美国测试和材料协会
临床实验室仪器与计算机系统之间传输消息的
低级协议标准规范
1、概述
1.1本规范描述了临床实验室仪器与计算机系统之间数字信息的电子传输方式。一般认为，临床实验室仪器主要工作是从一个或多个病人样本里测量出一个或多个参数。通常它们是自动化的仪器，可以从自动许多病人样本里度量出许多参数。这里的计算机系统主要工作是被配置来接受仪器测量的结果，以备未来处理，储存，报告及操作。这些仪器输出包括病人检测结果，质控结果和其他相关信息。典型的计算机系统将是一个计算机信息管理系统LIMS（编者注： 国内称为LIS）.
1.2ISO的OSI术语通常被用来描述计算机协议和服务，在仪器和计算机之间的电子和机械连接被描述为物理层段，建立连接，错误检测，错误恢复，发送和接收消息的方法被描述为数据链路层段。数据链路层和更高层的交互是通过发送和接收“消息”，处理数据链路连接，释放请求和报告数据链路状态来实现的。
1.3E1394规范只关注于在临床检测仪器和计算机之间传输的数据内容，这主要目录将在以下章节描述：
章节
物理层 5
概览 5.1
电子特性 5.2
信号标准 5.2.1
字符结构 5.2.2
速率 5.2.3
接口连接 5.2.4
机械特性 5.3
连接器 5.3.1
电缆 5.3.2
数据链路层 6
概览 6.1
建立阶段（链路连接） 6.2
冲突处理 6.2.1
传输阶段 6.3
帧 6.3.1
帧号 6.3.2
校验和 6.3.3
认可 6.3.4
接收中断 6.3.5
终止阶段（链路释放） 6.4
错误恢复 6.5
错误帧 6.5.1
超时 6.5.2
消息字符 6.6
2、参考文档
2.1 ASTM 标准：
E1394规范：临床测试仪器与计算机系统传输数据规范
2.2 ANSI标准：
X3.4-1986 美国国家信息系统标准码 ——编码字符集 7位ASCII
X3.15-1976 以串行化位数据传输方式传输ASCII码的位序美国国家规范
X3.16-1976 以串行化位数据传输方式传输ASCII码的字符结构及字符奇偶校验美国国家规范
2.3 ISO标准：
ISO 7498-1984(E) 信息处理系统—开发系统互联—基本参考模型标准化的国际组织
2.4 其他文档
EIA-232-D-1986 数据终端设备和负责传输串行化二进制数据的数据传输设备之间的接口
3、术语
3.1 接收方
负责给发送方回响应并接收数据的设备
3.2 发送方
负责发送消息并初始化传输流程的设备
3.3 在仪器与计算机之间通讯的部分由下面的术语定义。这一部分是有层次的，排列方式为前一个包含后一个：
3.3.1 会话
通讯活动的整个过程，在本标准中被使用来表示事件由建立阶段开始，于终止阶段结束具体描述在下面的区间
3.3.2 消息
单个主题相关信息的集合，在这里被使用来表示在一个时刻所有的标示，测试和注释。当使用E1394规范时，这个术语表示E1394内定义的一条记录
3.3.3 帧
一条消息的子部，被使用来允许周期性的通讯维护，例如错误检测和确认。
4、使用意义
4.1 几乎所有的主要的仪器设备都需要和计算机系统相连，几乎所有的实验室都有自己的LIMS系统，因此就需要将实验室的高容量的自动化仪器和LIMS相连以达到结果可以自动的传输。为了完成这个连接，仪器和计算机必须有兼容的电路和软件，并且必须有一个合适的电缆连接两个系统。
4.1.1 没有这个标准规范，在每个不同仪器和每个不同计算机系统的接口将都是不同的接口，这个增加了费用，导致兼容问题增多，增加了规范和设计一个合适系统的难度。另外，每一个仪器和计算机连接的接口或者是无效的，强迫花费更多的时间和费用来订制专门的开发项目。
4.2 这个标准规范定义了在仪器和计算机之间的电子参数，电缆，数据编码，传输协议和信息的容错恢复。期望未来从仪器制造商生产出的产品和从本规范发布后开发的计算机软件系统，能够与规范保持一致。那将会使临床测试仪器和计算机系统之间实现模块化兼容。
5、物理层
5.1 概览
为仪器和计算机串行化二进制数据位传输提供的机械和电子连接将会在物理层描述。拓扑结构为点对点，两台设备的直连。
5.2 电子特征
触发器和接收电路的电压和电阻标准遵从EIA-232-D-1986标准（编者注：这里其实不用太关心这块，都比较过时了，可以考虑跳过本章，直接看第6章 数据链路层）。
