投影光刻機中PDP-11主控制計算機系統的替換

曾美芹

(上海微高精密機械工程有限公司，上海201203)

PDP-11為迪吉多電腦于20世紀70年代到80年代所銷售的一系列16位元迷你電腦。PDP-11深受程式設計師喜愛，主要是在于其高度正規化指令集的設計，使得程式設計師可以容易地分別記住所有的運算碼，以及指定運算子的方法；而且由于PDP-11的設計，只需要半專業的人員來進行生產組裝，產品在尺寸精確上的要求，并不是非常要緊的，所以PDP-11計算機風靡一時。

PDP-11最基本的設計是非常優良的，而且也一直有更新加入新的技術。然而，PDP-11還是必須面對其16位元的架構極限，這是沒有辦法透過校調或是擴充來克服的。雖然有些機型可以支援更大的實體內存尋址，但所有的應用程式仍然被局限在一個16位元的虛擬尋址空間而只能夠使用64K的內存。

步進式投影光刻機出現于20世紀80年代早期，屬于綜合性、高科技產品，它所蘊含的技術是當前科技的前沿技術。使用的就是PDP-11計算機，RSX－11M操作系統，從此開始了投影光刻機統治集成電路的光刻工藝時代。由于各方面的原因，如今國內使用的投影光刻機大多數是20世紀八九十年代的二手設備，經翻新改造后仍然可以很好地使用于光刻工藝中，但是十幾年前的計算機仍然用于今天就已經很難適用。

以尼康設備為例，上世紀八九十年代的尼康光刻機使用的都是PDP-11計算機，PDP-11計算機和現在的計算機速度相比極慢，在設備仍然能夠很好使用的情況下，二手設備的特殊市場價值等原因下，不能因為計算機的原因而淘汰設備，所以只好試著去換掉設備的控制計算機。

用現在的PC機該如何去控制設備連接設備呢？這成為了一個難點，經過我們多次的試驗分析最終選用了GPIB卡。

1 硬件結構

GPIB（General-Purpose Interface Bus）技術是一種工程控制用的協議。最初由HP公司提出，目前成為一種國際標準，遵守的協議為IEEE488，GPIB接口是一種8位數字并行通訊接口，其數據傳輸速度為1Mbyte/s，足以滿足一般的儀器通信應用。GPIB設備分為聽者(Listeners)、說者(Talkers)和控制器 (Controllers)。典型的GPIB系統由一臺PC機、一塊GPIB接口卡和若干臺儀器通過GPIB電纜連接而成。GPIB技術可用計算機實現對儀器的操作和控制，形成自動測量系統。

我們使用普通的PC計算機安裝GPIB卡來控制投影光刻機（見圖1）。

圖1 硬件組成

不同的GPIB接口卡有不同的功能，有的接口卡可以攔截設備發送給下位機板卡的信息，也可以發送計算機給投影光刻設備的信息，有這種功能的卡僅能安裝在PCI插槽上，僅僅給設備發送信息的卡就有不同的接口，最為方便的就是USB接口了，安裝驅動程序后即可安裝卡。

2 軟件系統

系統軟件是整個系統中的重要部分，在整個系統中起著很重要的作用，軟件系統的完善程度在一定范圍內決定著整個系統功能的完善程度。

整個軟件系統是在Visual Basic 6.0的環境下開發的，VB編寫若干個微小的子程序，即過程，這些程序面向不同的對象，VB提供對象連接和嵌入（Object Linking and Embedding）技術，把每個應用程序連接起來，嵌入到某個應用程序中，由用戶引發某個事件來驅動完成某個特定的功能。

PDP-11計算機與設備之間發送的信息，使用GPIB卡進行數據獲取，獲取的數據經分析處理成VB語言，每個執行過程編寫成一個子程序，然后按照動作要求調用不同的子程序控制不同的模塊，寫成的程序由PC計算機通過GPIB卡來控制投影光刻設備。

數據的獲取和數據的分析是系統的重要組成部分，數據采集的正確與否決定了發送的信息正確性，數據的分析準確性決定了發出命令的精確度。信息的采集是GPIB卡讀取PDP-11計算機和設備之間發送的信息，以16進制的數據記錄下來，分為說者與聽者。數據分析時要判斷出說者與聽者的內容，且判斷說者所敘述的信息，然后翻譯成VB語言。

3 數據實例

下面一段實例是PC機通過GPIB卡對設備進行控制，發出的一段命令，數據顯示都是計算機給設備發出的命令，設備返回的命令則需要編程人員取樣分析，分析出設備的狀態，通過選擇判斷下一步的命令。

Call CMD(2，“00220000”，1)'2 號返回狀態，其中包含很多的數據，使用是可以分析其中的內容進行下一步的判斷

4 結束語

PDP-11計算機替換后，PC機在投影光刻機的使用中發揮著明顯的優勢，主控制系統運行速度有較大的提高，充分提高了投影光刻機的效率；硬盤老化后備件難以尋找的問題也得以解決；操作界面友好，操作簡捷、方便。

PDP-11計算機的替換已經在多臺設備上使用，運行可靠，目前針對PDP-11計算機控制系統的替換僅限于步進投影光刻機上，隨著技術的進步，對PDP-11計算機控制系統的替換會推廣到更廣闊精密控制系統領域，需要充分挖掘GPIB總線的強大功能。