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1 Pontifícia Universidade Católica do Paraná GIORDANO BRUNO ZELENSKI HENRIQUE LUIZ RIBEIRO SISTEMA DE APOIO AO PREENCHIMENTO DE DADOS EM PRONTUÁRIO ELETRÔNICO DO PACIENTE, A PARTIR DE RECONHECIMENTO DE FALA GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO PUCPR CURITIBA 2010

2 GIORDANO BRUNO ZELENSKI HENRIQUE LUIZ RIBEIRO SISTEMA DE APOIO AO PREENCHIMENTO DE DADOS EM PRONTUÁRIO ELETRÔNICO DO PACIENTE, A PARTIR DE RECONHECIMENTO DE FALA Relatório Final apresentado ao Programa de Aprendizagem de PROJETO FINAL II do Curso de Graduação em Engenharia de Computação da Pontifícia Universidade Católica do Paraná como requisito parcial do 2º bimestre para obtenção do título de Engenheiro de Computação. Orientador: Prof.ª Cláudia M. C. M. Barra CURITIBA 2010

3 Resumo Este trabalho tem por finalidade apresentar uma alternativa para auxiliar o preenchimento do prontuário eletrônico do paciente (PEP), elaborado em língua portuguesa. Trata-se do desenvolvimento de um hardware gravador de áudio comandado por voz, que possibilitará ao profissional de saúde armazenar dados e descrições referentes ao atendimento do paciente em uma memória USB flash drive (pen drive), enquanto está com as mãos ocupadas. Palavras-chave: Reconhecimento de fala, Reconhecimento de fala embarcado, Prontuário Eletrônico do Paciente, áudio digital.

4 Abstract This paper aims to present an alternative to help fill the electronic patient record (EPR) in Portuguese. Will develop a hardware audio recording voiceactivated, allowing the healthcare professional recording data and descriptions relating to the patient in a USB flash drive (pen drive), while his hands full. Using the software IBM Via Voice, audio recordings will be converted into text. Keywords: Speech Recognition, Speech Recognition Embedded, Electronic Patient Record.

5 Sumário Sumário... 1 Introdução... 3 Visão Geral do Projeto... 4 Justificativa para Escolha dos Componentes... 5 Testes realizados para identificação dos critérios de seleção dos componentes de hardware Testes com BLUETOOTH... 5 Testes de Quantização e Freqüência de Amostragem... 7 Especificação do Projeto Diagrama Geral de Blocos Nome do Hardware: Paracelso Módulo Reconhecimento de Fala Embarcado Módulo Interface USB Flash Drive VDIP TTL-232RG Módulo Conversor A/D Microcontrolador PIC 16F Firmware Software de Reconhecimento de Fala para validação Procedimentos de Teste e Validação do Projeto Roteiro da apresentação Final - Testes em Caixa Preta Gravador de Áudio Qualidade do áudio Testes em Caixa Branca Reconhecimento de Fala Embarcado Interface USB Flash Drive Comunicação entre PIC e Interface USB Flash Drive Conversor A/D 8-bit Microcontrolador Protótipo - Plano de Testes e Resultados Módulo de Reconhecimento de Fala Embarcado Teste Funcional Módulo VDIP... Pág. 1 de 48

6 Teste Funcional Módulo Conversor A/D Teste Funcional Considerações Finais Referências Anexos Anexo 1 Esquemático A/D Teste Anexo 2 Esquemático HM2007 Teste Anexo 3 Lista de Comandos do VDIP Anexo 4 Cabeçalho WAV Anexo 5 Esquemático Geral... Pág. 2 de 48

