ASTM 协议

本文深入探讨了ASTM协议,这是一种广泛应用于医疗设备间通信的标准。内容包括协议的基本原理、结构特点以及在实际应用中的优势和挑战。通过理解ASTM协议,读者能够更好地了解医疗设备之间的数据交换过程。
ASTM 协议为标准组织美国材料实验室协会(ASTM)制定的在医疗临床实验室仪器和计算机系统间传输信息的一个标准,此标准有多个版本,本文中提到的版本为 E1394-97(下文中提到的 ASTM 均为 ASTM E1394-97),是在 1997 年确定的版本。因为迈瑞ASTM 接口只用到部分的数据,所以只有部分的 ASTM 中规定的消息类型,记录类型和其他数据在此接口中使用。
 
 
协议中的发送与接收流程
ASTM 协议链路的操作模式为一种单工模式,即在一个时间点上数据的传输始终只能在一个方向,就是说在仪器发送数据的时候,计算机系统只能是等待来接收数据,而计算机系统应答数据的时候,仪器也只能是等待接收应答。5758 ASTM 协议规定当发送者需要发送数据时,首先发送<ENQ>控制命令字符给意向接收者,接收者如果有资源进行数据接收将应答<ACK>给发送者,否则就应答<NAK>,发送者成功收到<ACK>控制命令字符后将进行数据帧的发送,当数据帧发送完成后,发送<EOT>控制命令字符告知接收者,发送过程宣告结束。发送和接收流程如下图:
 

其中<ENQ><ACK><EOT><NAK><STX>均为标准的 ASCII 编码的控
制符,具体 16 进制值参见下表:
控制符       ASCII 编码十六进制值
<ENQ>      0x05
<ACK>      0x06
<EOT>      0x04
<NAK>      0x15
<STX>      0x02
<LF>         0x0
<CR>        0x13
<ETB>      0x17
<ETX>      0x03

 

ASTM 协议通讯方式
ASTM 协议确定了链路有三种状态,分别是主模式、从模式、中立模式。主模式为数据的发送方,将主动把数据发送给接收者。从模式为被动接收者,从发送者接收数据后只做相关控制命令的应答。中立模式为一种等待模式,在没有数据需要发送和有效数据接收的时候为中立模式。仪器和 LIS 系统任何一方进入主模式后,别一方必须进入从模式,两方可以同时进入中立模式,任何一方在某一时刻只能进入一种模式。仪器和 LIS 系统同时无数据需要发送时,这个时候两方将都进入中立模式。如果一方有数据需要发送,例如仪器需要从 LIS 系统查询样本信息,仪器将先发送<ENQ>控制命令字符给 LIS 系统,发送完成后仪器将不再处理任何接收到的除了<ACK><NAK><ENQ>之外的命令或数据。LIS 系统收到<ENQ>后将应答<ACK>控制命令字符,如果应答完成,这个时候 LIS 系统将进入从模式,做好接收数据的准备。此时仪器将进入主模式,将进行请求数据的发送。当请求数据
发送完成后,仪器最后发送<EOT>控制命令字符给 LIS 系统,告知 LIS 系统数据全部发送完成,仪器将进入中立模式。LIS 系统收到<EOT>后也将进入中立模式。下面对各种数据发送情况的进行描述.
 
 
发送测试结果的通讯流程
下图是一个发送测试结果的一个流程图:
 
当仪器和 LIS 系统都使用双向通讯模式的时候,双方都可以成为发送者或接收者,所以在同一时刻双方可能都有数据需要发送给对方,这样双方就会在同时发送<ENQ>控制命令字符以获取主模式。由于 ASTM 协议是一个工作在单工传输模式下的协议,发送和接收都是同步进行的,发送一条数据请求就会停止发送等待收到应答后再进行下一条数据请求的发送。如果双方同时进行数据发送将引发冲突,ASTM 协议针对这种冲突制定了下面两条规则:在发送<ENQ>控制命令字符后收到<ENQ>控制命令字符,LIS 系统必须停止任何数据发送的尝试,必须准备好接收数据。当收到下一条<ENQ>控制命令字符,回复<ACK><NAK>来确认接收准备就绪。在发送<ENQ>控制命令字符后收到<ENQ>控制命令字符,仪器会发送<NAK>,等待 LIS 系统的 ACK,如果没有等到将继续发送另一个<ENQ>控制命令字符。
 
 
发送请求冲突的处理流程
从规则里可以看出,当发生冲突的时候,仪器有优先权进入主模式,LIS 系统必须先放弃自己的数据发送,等待仪器数据完送完成进入中立模式后再申请进入主模式。下图是一个冲突流程图:
 
样本查询和样本下载的通讯流程
查询样本时,其发送状态图如下:
 
上图中整体上是查询样本的处理流程,其中由两个流程组成,一个查询流程,一 个是下载流程。当 LIS 系统主动下载样本信息时,就只需要采用下载流程。
 
 
追加与重测
 
如果 LIS 期望对指定样本的个别项目重测或追加新项目测试,必须在 BS 生化仪下载样本请求消息时,只发送需要重测或追加的项目信息,以避免其它项目被重测。BS 生化仪完成追加测试后,只会给 LIS 发送样本的追加项目测试结果,样本的其它已完成测试项目的测试结果将不会被发送。BS 生化仪完成重测测试后,只会给 LIS 发送样本的重测项目的原始测试结果和所有的重测测试结果,样本的其它已完成测试项目的测试结果将不会被发送。
 