5.2.1 信号标准
5.2.1.1 对于数据交换电路，一个标识条件对应于接地点减去3V更小的电压值，一个空间条件对应于接地点加上3V更大的电压值。
5.2.1.2 二进制1对应标识条件，二进制0对应空间条件
5.2.1.3 信号标准与EIA-232-D-1986标准一致
5.2.2 字符结构
5.2.2.1 数据传输方式是按位串行传输，进行起停。在字符中的位序为
（1）1个起始位， 赋值为二进制0
（2）字符的数据位，表示最小的位传输
（3）校验位
（4）停止位，赋值为二进制1
5.2.2.2 在一个字符的停止位和下一个字符的停止位之间的时间间隔可能不太确定，在字符之间的数据交换采用标识条件。
5.2.2.3 偶数校验对应选择校验位的方式为在数据位和校验位1位的偶数个数。奇数校验对应选择校验位的方式为在数据位和校验位1位的奇数个数。
5.2.2.4 所有的设备必须兼容在发送字符和接收字符包含1个起始位，8个数据位，无校验位，1个停止位。
5.2.2.5 默认的字符结构包括1个起始位，8个数据位，无校验位，1个停止位。8个数据位字符集是允许的但在本规范中为指定。其它的字符结构能被使用来进行特殊应用开发，例如，7个数据位，奇偶校验，或2个停止位。
5.2.2.6 字符位序列，结构和奇偶定义与ANSI标准X3.15-1976和X3.16-1976一致。
5.2.3 速率
5.2.3.1 为仪器的数据传输速率应该至少是以下波特率之一：1200，2400，4800或者9600波特率，推荐的速率是9600波特率，当超过一个波特率有效时，9600应该是默认的设置。计算机系统必须兼容所有4种波特率。
5.2.3.2 设备为了特定的应用可以选择和其它波特率兼容，例如300，19200，38400。
5.2.4 接口连接
5.2.4.1 仪器域和计算机域之间的统一的连接在图1和图2中进行了描述。在每一个设备域，任何合适的连接系统都可以被使用，推荐使用合适的电缆锁硬件。
5.2.4.2 统一的连接器使用25针连接器，连接器中连接点的布局分配在表一中指明，表中未列出的表示未使用，连接器连接点的布局与EIA-232-D-1986标准一致。
5.2.4.3 连接点1是一个屏蔽连接，它连接到仪器（DTE）。在计算机（DCE）这个屏蔽连接是左开放式，避免出现地循环。这里没有任何其它点的连接。其它所有针是开环的。
5.3 机械特性
5.3.1 连接器
该部分因为现在很少使用，略
5.3.2 电缆
该部分因为现在很少使用，略
6、数据链路层
6.1 概览
数据链路层有以下的一些处理：链路连接、链路释放、分隔和同步、序列化控制、错误检测和错误恢复。
6.1.1 链路连接和释放确立哪个系统发送哪个系统接收信息。分隔和同步提供数据的帧化及帧的确认。序列化控制维持着连接中信息传输的顺序。错误检测探测传输或者格式错误。错误恢复尝试通过重传错误帧或者从其它无法恢复的错误中返回到中立状态来进行恢复。
6.1.2 数据链路层使用一个基于字符的协议在两个直连系统里发送消息。对在消息内容中出现的字符进行了一些（参见ANSI X3.4-1986 Appendix X1 for ASCII）。
6.1.3 数据连接的模式为带有间隔性监控的信息的单工传输，信息在一个时刻流向一个方向。在信息发送后回复发生，从不会在同一个时刻。它是一个简化的停止等待协议。
6.1.4 有时，两个系统积极传输信息，剩余的时间数据链路处于中立状态。参见附录1。
6.1.5 在仪器和计算机之间信息的传输包括三个阶段。在每个阶段中，系统都会指导操作，并对通讯的持续性负责。这三个阶段确保了发送方和接收方的动作是协调的。这三个阶段是建立、传输、终止。
6.2 建立阶段（链路连接）
6.2.1 建立阶段决定了信息流的方向并且使接收者准备接收数据。
6.2.2 发送方通知接收方这个信息是有效的。接收方做出响应在信息被传输之前已经准备接收。
6.2.3 一个没有信息发送的系统通常监控数据链路来检测建立阶段。它扮演一个接收者，等待另一个系统。
