2. SECS-II消息结构精解

SECS-II 是 SEMI E5 标准定义的设备通信消息层，它规定了主机（Host）与设备（Equipment）之间交换的消息长什么样。一条 SECS-II 消息由两部分组成：消息头（Message Header）和消息体（Message Body）。消息头固定 10 字节，负责“路由与语义标识”；消息体是可变长度的数据项序列，负责“承载业务数据”。理解这两部分的结构，是读懂任何一条 SxFy 消息、排查通信问题的起点。

一、消息头：10 字节的固定结构

消息头是定长的 10 个字节，按顺序排列如下：

字节位置字段长度说明
Byte 0Session ID / Device ID1 字节HSMS 中通常为 0xFFFF（未使用），SECS-I 中为设备号
Byte 1Header Byte 21 字节W-Bit（bit7）+ Stream（bit0~6）
Byte 2Header Byte 31 字节Function（0~255）
Byte 3PType1 字节Presentation Type，SECS-II 固定为 0
Byte 4SType1 字节Session Type，数据消息为 0，控制消息非 0
Byte 5~8System Bytes4 字节事务标识，用于请求/应答配对
Byte 9Header Byte 101 字节保留或用于特定扩展

其中最关键的是 Stream、Function、W-Bit 和 System Bytes 四个字段。

Stream（S）占 7 位，取值 0~127，表示消息的“大类”。例如 S1 是设备状态类，S2 是设备控制与诊断类，S6 是数据采集类。Stream 决定了这条消息属于哪个业务域。

Function（F）占 8 位，取值 0~255，表示该 Stream 下的“具体动作”。例如 S1F1 是“Are You There”，S1F2 是它的应答；S1F13 是“Establish Communications Request”，S1F14 是应答。Stream 与 Function 组合成 SxFy，就是一条消息的唯一语义标识。

W-Bit（Wait Bit）位于 Header Byte 2 的最高位。W-Bit = 1 表示发送方期待对方回复（Primary Message，主消息）；W-Bit = 0 表示这是一条回复（Secondary Message，应答消息）。例如 S1F1 的 W-Bit 为 1，S1F2 的 W-Bit 为 0。W-Bit 是判断“谁该回谁”的第一依据。

System Bytes 是 4 字节的无符号整数，由发起方生成，应答方必须原样回填。它的作用是让请求与应答能够配对。例如主机发送 S1F1 时 System Bytes = 0x00000001，设备回复 S1F2 时也必须带 0x00000001，主机才能确认这是对刚才那条请求的应答。如果 System Bytes 不匹配，通信层就会认为应答丢失或错乱。

记忆口诀：S 定大类，F 定动作，W 定方向，System Bytes 定配对。四者合起来，一条消息的“身份”就确定了。

二、消息体：数据项与列表结构

消息体由若干数据项（Data Item）组成，每个数据项采用“格式字节 + 长度字节 + 数据”的结构。格式字节的高 6 位表示数据格式（Format Code），低 2 位表示长度字节的个数（Length Bytes）。常见格式码如下：

  • L（List）：格式码 0b000000，表示一个列表，其“数据”是若干子数据项，长度表示子项个数。
  • B（Binary）：格式码 0b001000，二进制字节串。
  • BOOLEAN：格式码 0b001001，布尔值。
  • A（ASCII）：格式码 0b010000，ASCII 字符串。
  • I1/I2/I4/I8：有符号整数，格式码 0b011001/0b011010/0b011100/0b011000。
  • U1/U2/U4/U8：无符号整数，格式码 0b101001/0b101010/0b101100/0b101000。
  • F4/F8：浮点数，格式码 0b100100/0b100000。

长度字节的个数由格式字节低 2 位决定：00 表示 1 个长度字节，01 表示 2 个，10 表示 3 个。长度值表示后续数据的字节数（对 L 类型则表示子项个数）。例如格式字节 0x01 表示“L 类型，1 个长度字节”，后跟 0x02 表示列表内有 2 个子项。

