投影光刻机中PDP-11主控制计算机系统的替换

曾美芹

(上海微高精密机械工程有限公司，上海201203)

PDP-11为迪吉多电脑于20世纪70年代到80年代所销售的一系列16位元迷你电脑。PDP-11深受程式设计师喜爱，主要是在于其高度正规化指令集的设计，使得程式设计师可以容易地分别记住所有的运算码，以及指定运算子的方法；而且由于PDP-11的设计，只需要半专业的人员来进行生产组装，产品在尺寸精确上的要求，并不是非常要紧的，所以PDP-11计算机风靡一时。

PDP-11最基本的设计是非常优良的，而且也一直有更新加入新的技术。然而，PDP-11还是必须面对其16位元的架构极限，这是没有办法透过校调或是扩充来克服的。虽然有些机型可以支援更大的实体内存寻址，但所有的应用程式仍然被局限在一个16位元的虚拟寻址空间而只能够使用64K的内存。

步进式投影光刻机出现于20世纪80年代早期，属于综合性、高科技产品，它所蕴含的技术是当前科技的前沿技术。使用的就是PDP-11计算机，RSX－11M操作系统，从此开始了投影光刻机统治集成电路的光刻工艺时代。由于各方面的原因，如今国内使用的投影光刻机大多数是20世纪八九十年代的二手设备，经翻新改造后仍然可以很好地使用于光刻工艺中，但是十几年前的计算机仍然用于今天就已经很难适用。

以尼康设备为例，上世纪八九十年代的尼康光刻机使用的都是PDP-11计算机，PDP-11计算机和现在的计算机速度相比极慢，在设备仍然能够很好使用的情况下，二手设备的特殊市场价值等原因下，不能因为计算机的原因而淘汰设备，所以只好试着去换掉设备的控制计算机。

用现在的PC机该如何去控制设备连接设备呢？这成为了一个难点，经过我们多次的试验分析最终选用了GPIB卡。

1 硬件结构

GPIB（General-Purpose Interface Bus）技术是一种工程控制用的协议。最初由HP公司提出，目前成为一种国际标准，遵守的协议为IEEE488，GPIB接口是一种8位数字并行通讯接口，其数据传输速度为1Mbyte/s，足以满足一般的仪器通信应用。GPIB设备分为听者(Listeners)、说者(Talkers)和控制器 (Controllers)。典型的GPIB系统由一台PC机、一块GPIB接口卡和若干台仪器通过GPIB电缆连接而成。GPIB技术可用计算机实现对仪器的操作和控制，形成自动测量系统。

我们使用普通的PC计算机安装GPIB卡来控制投影光刻机（见图1）。

图1 硬件组成

不同的GPIB接口卡有不同的功能，有的接口卡可以拦截设备发送给下位机板卡的信息，也可以发送计算机给投影光刻设备的信息，有这种功能的卡仅能安装在PCI插槽上，仅仅给设备发送信息的卡就有不同的接口，最为方便的就是USB接口了，安装驱动程序后即可安装卡。

2 软件系统

系统软件是整个系统中的重要部分，在整个系统中起着很重要的作用，软件系统的完善程度在一定范围内决定着整个系统功能的完善程度。

整个软件系统是在Visual Basic 6.0的环境下开发的，VB编写若干个微小的子程序，即过程，这些程序面向不同的对象，VB提供对象连接和嵌入（Object Linking and Embedding）技术，把每个应用程序连接起来，嵌入到某个应用程序中，由用户引发某个事件来驱动完成某个特定的功能。

PDP-11计算机与设备之间发送的信息，使用GPIB卡进行数据获取，获取的数据经分析处理成VB语言，每个执行过程编写成一个子程序，然后按照动作要求调用不同的子程序控制不同的模块，写成的程序由PC计算机通过GPIB卡来控制投影光刻设备。

数据的获取和数据的分析是系统的重要组成部分，数据采集的正确与否决定了发送的信息正确性，数据的分析准确性决定了发出命令的精确度。信息的采集是GPIB卡读取PDP-11计算机和设备之间发送的信息，以16进制的数据记录下来，分为说者与听者。数据分析时要判断出说者与听者的内容，且判断说者所叙述的信息，然后翻译成VB语言。

3 数据实例

下面一段实例是PC机通过GPIB卡对设备进行控制，发出的一段命令，数据显示都是计算机给设备发出的命令，设备返回的命令则需要编程人员取样分析，分析出设备的状态，通过选择判断下一步的命令。

Call CMD(2，“00220000”，1)'2 号返回状态，其中包含很多的数据，使用是可以分析其中的内容进行下一步的判断

4 结束语

PDP-11计算机替换后，PC机在投影光刻机的使用中发挥着明显的优势，主控制系统运行速度有较大的提高，充分提高了投影光刻机的效率；硬盘老化后备件难以寻找的问题也得以解决；操作界面友好，操作简捷、方便。

PDP-11计算机的替换已经在多台设备上使用，运行可靠，目前针对PDP-11计算机控制系统的替换仅限于步进投影光刻机上，随着技术的进步，对PDP-11计算机控制系统的替换会推广到更广阔精密控制系统领域，需要充分挖掘GPIB总线的强大功能。