 
<think>嗯,用户这次的问题非常具体:如何在Delphi中解析和处理ASTM协议。看来用户可能在开发医疗或实验室设备的通信模块,需要与支持ASTM协议的设备交互。 ASTM协议是医疗设备通信的行业标准,包含帧结构、校验和、消息类型等规范。用户可能遇到了设备对接问题,或者需要开发ASTM通信库。考虑到Delphi在工业控制领域的应用历史,这个需求很合理。 首先需要拆解ASTM协议的核心要素: - 帧结构:起始符STX、结束符ETX/ETB、校验和 - 消息分段:每条消息由多个记录组成,用CRLF分隔 - 记录类型:H头部、P患者信息、O订单信息等 - 校验机制:LRC纵向冗余校验 用户可能最关心的是如何高效解析这种分层结构的数据。在Delphi中可以用TStringList按行分割原始数据,再逐行解析记录类型和字段。校验和部分需要特别注意,LRC计算是常见难点。 对于状态机实现,建议用枚举类型定义当前解析状态(如等待STX、读取记录、校验等)。遇到ETX/ETB时触发完整消息处理,这样能避免半包问题。 用户可能还会遇到中文乱码问题,因为ASTM默认用ASCII,但中文设备可能用GBK。需要提醒检查设备字符集设置,必要时用TEncoding转换。 最后想到几个用户可能没明说但实际会遇到的问题:多设备并发通信时如何管理会话,超时重发机制,以及错误恢复策略。这些应该在回答中适当提及。</think>在 Delphi 中解析和处理 ASTM(如 ASTM E1381/E1394 等)协议,关键在于理解其帧结构、消息格式和校验机制,并设计相应的解析状态机。以下是核心实现步骤: ### 一、ASTM 协议核心要素 1. **帧结构** - 起始符:`STX` (`$02`) - 结束符:`ETX` (`$03`) 或 `ETB` (`$17`) - 校验和:1字节`LRC`(纵向冗余校验) - 格式:`STX [数据] ETX/ETB LRC` $$ \text{帧} = \text{STX} + \text{Payload} + \text{ETX/ETB} + \text{LRC} $$ 2. **消息结构** 每条消息由多个**记录**组成,记录间用 `CRLF` (`\r\n`) 分隔: ``` H|\^&|||...<CR><LF> P|1||...<CR><LF> O|1|...<CR><LF> ... L|1|...<CR><LF> ``` ### 二、Delphi 实现步骤 #### 1. 定义记录类型 ```delphi type TASTMRecordType = (rtHeader, rtPatient, rtOrder, rtResult, rtTerminator); TASTMRecord = record RecType: TASTMRecordType; Fields: TArray<string>; // 用'|'分割的字段 end; ``` #### 2. LRC 校验和计算 ```delphi function CalculateLRC(const Data: TBytes): Byte; var i: Integer; begin Result := 0; for i := 0 to Length(Data) - 1 do Result := Result xor Data[i]; // 异或运算 end; ``` #### 3. 帧解析(状态机) ```delphi procedure ParseFrame(const Frame: TBytes; out Records: TArray<TASTMRecord>); const STX = $02; ETX = $03; ETB = $17; var I: Integer; State: (stWaitSTX, stInData, stCheckETX, stCheckLRC); Buffer: TBytes; begin SetLength(Buffer, 0); State := stWaitSTX; for I := 0 to High(Frame) do begin case State of stWaitSTX: if Frame[I] = STX then State := stInData; stInData: if (Frame[I] = ETX) or (Frame[I] = ETB) then begin State := stCheckETX; // 提取记录并分割为 TASTMRecord ParseRecords(Buffer, Records); // 实现记录解析 SetLength(Buffer, 0); end else AppendByte(Buffer, Frame[I]); // 自定义字节追加函数 stCheckETX: if Frame[I] = CalculateLRC(Buffer) then State := stCheckLRC else HandleError('LRC Error'); stCheckLRC: // 完成帧处理 end; end; end; ``` #### 4. 记录解析示例 ```delphi procedure ParseRecords(const Data: TBytes; out Records: TArray<TASTMRecord>); var StrData: string; Lines: TStringList; Line: string; begin StrData := TEncoding.ASCII.GetString(Data); // 注意字符集可能为ASCII/GBK Lines := TStringList.Create; try Lines.Text := StrData; for Line in Lines do begin if Line = '' then Continue; var Rec := Default(TASTMRecord); Rec.Fields := Line.Split(['|']); case Rec.Fields[0][1] of // 首字符判断类型 'H': Rec.RecType := rtHeader; 'P': Rec.RecType := rtPatient; // ...其他类型 end; AppendRecord(Records, Rec); // 添加到结果数组 end; finally Lines.Free; end; end; ``` ### 三、关键注意事项 1. **字符编码** 设备可能使用 `ASCII` 或 `GBK` 编码,需通过 `TEncoding.GetEncoding(936)` 处理中文 ```delphi TEncoding.GetEncoding(936).GetString(Data) // GBK 解码 ``` 2. **超时处理** 使用 `TTimer` 监控帧接收间隔,超时则清空缓冲区: ```delphi if Now - LastRxTime > Timeout then ResetBuffer; ``` 3. **数据完整性** 对 `ETB`(块结束符)需支持多帧消息拼接,直到收到 `ETX` 结束符[^1]。 4. **实时处理** 在串口组件的 `OnDataReceived` 事件中触发解析: ```delphi procedure TForm1.ComPortRxData(Sender: TObject); var Data: TBytes; begin ComPort.Read(Data, ComPort.InputCount); ParseFrame(Data, FCurrentRecords); end; ``` ### 四、调试建议 - **日志记录**:保存原始十六进制数据便于排查 - **模拟工具**:使用串口调试工具发送测试帧 - **异常处理**:捕获校验失败、字段越界等错误 > 实际案例:某医疗设备接口中,通过状态机解析 ASTM 消息,将检验结果存储到数据库,处理速度可达 200 条记录/秒[^2]。
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