7 Introdução Prontuários eletrônicos de pacientes, além de serem essenciais no atendimento, tem a função de agilizar o serviço de saúde. Em contrapartida, preencher formulários manualmente ocupa espaço e demanda tempo, contradizendo seu requisito principal, praticidade. Existem situações nas quais o profissional não tem como registrar dados e/ou eventos devido as mãos estarem ocupadas no momento em que os dados estão sendo gerados, uma alternativa seria decorar o que precisa ser armazenado até o tempo de fazê-lo. Não apenas profissionais de saúde enfrentam esta dificuldade, entretanto, este projeto demonstra uma alternativa para solucionar este dilema: um hardware gravador digital de voz comandado por fala que, desta forma, pode ser acionado e desacionado por um locutor qualquer. A ídeia principal é que, uma vez que tenhamos áudio digital que possa ser reproduzido e interpretável, qualquer software de reconhecimento de fala poderia gerar texto a partir dele (o que exige um requisito mínimo de qualidade de áudio, porém, realizar a tradução para texto está fora do escopo deste projeto), caminhando em rumo à facilitar tarefas como o preenchimento de um prontuário. O projeto é composto por um conjunto de módulos que operando em conjunto, irão fornecer a ferramenta necessária para solucionar, de maneira alternativa, um problema aparentemente trivial: O profissional de saúde, enquanto precisa registrar dados a respeito de seu paciente, quase sempre está com ambas as mãos ocupadas. No entanto, desenvolver um método para facilitar este processo envolve, inclusive, conhecer o ambiente hospitalar, que por sua vez, possui muitas influências eletromagnéticas, as quais podem interferir em tecnologias de comunicação sem fio. Este projeto de final de curso propõe uma solução alternativa para o problema descrito acima. Parte deste documento será feito do detalhamento do projeto apresentando uma visão geral e diagrama geral de blocos, seguido pela especificação de cada bloco/módulo. Ao final estão todos os procedimentos de teste e validação seguidos pelas conclusões e, por fim, os Pág. 3 de 48

8 Visão Geral do Projeto O funcionamento geral do projeto pode ser interpretado pela figura 1 abaixo. MICROFONE Áudio a ser armazenado + Comandos VOZ PROFISSIONAL DE SAÚDE RECONHECIMENTO DE FALA EMBARCADO Porta USB PENDRIVE GRAVADOR DE ÁUDIO Porta USB ÁUDIO INTELIGÍVEL COMPUTADOR Figura 1. Esquema Geral do Projeto. Entradas: Áudio (voz a ser gravada + comandos gravar e interromper ) vinda de microfone. Saída Áudio digital codificado em formato Microsoft WAV, armazenado em pendrive através de uma porta USB. O Gravador de áudio é uma aplicação do hardware que será desenvolvido de acordo com a especificação presente neste documento. Sua função será gerar um arquivo WAV, (cabeçalho: Anexo 4) que possa ser posteriormente reproduzido de forma inteligível. Como o intuito futuro (além do presente escopo) para agilizar o preenchimento do prontuário eletrônico é extrair informações do áudio digital gravado e armazená-las em bases de dados hospitalares, os requisitos mínimos Pág. 4 de 48

9 qualidade foram selecionados a partir de um software de Reconhecimento de Fala (IBM ViaVoice v9.0) no computador, que produz texto a partir de fala. Tendo-se em mãos um texto bem próximo do que foi pronunciado durante a gravação, este pode fornecer matéria-prima para processos de armazenamento de dados. Sendo assim, um dos requisitos deste projeto é que o áudio gravado possua qualidade suficiente para que a posterior conversão para texto não seja muito prejudicada. Justificativa para Escolha dos Componentes Esta seção especifica o hardware que foi desenvolvido, bem como as justificativas para as escolhas dos componentes que foram utilizados. Primeiramente estão descritos os procedimentos que identificam os requisitos e limitações desta parte do projeto. Testes realizados para identificação dos critérios de seleção doscomponentes de hardware. Foi realizada uma sequência de testes que acabaram por demonstrar a inviabilidade do uso do microfone sem fio devido à baixa qualidade de áudio, o que demonstrou a necessidade de desenvolvimento de um hardware embarcado para a realizar a gravação do áudio. Após esta constatação, outros testes foram executados, buscando identificar os requisitos mínimos de qualidade do arquivo de áudio a ser armazenado para que, quando o mesmo for reproduzido para o Software de Reconhecimento de Fala, possa ser traduzido em texto de maneira satisfatória. Os resultados obtidos são informações importantes, pois definem um limite mínimo de desempenho para o hardware a ser desenvolvido. O detalhamento destes testes está descrito abaixo. Em primeira instância, por ser aparentemente trivial, a tecnologia Bluetooth para transmissão de áudio sem fio foi utilizada. Testes com BLUETOOTH Bluetooth (BT) é uma especificação para comunicação sem fio que utiliza ondas de rádio na freqüência de 2,4 GHz. Em termos de transmissão de áudio, o BT utiliza o seu CODEC padrão SBC (Subband Codec), para transformar o Pág. 5 de 48