6.2.4 有有效信息的系统初始化建立阶段。在发送方决定数据链路处在中立状态后，它发送 6.2.5 在接收 6.2.6 一个不能立即接收信息的接收方，回复 6.2.7 没有能力接收信息的系统对于 6.2.7.1 冲突 当双方系统同时发送 （1）在发送 （2）在发送 6.3 传输阶段 在传输阶段，发送方发送消息到接收方，传输阶段持续直到所有的消息被发送 6.3.1 帧 消息被以帧的方式发送，每个帧最大247字符（包括帧开销）。长于240个字符的消息被分成2个或更多的帧。 6.3.1.1 多个消息从来不会绑定在一个单独的帧内。每个消息必须以一个新帧开始 6.3.1.2 一个帧是两个类型之一，中间帧或者终止帧。中间帧以 这里： FN = 单个数字帧号 0~ 7 Text = 消息的数据内容 C1 = 校验和高阶字符 0~9 和 A~F C2 = 校验和低阶字符0~9 和A~F 6.3.2 帧序号 帧序号允许接收方区别新帧和重传帧，它是一个单独的数字，在 6.3.2.1 帧序号是一个ASCII的数字，范围从0~7。帧序号在传输阶段的第一个帧里以1开始，对每一个新帧传输帧序号会加1。在加到7后，帧序号回滚到0，以这种方式继续。 6.3.3 校验和 校验和允许接收方检测一个错帧，校验和以2个字节编码，在 6.3.3.1 校验和在 6.3.3.2 校验和是一个被8位表示的整数，可以考虑为两组4位数据。组里的4位数据被转换为16进制的ASCII字符。这两个ASCII字符作为校验和被传输，起始为高阶字符。 6.3.3.3 例如，校验和122以二进制显示为01111010，以16进制显示为7A，这个校验和传输时先传7，然后A。 6.3.4 确认 在一帧被发送后，发送方停止发送直到接收到回复。 6.3.4.1 接收方对每一帧进行回复。当它准备接收下一帧时，它传输3个回复其中的某一个来对上一帧进行确认。回复必须在6.5.2中规定的时间内传输。 6.3.4.2 一个 6.3.4.3 一个 6.3.4.4 一个 6.3.5 接收中断 接收中断对接收方是一个方法，用来请求发送方尽可能的停止传输消息。 6.3.5.1 在传输阶段，如果接收方返回一个 6.3.5.2 发送方接收到接收中断请求后，不必停止发送，如果发送方选择忽略 6.3.5.3 如果发送方选择处理接收中断请求，它必须首先进入终止阶段返回数据链路为中立模式。这给予接收方一个机会进入建立阶段，并成为发送方。原始的发送方在至少15秒内不能进入建立阶段，或者直到接收方已经发送了一个消息，并返回数据链路为中立模式。 6.4 终止阶段（链路释放） 终止阶段返回数据链路为中立模式，发送方通知接收方所有消息已经被发送。 6.4.1 发送方发送 6.5 错误恢复 以特定的方式，使发送方和接收方都能从数据传输中的错误中恢复的方法如下： 6.5.1 错误帧 接收方检测每一个帧保证它是有效的，如果无效传输 6.5.1.1 在 一个帧被拒绝可能由于以下的因素： （1）任何字符错误被检测到（校验错误、帧错误等等）； （2）帧校验和不能匹配由接收到帧计算出的校验和； （3）帧序号和最近接收的帧不相同，或者数字高了1（与8取模） 6.5.1.2 在接收了 6.5.2 超时 发送方和接收方都使用定时器来检测它们之间协作的丢失。如果通讯线缆或其他的设备回响应失败，定时器提供一个方法恢复。 6.5.2.1 在建立阶段，当传输 6.5.2.2 在建立阶段，如果计算机（作为接收方）检测到冲突，它设置一个定时器，如果一个 6.5.2.3 在传输阶段，当传输一帧的最后一个字符时发送方设置一个定时器，如果未在15秒内回复，超时将发生。超时发生后，发送方通过处理为终止阶段来取消消息。就错误帧的重传而言，消息必须被记录并完全重传。 6.5.2.4 在传输阶段，当第一次进入传输阶段或者正在回复一帧时，接收方设置一个定时器。如果一个帧或者 6.5.2.5 接收方必须在15秒内回一个帧，否则发送方将会超时。接收方可以延迟它的回复处理帧最大到15秒，否则进入繁忙态。更长的延时引发发送方取消该消息。 6.6 的消息字符 数据链路协议发送的字符是基于消息文本的，放置在消息文本里的一些字符上。使得发送方和接收方接收回复和帧间隔更简单。还有一些字符被避免和设备上的控制软件冲突，例如多路复用。 6.6.1 6.6.2 除了10个传输控制字符， 附录：A1.状态图 编者注：它的原图不清楚，编者再画一下。
