3. 设备状态模型基础：GEM定义的设备状态机

GEM（Generic Equipment Model）协议为半导体设备定义了一套标准的状态机模型，用于描述设备在不同运行阶段的行为模式。理解这六个核心状态及其迁移规则，是实现设备模式切换与链路恢复的理论基础。

3.1 六种设备状态概述

GEM 将设备抽象为以下六种互斥状态，设备在任何时刻只能处于其中一种状态：

3.2 状态机迁移图

下图展示了 GEM 定义的六种状态之间的标准迁移路径。箭头上的标签表示触发迁移的典型事件或 SECS 消息。

3.3 状态迁移的触发条件

每个状态迁移都由特定的 SECS 消息或设备内部事件触发。以下是关键迁移路径的详细说明：

1. DEVIDLE → EQUIPMENT_OFF：设备完成内部初始化（如加载配置文件、自检通过），进入离线就绪状态。
2. DEVIDLE → ATTEMPT_ONLINE：设备配置为自动上线模式，启动后立即发送 S1F13（Establish Communications Request）。
3. EQUIPMENT_OFF → ATTEMPT_ONLINE：操作员按下“上线”按钮，或主机发送 S1F1（Are You There?）触发设备响应。
4. ATTEMPT_ONLINE → HOST_CONNECT：TCP/IP 三次握手成功，设备收到主机确认。
5. HOST_CONNECT → ONLINE_LOCAL / ONLINE_REMOTE：主机回复 S1F14（Establish Communications Response），其中包含控制模式参数（MDLN 和 SOFTREV 协商）。
6. ONLINE_LOCAL ↔ ONLINE_REMOTE：通过 S2F17（Set Control Mode）消息切换，主机或本地均可发起请求。

3.4 状态与通信能力的映射

不同状态下，设备对 SECS 消息的处理能力不同。下表总结了各状态下的通信行为：

3.5 状态机与链路恢复的关系

设备状态机是链路恢复策略的核心依据。当通信链路中断时，设备的状态迁移路径决定了恢复行为：

• 链路中断发生在 ONLINE_REMOTE 或 ONLINE_LOCAL：设备应检测到心跳超时（S1F1/S1F2 无响应），自动迁移至 ATTEMPT_ONLINE 或 EQUIPMENT_OFF，并尝试重新建立连接。
• 链路中断发生在 ATTEMPT_ONLINE：设备应重置 TCP 连接，重新发起 S1F13 握手。
• 恢复成功：设备从 ATTEMPT_ONLINE → HOST_CONNECT → 回到之前的控制模式（LOCAL 或 REMOTE）。
• 恢复失败：设备应停留在 EQUIPMENT_OFF，等待人工干预或定时重试。

3.6 状态机实现的代码示例

以下是一个简化的 C 语言状态机实现片段，展示状态迁移的核心逻辑：

typedef enum {
    DEVIDLE,
    EQUIPMENT_OFF,
    ATTEMPT_ONLINE,
    HOST_CONNECT,
    ONLINE_LOCAL,
    ONLINE_REMOTE
} DeviceState;

DeviceState current_state = DEVIDLE;

void handle_event(Event event) {
    switch (current_state) {
        case DEVIDLE:
            if (event == INIT_COMPLETE) {
                current_state = EQUIPMENT_OFF;
            } else if (event == AUTO_ONLINE_REQ) {
                current_state = ATTEMPT_ONLINE;
                send_S1F13();
            }
            break;
        case EQUIPMENT_OFF:
            if (event == S1F13_RECEIVED) {
                current_state = ATTEMPT_ONLINE;
                send_S1F14();
            }
            break;
        case ATTEMPT_ONLINE:
            if (event == TCP_CONNECTED) {
                current_state = HOST_CONNECT;
            } else if (event == TIMEOUT) {
                current_state = EQUIPMENT_OFF;
                log_error("Online attempt timeout");
            }
            break;
        case HOST_CONNECT:
            if (event == S1F14_RECEIVED) {
                if (control_mode == LOCAL) {
                    current_state = ONLINE_LOCAL;
                } else {
                    current_state = ONLINE_REMOTE;
                }
            }
            break;
        case ONLINE_LOCAL:
            if (event == S2F17_REMOTE) {
                current_state = ONLINE_REMOTE;
            } else if (event == LINK_LOST) {
                current_state = ATTEMPT_ONLINE;
                reconnect();
            }
            break;
        case ONLINE_REMOTE:
            if (event == S2F17_LOCAL) {
                current_state = ONLINE_LOCAL;
            } else if (event == LINK_LOST) {
                current_state = ATTEMPT_ONLINE;
                reconnect();
            }
            break;
    }
}