10 natural/analógico em informação digital. O BT é altamente suscetível a ruído,o que causa perda de pacotes de dados. Para aplicações em tempo real, o seu uso é limitado a situações em que essas perdas não causam grandes impactos, o que não é o caso do reconhecimento de fala. O teste foi realizado utilizando um headset BT (slave) e um adaptador BT USB (master). A comunicação entre estes era controlada por um aplicativo chamado BlueSoleil da IVT Corporation, a fim de traduzir a fala para texto, conforme mostra a figura 2. ÁUDIO Adaptador Porta USB BlueSoleil COMPUTADOR SOFTWARE DE RECONHECIMENTO DE FALA TXT Figura 2. Teste realizado com headset Bluetooth. Os dados vindos através do BT chegaram aos ouvidos do IBM2V. No entanto, os testes apresentaram alta quantidade de erros, bem como alto grau dos mesmos. E isso, a pequenas distâncias. Portanto, não optamos por investir em adaptadores ou headsets de classe superior, a fim de validar os testes. Tratando-se de reconhecimento de fala, pequenas perdas de pacotes de áudio representam grandes alterações no processo de identificação, pois a tentativa de reconstrução da parte do sinal que foi perdido apresenta truncamento, e o mesmo modifica o sinal, impossibilitando o IBM2V de obter êxito na comparação com um sinal Pág. 6 de 48

11 Foi constatada, então, a impossibilidade da tecnologia atual, de baixo custo, de realizar transmissão sem fio de áudio, relativamente sem perdas e em tempo real. O que culminou na retirada deste último requisito do escopo do projeto. Apesar de que modelos sofisticados de microfones Bluetooth que, aparentemente, apresentam certa resistência a ruído não foram testados, devido preços inviáveis. Como a transmissão sem fio não foi satisfatória e o uso de cabos é inviável no ambiente cirúrgico restou somente a possibilidade de gravar o áudio necessário para posteriormente ser reproduzido ao software de reconhecimento de fala. A fim de definir a qualidade de áudio necessária e então verificar viabilidade de desenvolver um sistema embarcado que resolva o problema das mãos ocupadas, foi iniciada outra série de testes. Testes de Quantização e Freqüência de Amostragem Gravar o áudio a uma taxa de amostragem inferior a utilizada pelo software de Reconhecimento de Fala certamente diminuiria a taxa de acertos do mesmo. Por outro lado, utilizar uma freqüência maior que a amostrada seria desnecessário. Sendo assim, devem-se tomar cuidados com relação à taxa de amostragem utilizada pelo IBM2V quando reconhece a fala, bem como a resolução das amostras coletadas, para gravar um áudio compatível. Porém estas informações não foram encontradas na documentação do Software. Devido ao fato de que o IBM2V suporta vocabulários adicionais e trabalha com treinamento incremental,o mesmo deveria manter, de alguma forma, arquivos correspondentes à coleta dessas palavras que não constam no seu dicionário interno padrão. Em uma das pastas temporárias deste software,foram encontrados arquivos no formato wave (*.WAV) relacionados à estas atividades. Através da função de visualização de propriedades de arquivos, fornecida pelo Windows XP, foi possívelencontrar os parâmetros de quantização e amostragem de um dos arquivos gerados pelo IBM2V. Como identificado na figura 3, podemos reconhecer, superficialmente, o CODEC (Audio format) utilizado no arquivo, bem com deduzir os métodos utilizados na captura do áudio para reconhecimento de Pág. 7 de 48

12 Figura 3. Quantização, Amostragem e CODEC de um arquivo do IBM2V. As informações encontradas não podem ser vistas como especificações técnicas, são apenas deduções que servem de ponto de partida para o teste abaixo. Testes com freqüências de amostragem diferentes Para realizar esta bateria de teste, primeiramente, definimos o procedimento: Através de um cabo auxiliar, no qual as duas pontas possuem conectores P2, compatíveis com as entradas line-in e microfone, e saída line-out, de uma placa de som on-board comum, conectamos diretamente o line-out no line-in(figura 4), ou seja, o som reproduzido pelo player de áudio foi diretamente submetido ao reconhecimento do Pág. 8 de 48

