SECS（SEMI Equipment Communication）/GEM（General Equipment Model）是全球半导体工厂和半导体设备通用的通信协议。国内对于该协议应用场景众多,但主要依靠从国外购买相关通信软件,十分缺乏自主开发的基于该协议的通信软件和相关测试工具。本文在对该协议进行了广泛的调研和深入研究分析的基础上开发了适合国内市场的仿真软件包,在国内若干家半导体工厂进行了实践,与此同时与美国Cimetrix公司的标准化SECS/GEM通信软件进行了测试。结果证明,本软件包完全符合协议的标准,实用简单且可靠。不仅可以用于半导体工厂项目的前期调研验收,又可以用于科学研究,填补了国内在该领域的缺失。本文在对SECS/GEM协议深入了解的基础上,针对该协议存在相关国产化工具的缺失、安全机制不足、消息设计的灵活不足、可读性差的问题,进行了如下方面的研究与实践:（1）开发出一套国内自主开发SECS/GEM仿真模拟软件,填补了当前国内在该协议方面相关测试工具的缺失。国际权威仿真软件的通信结果良好,在多家半导体工厂试进行了试用,受到一致好评,为今后国内自主搭建基于SECS/GEM通信平台提供了有力的支撑。（2）提出基于一种基于AES-GCM（Advanced Encryption Standard Galois/Count Mode,高级加密标准伽罗华/计数器模式）的安全方案,在本协议实现的基础上,与本协议充分结合,增加了新的协议功能,设计了新的消息格式,改善了协议的流程,优化了协议的安全机制。实验结果表明,该方案不仅可以很好的抵抗蛮力攻击,保证了数据的完整性、保密性和真实性,同时还有效控制了时间开销。（3）运用设计模式对SECS-II消息进行了设计,优化了SECS-II消息的格式,完成消息的编码和解码,贴合了其消息“整体-部分”的分层特点,提高了灵活性,增强了可读性,方便了使用者的操作。