4. SECS-II 数据类型：List、Binary、Boolean、ASCII、UINT、FLOAT 等格式与编码规则
SECS-II 是 SEMI 标准 E5 定义的消息层协议，它规定了在 HSMS 或 RS-232 连接上传输的所有消息的数据结构。SECS-II 的核心是 数据项（Data Item），每个数据项由 数据长度（Length）、格式字节（Format Byte） 和 数据体（Body） 三部分组成。理解这些数据类型的编码规则，是解析和构造 SECS 消息的基础。
4.1 格式字节（Format Byte）结构
格式字节是 SECS-II 数据项的第一个字节，它决定了后续数据的解析方式。其结构如下：
- 高 4 位（Bit 7-4）： 数据类型编码（Format Code）。
- 低 4 位（Bit 3-0）： 长度字节数（Length Bytes）。通常为 0x01（1 字节长度）或 0x02（2 字节长度）。
例如，格式字节 0x41：高 4 位 0x4 表示 ASCII 类型，低 4 位 0x1 表示长度字段占用 1 个字节。
| 格式码（高4位） | 数据类型 | 缩写 | 长度字节数（低4位） | 数据体编码 |
|---|---|---|---|---|
| 0x0 | List | L | 1 或 2 | 子数据项序列 |
| 0x1 | Binary | B | 1 或 2 | 原始字节 |
| 0x2 | Boolean | BOOLEAN | 1 或 2 | 0x00 (False) / 0x01 (True) |
| 0x4 | ASCII | A | 1 或 2 | ASCII 字符字节 |
| 0x5 | 8 字节有符号整数 | I8 | 1 或 2 | 大端 8 字节 |
| 0x6 | 1 字节有符号整数 | I1 | 1 或 2 | 大端 1 字节 |
| 0x7 | 2 字节有符号整数 | I2 | 1 或 2 | 大端 2 字节 |
| 0x8 | 4 字节有符号整数 | I4 | 1 或 2 | 大端 4 字节 |
| 0x9 | 8 字节无符号整数 | U8 | 1 或 2 | 大端 8 字节 |
| 0xA | 1 字节无符号整数 | U1 | 1 或 2 | 大端 1 字节 |
| 0xB | 2 字节无符号整数 | U2 | 1 或 2 | 大端 2 字节 |
| 0xC | 4 字节无符号整数 | U4 | 1 或 2 | 大端 4 字节 |
| 0xE | 4 字节浮点数 | F4 | 1 或 2 | IEEE 754 大端 |
| 0xF | 8 字节浮点数 | F8 | 1 或 2 | IEEE 754 大端 |
4.2 核心数据类型详解
4.2.1 List（列表）
List 是 SECS-II 中唯一的复合类型，用于包含多个子数据项。格式码为 0x0。List 的数据体不是原始数据，而是由多个子数据项（Item）串联而成。List 的长度字段表示其包含的子数据项个数。
// 示例：一个包含 3 个元素的 List
// 格式字节: 0x01 (List, 1字节长度)
// 长度: 0x03 (3个子项)
// 子项1: [格式字节][长度][数据]
// 子项2: [格式字节][长度][数据]
// 子项3: [格式字节][长度][数据]
4.2.2 Binary（二进制）
Binary 类型用于传输原始字节流，格式码为 0x1。数据体直接是字节序列，不做任何编码转换。常用于传输状态字、标志位或自定义协议数据。
// 示例：传输 4 个字节的二进制数据 0x01 0x02 0x03 0x04
// 格式字节: 0x11 (Binary, 1字节长度)
// 长度: 0x04
// 数据体: 0x01 0x02 0x03 0x04
4.2.3 Boolean（布尔）
Boolean 类型格式码为 0x2。数据体固定为 1 个字节：0x00 表示 False，0x01 表示 True。虽然数据体只有 1 字节，但长度字段仍然存在。
// 示例：传输 True
// 格式字节: 0x21 (Boolean, 1字节长度)
// 长度: 0x01
// 数据体: 0x01
4.2.4 ASCII（字符串）
ASCII 类型格式码为 0x4。数据体为 ASCII 字符的字节序列。注意：SECS-II 标准要求使用 7 位 ASCII 码，高位（Bit 7）必须为 0。