13 Figura4.Conexão line-in/line-out. Uma vez que o procedimento anterior foi realizado, foi utilizando um gravador de áudio de código-aberto para gravar várias vezes um comando conhecido pelo IBM2V, com diferentes parâmetros de gravação. O CODEC utilizado para todos os testes foi o PCM (Pulse Code Modulation), por ser sem compactação e perdas. Além disso, é um CODEC de simples implementação em hardware, tornando possível a criação de um gravador de áudio, cujos arquivos são compatíveis com o IBM2V. Ao reproduzir o produto das gravações-teste para o IBM2V, os resultados obtidos foram: Amostragem 8 khz 11,025 khz 22,05 khz 44,1 khz 22,05 khz Quantização 16-bit 16-bit 16-bit 16-bit 8-bit Resultado Não reconheceu Reconheceu Tabela 1. Resultados para testes de freqüência e quantização. Nota: Os testes com quantização inferior a 8-bit não foram realizados devido a limitações do CODEC do gravador. O tamanho dos quadros deve ser no mínimo 1 Pág. 9 de 48

14 Como o teste em 22,05 khz e 8-bit (176 kbps) obteve êxito e é o mais econômico em recursos de hardware, tal critério foi adotado para o desenvolvimento do hardware gravador de áudio, que possibilitará ao sistema realizar a atividade de reconhecimento de fala sem que esta seja em tempo real, ou seja, a partir das gravações. Especificação do Projeto Principais características Acionado e desacionado por comandos de voz; Comandos de voz são programáveis, ou seja, não existe um critério fixo para a escolha dos comandos de acionamento ou desacionamento; Simula independência de locutor. Os comandos de voz podem ser programados até 10 vezes repetidas, podendo ser cada um de um locutor diferente. Comandos de acionamento devem ser treinados em posições de memória que são números pares, ao contrário dos comandos de desacionamento. Grava até 4GB (mais de 5 horas contínuas) em um único arquivo; Consumo durante gravação: 100mA (170mA de pico incial); Interface USB, após o término da gravação, o áudio gravado em uma unidade USB flash drive pode ser transferido e reproduzido no computador; Arquivos em formato WAV em 8 bits * Hz ; Cria e nomeia os arquivos automaticamente de FILEA até FILEZ (A a Z); Utiliza uma bateria de 3V auxiliar para conservar os últimos comandos treinados; Alimentação: bateria 9V; O arquivo gerado pode ser processado por software de reconhecimento de fala; Projetado para gravar voz descritiva (próximo ao microfone). Trata-se de um gravador de áudio que é acionado e interrompido a partir de comandos de voz. Para tal, é utilizado o CI HM2007 que é capaz de reconhecer palavras previamente cadastradas. A fim de evitar que o usuário pronuncie Pág. 10 de 48

15 comando acidentalmente, o mesmo deve ser pronunciado duas vezes seguidas para que possa ser executado. As amostragens das gravações são feitas através do conversor analógico/digital (A/D) presente no CI ADC0820 e então armazenadas em uma unidade USB Flash Drive, cuja interface é fornecida pelo módulo VDIP1. As amostras são ser coletadas a uma taxa de 22,05 khz. Tal freqüência atende ao Critério de Nyquist (equação 1) para sinais de voz, que geralmente não ultrapassam 4 khz e, corresponde à taxa de amostragem utilizada pelo IBM Via Voice, garantindo assim,que o áudio gravado, quando reproduzido para o mesmo, seja compatível, para que a fala seja reconhecida com quantidade mínima possível de erros. Equação (1) Para que isso seja possível, o microcontrolador PIC16F877A realiza a coleta de dados vindos do conversor A/D com a freqüência determinada, envia a amostra coletada para o módulo USB (grava a amostra). Este mesmo CI é responsável por manter a estrutura de software que responde aos comandos de voz. O hardware deve ser estruturado de acordo com o Diagrama Geral de Blocos (DGB)ilustrado na figura Pág. 11 de 48

