-串口通讯协议介绍

1.ASTM E1381和E1394介绍　目前计算机与仪器之间的通讯协议的种类很多，各仪器厂商都可以将自己的协议用于通讯。但是比较流行的协议是ASTM E1381和E1394。用于临床计算机系统和实验仪器通讯的国际标准主要是美国材料与试验学会(American Society for Testing and Materials，ASTM)E1381和E1394。E1381是临床实验室仪器和计算机系统之间传送消息的低级协议的标准规范，规定了通讯数据链路的实现方式。E1394是临床设备和计算机系统之间的信息传递规范，规定了信息内容的表示方式。

2.ASTM E1381和E1394通讯原理　ASTM E1381和E1394通讯的实现分为4层：①物理连接层：采用EIA RS-232串行口连接，通讯双方需要设置相同参数；②数据链路层：遵循ASTM E1381，承担了通讯建立、连接和解除的任务；③表示层：遵循ASTM E1394，解析E1381的消息，或将业务数据表示为E1381消息；④应用层：通过接口程序，承担结果数据的存储和测试任务获取。我们着重讨论数据链路层、表示层和应用层的实现。

(1) 数据链路层：ASTM E1381的传输以Frame(帧)为单位，较小的消息可以在一帧中发送，但ASTM 允许一帧最多包含247个字符，较大的消息必须分割为多个帧发送，其中最后一个为Last Frame(最后帧)，其余为Intermediate Frame(中间帧)。帧尾部添加校验字符，对应于和校验的2位16进制式。帧结构如下所示：

请求会话帧：<ENQ>，ASCII 值为5的字符；

结束会话帧：<EOT>，ASCII 值为4的字符；

中间帧：<STX>FN text<ETB>C1 C2<CR><LF>；

结束帧：<STX>FN text<ETX>C1 C2<CR><LF>。

其中，<STX>=文本开始控制字符；FN=帧顺序号，从0～7的数字字符；Text=消息的内容；<ETB>=传输块结束控制字符；<ETX>=文本结束控制字符；C1 C2=16进制校验值高位和低位字符；<CR><LF>=ASCII 码回车符和换行符。ASTM E1381的通讯是一种有连接的半双向通讯。发送消息前通讯双方需要建立连接，连接建立后只允许连接发起方发送消息，而接收方只作应答。发送方在指定时间内未得到应答则认为超时，超时后重新发送或作错误处理。消息传送完后释放连接。当通讯的双方在很临近的时间段内请求发送消息，则冲突发生，在没有干预的情况下双方都等待对方应答。为了解除这种冲突，E1381规定了仪器优先发送。当通讯客户端接收到数据时，数据链路层作如下处理：①若收到的是请求会话帧，因为仪器有较高优先权，所以客户端发送肯定应答帧，准备接收消息；②若收到的是中间帧或最后帧，客户端依次检测帧序和校验，如果发现数据错误，则发送否定应答，正常时发送肯定应答；③将收到的各帧去E1381结构后合并为完整的E1394消息；④将E1394消息提交至ASTM高层处理。

有消息需要发送时，数据链路层作如下处理：①ASTM高层有消息需发送时，向仪器发送请求会话帧，建立连接会话；②将待发送的E1394消息分割为大小符合要求的块后按E1381标准结构化；③添加校验字符和<CR><LF>；④通过物理连接发送帧。

(2)表示层和应用层：表示层和应用层在实现上比较紧凑，由应用服务器和客户端共同配合实现。其处理是：解析来自于低层的E1394消息记录，提取需要的内容并转化为可存储的形式；从LIS获取测试申请信息按E1394标准结构化后，形成E1394消息并提交给ASTM 低层发送至实验仪器。

ASTM E1394的信息表示单位有消息(Message)、记录(Record)、字段(Field)和分量(Component)等。Message由多个Record组成，Record由多个Field组成，Field还可以进一步分为多个Component。用于联机通讯的记录类型主要有：消息头(Head,H)，项目申请(Order,O)，病人信息(Patient,P)，测试结果(Result,R)，查询(Query，Q)和消息结尾(Termination，L)等类型。每个消息的头部和尾部分别是一个H和一个L类型的记录，当消息未被完整接收时，必须整个重发。测试申请信息分为两个部分：①标本测试信息，说明了该标本需要做哪些测试，用O记录表示；②病人信息，确定了标本的惟一性，用P记录表示，其中有的字段可以为空值。

当仪器扫描到标本ID条形码时，首先检查是否已有该标本的测试申请信息，没有时主动向LIS发送包含Q记录的查询消息。通讯客户端解析Q记录后向仪器反馈查询结果。如果在LIS中找到了符合查询条件的记录，通讯客户端及时将这些测试申请发给仪器，否则发送一个只有H记录和L记录的消息。一般情况下，通讯客户端以一定的时间间隔，通过应用服务器检查LIS中是否有新的测试申请，若有则以批量方式发送给仪器。不同品牌的仪器实现ASTM E1394标准的方式有所差异，如P记录所包含的字段数目和顺序不同，可采用参数设置来适应不同情况。