// 示例：传输字符串 "OK"
// 格式字节: 0x41 (ASCII, 1字节长度)
// 长度: 0x02
// 数据体: 0x4F 0x4B ('O' 'K')
4.2.5 UINT（无符号整数）
UINT 系列包括 U1、U2、U4、U8，格式码分别为 0xA、0xB、0xC、0x9。所有整数类型均采用 大端序（Big-Endian） 编码，即高位字节在前。
// 示例：传输无符号整数 1024 (0x0400)，使用 U2 类型
// 格式字节: 0xB1 (U2, 1字节长度)
// 长度: 0x02
// 数据体: 0x04 0x00
4.2.6 FLOAT（浮点数）
FLOAT 系列包括 F4（单精度）和 F8（双精度），格式码分别为 0xE 和 0xF。编码遵循 IEEE 754 标准，采用大端序。
// 示例：传输浮点数 3.14，使用 F4 类型
// 3.14 的 IEEE 754 单精度表示为: 0x4048F5C3
// 格式字节: 0xE1 (F4, 1字节长度)
// 长度: 0x04
// 数据体: 0x40 0x48 0xF5 0xC3
4.3 编码规则与字节序
SECS-II 的编码规则可以总结为以下三点：
- TLV 结构： 每个数据项由 Type（格式字节）、Length（长度字段）、Value（数据体）三部分组成。
- 大端字节序： 所有多字节数值（整数、浮点数、长度字段）均使用大端序（网络字节序）传输。
- 长度字段可变： 格式字节的低 4 位决定了长度字段占用的字节数（1 或 2 字节），从而支持不同大小的数据体。
4.4 数据项编码示例
下面通过一个完整的示例，展示如何编码一个包含多种数据类型的 SECS-II 消息体。
// 假设我们要编码一个 List，包含 3 个元素：
// 元素1: ASCII "ABC"
// 元素2: U2 数值 100
// 元素3: Boolean True
// 编码结果（十六进制）：
// 0x01 0x03 // List, 3个子项
// 0x41 0x03 0x41 0x42 0x43 // ASCII "ABC"
// 0xB1 0x02 0x00 0x64 // U2 100 (0x0064)
// 0x21 0x01 0x01 // Boolean True
// 逐字节解释：
// 0x01: 格式字节，List类型，1字节长度
// 0x03: 长度字段，表示有3个子项
// 0x41: 格式字节，ASCII类型，1字节长度
// 0x03: 长度字段，表示有3个字符
// 0x41 0x42 0x43: 'A' 'B' 'C'
// 0xB1: 格式字节，U2类型，1字节长度
// 0x02: 长度字段，表示2字节数据
// 0x00 0x64: 大端序数值100
// 0x21: 格式字节，Boolean类型，1字节长度
// 0x01: 长度字段，表示1字节数据
// 0x01: True
4.5 数据类型选择策略
在实际的 SECS/GEM 通信中，选择合适的数据类型可以优化传输效率和解析性能：
| 应用场景 | 推荐类型 | 原因 |
|---|---|---|
| 设备状态标志 | Boolean 或 Binary | 占用空间小，解析简单 |
| 计数器、ID 编号 | U4 或 U2 | 无符号，范围明确 |
| 测量值（温度、压力） | F4 或 F8 | 支持小数，精度可控 |
| 文本消息、配方名称 | ASCII | 人类可读，调试方便 |
| 复杂数据结构 | List | 支持嵌套，灵活组合 |
4.6 SECS-II 数据项编码流程
下面的 SVG 图展示了从原始数据到 SECS-II 编码字节流的完整流程：
4.7 常见问题与避坑指南
- 长度字段溢出： 当数据体长度超过 255 字节时，必须使用 2 字节长度（格式字节低4位=0x2），否则接收方会截断数据。
- 字节序错误： 所有多字节数据必须使用大端序。如果使用小端序编码，数值会被错误解析（例如 0x0102 会被解析为 0x0201）。
- ASCII 高位问题： 某些系统可能发送 8 位扩展 ASCII，但 SECS-II 标准要求 7 位 ASCII。高位为 1 的字节可能导致解析异常。
- List 嵌套深度： 虽然标准未限制嵌套深度，但实际设备通常限制在 10 层以内。过深的嵌套可能导致栈溢出。