列表可以嵌套。例如一条 S6F11 事件报告消息，其消息体通常是：L,3 { U4 事件ID, L,2 { U4 报告ID, L,n { 变量数据项... } }, L,0 }。这种嵌套结构让 SECS-II 能表达复杂的树形数据。

SECS-II 消息结构：消息头 + 消息体 消息头（10 字节，固定） Session ID Byte 0 W-Bit + S Byte 1 bit7 | bit0-6 Function Byte 2 PType Byte 3 SType Byte 4 System Bytes Byte 5~8（4 字节） Header Byte 10 Byte 9 消息体（可变长度，数据项序列） 数据项结构 格式字节（Format Code + Length Bytes） 长度字节（1~3 字节） 数据内容 示例：S6F11 事件报告消息体 L,3 { U4 事件ID, L,2 { U4 报告ID, L,n { 变量... } }, L,0 } 常用格式码（Format Code） L=0b000000（列表） B=0b001000（二进制） BOOLEAN=0b001001 A=0b010000（ASCII） I1=0b011001 I2=0b011010 I4=0b011100 I8=0b011000（有符号整数） U1=0b101001 U2=0b101010 U4=0b101100 U8=0b101000（无符号整数） F4=0b100100 F8=0b100000（浮点）

三、常见 SxFy 消息示例

下面用几条工程中最常见的消息，把消息头与消息体串起来看。

S1F1 / S1F2（Are You There）：主机发送 S1F1，W-Bit=1，System Bytes=0x00000001，消息体为空（L,0）。设备回复 S1F2，W-Bit=0，System Bytes 仍为 0x00000001，消息体通常为 L,2 { A 设备型号, A 软件版本 }。这是最基础的“握手”消息，用于确认设备在线。

S1F13 / S1F14（Establish Communications Request）：主机发送 S1F13，W-Bit=1，消息体为 L,2 { A MDLN, A SOFTREV }，其中 MDLN 是设备型号，SOFTREV 是软件版本。设备回复 S1F14，W-Bit=0，消息体为 L,2 { B 通信确认码, L,2 { A MDLN, A SOFTREV } }。通信确认码为 0 表示成功，非 0 表示失败。这条消息用于建立通信链路后的能力协商。

S6F11 / S6F12（Event Report Send）：设备主动上报事件时发送 S6F11，W-Bit=1，消息体为 L,3 { U4 事件ID, L,2 { U4 报告ID, L,n { 变量数据项 } }, L,0 }。主机收到后回复 S6F12，W-Bit=0，消息体为空。这是数据采集场景中最核心的消息，设备通过它把状态变化、工艺参数、报警等信息推送给主机。

S2F41 / S2F42（Host Command Send）：主机向设备下发命令时发送 S2F41，W-Bit=1，消息体为 L,2 { A 命令名, L,n { L,2 { A 参数名, A 参数值 } } }。设备执行后回复 S2F42，W-Bit=0，消息体为 L,2 { B 执行结果码, L,n { L,2 { A 参数名, A 参数值 } } }。结果码 0 表示成功，非 0 表示失败或拒绝。

注意：W-Bit 与 System Bytes 必须成对理解。W-Bit=1 的消息必须由对方用 W-Bit=0 的消息应答，且 System Bytes 必须一致。如果设备收到一条 W-Bit=1 的消息却不回复，主机会超时（T3 超时）；如果回复的 System Bytes 不匹配，主机会丢弃该应答并继续等待。

四、实际解析时的观察顺序

拿到一串 SECS-II 报文时，建议按以下顺序解析：先看 Byte 1 的 bit7 判断 W-Bit，再看 bit0~6 得到 Stream；接着看 Byte 2 得到 Function；然后看 Byte 5~8 得到 System Bytes；最后从 Byte 10 开始解析消息体。消息体的解析要递归处理：遇到 L 类型就按长度字段确定子项个数，逐个解析子项；遇到基本类型就按格式码和长度读出数据。这样就能把一条二进制报文还原成可读的 SxFy 消息树。

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