[发明专利]一种基于VME‑S总线的工件台运动控制系统

说明书

技术领域

本发明属于半导体装备技术领域，涉及一种基于VME-S总线的工件台运动控制系统。

背景技术

光刻机是IC制造业的核心装备。随着光刻机及其光刻工艺技术的发展与进步，光刻机工件台控制系统对并行计算、多传感器信息融合、复杂运动控制算法、实时性控制等要求越来越高。对应的控制系统平台的总线架构形式、总线带宽、系统性能要求、数据处理性能、数据存储能力、实时性能以及稳定性、可靠性和能耗等提出了更加苛刻的要求。传统的基于VME总线的工件台运动控制系统的瓶颈主要在于总线数据吞吐速率、网络拓扑、数据处理能力等方面。随着计算机总线技术的不断发展，出现了新一代的串行总线，如RapidIO、千兆以太网等，其中一些总线的数据传输带宽可达10Gbps，并得到广泛的应用。

VME-S是在VME工业总线的基础上发展而来的，是一种包含Serial RapidIO、PCIe、千兆以太网等多种总线协议的多总线互连架构，其主要特点是：1)采用高速串行总线替代并行总线的技术；2)采用了Serial RapidIO和Advanced Swithching Interconnect等现代的工业标准的串行交换结构；3)具备强大的I/O能力和高性能网络交换能力支持更高的背板带宽，其最高理论带宽可达8GB/s；4)支持多种系统拓扑结构。因此，为了实现光刻机工件台控制系统的高性能控制，开展基于VME-Serial总线的工件台运动控制系统研究具有重要工程价值与实用性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有产品系统数据通信速率差、实时性不足、网络拓扑结构不灵活以及数据处理速率偏低的缺陷，提出一种基于VME-S总线的工件台运动控制系统，以满足高效率实时性运算、高速率的数据传输和灵活的网络拓扑连接结构等的需求。

本发明的技术方案如下：

一种基于VME-S总线的工件台运动控制系统，其特征在于：所述运动控制系统包括人机交互单元、VME总线机箱、CPU主控单元、运动控制单元、光纤接口单元和同步交换控制单元；

所述人机交互单元包括上位机、手动操作模块和警报器，该人机交互单元与主控CPU单元通过TCP/IP网络相连接，用于CPU主控单元、运动控制单元、光纤接口单元和同步交换控制单元进行参数设置，指令发送和数据监控；

所述VME总线机箱采用VME-S背板，该背板使用21槽6U板卡；

所述CPU主控单元通过一个搭载PowerPC的CPU主控板实现，负责任务调度及通信控制，通过TCP/IP网络通信协议和上位机进行数据交互，通过VME总线和设备板卡进行通信；

所述运动控制单元由至少一块运动控制卡组成，每块运动控制卡包含多核DSP芯片，运动控制卡用于数据计算；

所述光纤接口单元由至少一块光纤接口卡组成，每块光纤接口卡提供12路双向光纤接口，通过光纤接口单元实现各路光纤信号收发、预处理和数据的通信；

所述同步控制单元由一块同步交换控制卡实现，同步交换模块完成RapidIO网络、以太网络和同步定时网络的调度，实现SRIO和以太网交换及系统同步功能。

优选地，所述运动控制单元由1～6块运动控制卡组成；光纤接口单元由1～6块光纤接口卡组成。

本发明所述的VME-S背板包括：

1)一个VME64x主控槽，即第一槽；十三个VME64x+P2bus负载槽，即第二槽、第三槽、第四槽、第五槽、第六槽、第七槽、第八槽、第九槽、第十槽、第十一槽、第十二槽、第十三槽和第十四槽；六个VME64x+Serial槽，即第十五槽、第十六槽、第十七槽、第十九槽、第二十槽和第二十一槽；一个同步交换槽，即第十八槽；

2)P1接口，所有槽均包含P1接口；

3)P2接口，除了第十四槽，其余槽均包含P2接口，P2接口自定义32bit总线和23bit同步单端定时总线；

4)P0接口，所述第十五槽、第十六槽、第十七槽、第十九槽、第二十槽、第二十一槽和第十八槽采用P0接口；第十八槽通过多路8x SRIO通道与多块运动控制卡或多块光纤接口卡构成星型拓扑结构；

5)运动控制卡和光纤接口卡在第十五槽、第十六槽、第十七槽、第十九槽、第二十槽和第二十一槽任意安装。