路组成；网口数据接收模块负责接收上位机发送的网口数据作为PI微动台的控制输入指令；网口数据发送模块负责将待发送的标准ASCIICommand数据流在网络接口电路中按照TCP/IP协议打包成物理传输帧，经由网络接口适配电路后，送往上位机；
所述数据处理模块，其包括数据提取模块和数据封装模块。上位机发送过来的数据帧经由数据提取模块将其中有效数据保存，送往数据封装模块将其ASCII Command数据格式封装成PI设备能识别的标准GCS Command数据格式。
所述串口数据接收发送模块，其包括串口数据接收模块和串口数据发送模块，由异步串行通信接口电路和异步串口RS232转换电路组成；在串口数据发送模块中，待发送的标准GSCCommand数据在异步串行通信接口电路中打包成满足串口通信协议的数据帧后，在异步串口RS232转换电路完成电平转换后，发送到PI微动台；PI微动台发送过来的状态信息或位置数据，经由串口数据接收模块后，获得满足串口通信协议的非归零数据格式的数据；
所述数据解析模块，其包括数据提取模块和数据封装模块；数据提取模块从串口数据中将GSC Command数据提取并保存，在数据封装模块中将其打包成ASCII Command数据流以便通过网口数据发送模块发送到上位机。
2.根据权利要求1所述的一种控制和解析PI微动台的装置，其特征在于，所述的ASCIICommand数据格式：是指其数据内容按国际ASCII编码标准转换后的格式保存。
3.根据权利要求1所述的一种控制和解析PI微动台的装置，其特征在于，所述的GCSCommand数据格式：是指PI公司为其生产的设备设定的通用命令格式，用于设定设备的工作模式、运动参数和获取当前位置信息，一个无需返回值的GCS Command通常包含3个字符，并以LineFeed字符作为结束标志。一个带返回值的GCS Command通常包含3个字符，紧接着用“？”字符表示查询，并以以“LF”字符作为结束标志。
4.根据权利要求1所述的一种控制和解析PI微动台的装置，其特征在于，所述的待发送的标准GSC Command数据在异步串行通信接口电路中打包成满足串口通信协议的数据帧：将GSC Command数据填充到数据帧中的8位数据位中，设置无校验位，无停止位，无附加位；并在异步串行通信接口电路中设置对应的传输波特率，按照RTS/CTS协议传输数据帧。
5.根据权利要求1所述的一种控制和解析PI微动台的装置，其特征在于，所述的待发送的标准ASCII Command数据在网络接口电路中按照TCP/IP协议打包成物理传输帧：将ASCII Command数据放在数据帧中的数据段，根据实际系统设置目的地址和源地址；类型字段设置为0x0800表明为IP包；设置相应的发送序号和确认序号；按照满足面向连接的、可靠的TCP/IP协议传输数据帧。
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