半导体设备上位机 Qt 实现计划

项目概述

将半导体设备上位机UI原型转换为完整的Qt/C++可运行应用程序。

技术栈：

Qt 6.x (Qt Widgets, Qt Charts, Qt SQL)
C++17
QCustomPlot (图表)
SQLite (数据存储)
CMake 构建系统

数据方案：

模拟数据生成器：200ms刷新频率，模拟传感器波动
SQLite数据库：存储配方、运行记录、报警历史、审计日志

项目结构

复制代码

semi_tool/
├── CMakeLists.txt
├── main.cpp
├── SemiTool.pro
├── include/
│   ├── mainwindow.h
│   ├── loginwindow.h
│   ├── dashboardpage.h
│   ├── monitorpage.h
│   ├── recipepage.h
│   ├── alarmpage.h
│   ├── historypage.h
│   ├── runcontrolpage.h
│   ├── exportpage.h
│   └── common/
│       ├── navigator.h
│       ├── kpiwidget.h
│       ├── sensorwidget.h
│       ├── statemachinewidget.h
│       └── chartwidget.h
├── src/
│   ├── main.cpp
│   ├── mainwindow.cpp
│   ├── loginwindow.cpp
│   ├── dashboardpage.cpp
│   ├── monitorpage.cpp
│   ├── recipepage.cpp
│   ├── alarmpage.cpp
│   ├── historypage.cpp
│   ├── runcontrolpage.cpp
│   ├── exportpage.cpp
│   └── common/
│       ├── navigator.cpp
│       ├── kpiwidget.cpp
│       ├── sensorwidget.cpp
│       ├── statemachinewidget.cpp
│       └── chartwidget.cpp
├── data/
│   └── recipes.json
└── docs/
    └── 软件开发文档.md

模块详细设计

1. 登录窗口 (LoginWindow)

UI组件： 用户名输入、密码输入、权限级别下拉
功能： 三级权限（Operator/Engineer/Admin）、登录验证、审计日志写入
信号： loginSuccess(UserInfo)

2. 主窗口 (MainWindow)

布局： 顶部导航栏 + 中心内容区
导航： 流程图入口 + 各功能模块按钮
功能： 页面切换、状态栏显示

3. 腔室总览仪表盘 (DashboardPage)

KPI卡片： 腔室压力、温度、RF功率、工艺进度
腔室示意图： SVG风格腔室图形
快捷操作： 启动/暂停/停止按钮
实时曲线： 温度/压力/RF功率迷你图

4. 工艺监控页 (MonitorPage)

状态机可视化： 6步工艺流程指示器
实时曲线图： QCustomPlot 多曲线显示
传感器表格： 实时数据 + 偏差指示
报警状态： 当前活跃报警列表

5. 配方管理页 (RecipePage)

配方列表： 侧边栏配方库
步骤表格： 可编辑的工艺参数表
曲线预览： 配方参数曲线
操作： 新建/编辑/保存/导出

6. 报警管理页 (AlarmPage)

统计面板： CRITICAL/WARNING/INFO 数量
活跃报警： 带闪烁效果的报警卡片
阈值配置： 可编辑的报警参数表
历史记录： 报警事件查询表格

7. 历史数据页 (HistoryPage)

查询条件： 时间范围、配方、结果筛选
Run记录表： 分页显示的工艺记录
趋势图： 历史良率/膜厚趋势

8. 运行控制页 (RunControlPage)

状态机： 当前工艺步骤高亮
控制按钮： 启动/暂停/中止/跳过
运行日志： 实时滚动的日志窗口
核心参数： 大字体参数显示

9. 数据导出页 (ExportPage)

单Run导出： CSV/Excel/PDF 格式选择
批量报表： 日/周/月报生成
GMP报告： 审计追踪、权限变更等

通用组件设计

KPI卡片 (KPIWidget)

复制代码

属性：标题、数值、单位、设定值、偏差百分比
状态：正常(绿)/警告(黄)/异常(红)

传感器行 (SensorWidget)

复制代码

属性：传感器名称、当前值、单位、范围条
自动刷新：200ms

状态机 (StateMachineWidget)

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节点状态：已完成(绿)/当前(蓝+发光)/待执行(灰)
箭头连接线

曲线图 (ChartWidget)

复制代码

封装 QCustomPlot
支持：温度/压力/功率多曲线
刷新：实时数据追加

实施计划

阶段1：项目框架 (Day 1)

$\] 创建 CMakeLists.txt 项目配置$
$\] 创建 MainWindow 主框架$

阶段2：登录模块 (Day 1)

$\] LoginWindow 登录窗口$
$\] 权限级别控制$

阶段3：核心页面 (Day 2-3)

$\] DashboardPage 仪表盘 + KPI组件$
$\] RunControlPage 运行控制 + 状态机$
$\] RecipePage 配方管理 + 表格编辑$
$\] HistoryPage 历史查询 + 分页$
$\] ExportPage 导出页面$
$\] 报表生成$
$\] 软件架构文档$
$\] 使用说明文档$

关键实现细节

1. 模拟数据生成

复制代码

class SimulatedDataGenerator : public QObject {
    // 每200ms生成模拟传感器数据
    // 温度：340-360°C 范围波动
    // 压力：10-15 mTorr 范围波动
    // RF功率：500W ±5%
};

2. 状态机模拟

复制代码

enum ProcessState {
    Idle,           // 空闲
    Pumping,        // 抽真空
    Heating,        // 加热
    Processing,    // 主工艺
    Cooling,        // 冷却
    Venting,        // 充气
    Complete        // 完成
};

3. 配方数据模型

复制代码

struct RecipeStep {
    int stepNumber;
    QString name;
    int duration;        // 秒
    double temperature;  // °C
    double pressure;     // mTorr
    double rfPower;      // W
    double gasFlow1;     // sccm SiH4
    double gasFlow2;     // sccm NH3
};

struct Recipe {
    QString name;
    QString version;
    QList<RecipeStep> steps;
    // ...
};

编译与运行

复制代码

# 创建构建目录
mkdir build && cd build

# 配置 CMake
cmake .. -G "MinGW Makefiles"

# 编译
cmake --build .

# 运行
./SemiTool.exe

依赖项

Qt 6.x (Core, Widgets, Charts, SQL)
QCustomPlot (用于高性能图表)
CMake 3.16+
C++17 编译器

验收标准

✅ 程序可正常编译运行
✅ 登录验证功能正常
✅ 8个功能页面完整呈现
✅ 实时曲线动态更新
✅ 状态机模拟运行
✅ 配方编辑保存功能
✅ 报警闪烁效果
✅ 数据导出功能
✅ 完整的开发文档