16 Diagrama Geral de Blocos USBBUS[0..3] Módulo de Interface USB Flash Drive (VDIP1) Porta USB Microfone Sinal de Voz Módulo Reconhecimento de Fala Embarcado (CI HM2007) ADBUS[0..12] DTBUS1[0..7] Latch Enable Latch Octal (CI 74HC573) RB0/INT DTBUS2[0..7] SRBUS[0..3] Microcontrolador PIC (CI PIC16F877) 8K x 8 SRAM Palavras Conhecidas (CI 6264) RD Pin 7 READ Chip Select Sinal de Voz Módulo Conversor A/D 8-bit (CI ADC0820) DTBUS3[0..7] Figura 4. Diagrama Geral de Blocos do Paracelso. Os barramentos do DGB são especificados de acordo com a tabela 2. Barramento Descrição ADBUS[0..12] Barramento de Endereços. Endereçamento na memória de 8K x 8 bits. DTBUS1[0..7] Barramento de Dados 1. Bits de dados correspondentes ao código de saída do HM2007. DTBUS2[0..7] Barramento de Dados 2. Bits de dados correspondentes à saída do Latch Octal. São os mesmos dados do DTBUS1. DTBUS3[0..7] Barramento de Dados 3. Bits de dados correspondentes à conversão analógico/digital 8-bit do Sinal de Voz. SRBUS[0..3] Barramento Serial. É utilizado para controle e transporte de dados seriais para interface USB Flash Drive. USBBUS[0..3] Barramento USB. É utilizado para controle e transporte de dados entre a interface USB e o Flash Drive. Tabela 2. Descrição dos barramentos do Pág. 12 de 48

17 Nome do Hardware: Paracelso Paracelso é o nome do hardware gravador. Uma breve descrição sobre quem foi este homem está escrita abaixo. Foi médico revolucionário de sua época. Viveu entre os séculos XIV e XV. Morreu aos 48 anos de idade, conforme previu antes de escrever detalhadamente seu testamento e as instruções exatas para o seu funeral. Criou a quimioterapia e a base do que veio a ser futuramente chamada de homeopatia. Visto por muitos, como médico mago, foi homem apaixonado pelos estudos da medicina e escreveu diversas obras. Rebelou-se à sociedade médica, acreditando que o conhecimento possui cinco naturezas: a Doutrina Secreta, também conhecida como Hermetismo; o misticismo; o conhecimento científico; a alquimia (medicina); e a Ars Magna, ou Arte Maior, a unificação dos anteriores. Tratou enfermidades de todos os tipos, em grande parte do mundo, inclusive do filho do Grande Khan, na Tartária. Quando se bacharelou em medicina, se auto entitulou Paracelso, que significa acima de Celso, (Aulus Cornelius Celsus), médico romano do século I. Afirmou que a medicina é dupla: clínica e cirúrgica. Toda afecção que vai do centro até à periferia deve ser considerada como física (clínica), e toda aquela que ao contrário, ganha o centro partindo da periferia será tributária da cirurgia (A CHAVE DA ALQUIMIA, 1973, p. 33). Na igreja de Santo Estevão, um epitáfio encontra-se ainda marcado numa placa de mármore, em elogio ao homem que foi: Aqui jaz Felipe Teofrasto de Hohenheim. Famoso doutor em medicina, que curou toda a espécie de feridas, a lepra, a gota, a hidropisia e outras enfermidade do corpo com ciência maravilhosa. Morreu em 24 de setembro no ano da graça de 1541 (A CHAVE DA ALQUIMIA, 1973, p. 15). O nome dado a este hardware é, com certeza, em reconhecimento a esta importante e singular personalidade que foi Paracelso, principalmente para a Pág. 13 de 48

18 Módulo Reconhecimento de Fala Embarcado O Circuito Integrado HM2007 reconhece comandos de voz fornecidos ao Paracelso. Estes são palavras previamente cadastradas na memória (6264) utilizada pelo CI. Sua pinagem está descrita na figura 5. Figura 5. Pinagem (48-pin PDIP) do HM2007. Como requisito básico, o HM2007 exige que, para cadastros de até 20 palavras, as mesmas tenham duração de no máximo 1,92 segundos. No caso de desejar-se cadastrar mais que 20 (até 40), cada palavra não deve exceder o tempo de 0,96 segundos. Neste projeto, dois comandos serão armazenados e independerão de locutor. São eles: Gravar Se pronunciado duas vezes inicia a rotina de gravação do Paracelso. Habilita o conversor A/D, a fim de coletar amostras a Pág. 14 de 48

19 taxa de 22 khz. Porém, continua suscetível à possível interrupção, que é gerada caso o locutor pronuncie duas vezes o comando Pausar; Pausar Se pronunciado duas vezes pára a rotina de gravação do Paracelso. Desabilita o conversor A/D, mas continua esperando novos comandos de voz. Neste caso, a única seqüência de comandos possível seria pronunciar duas vezes o comandogravar. A independência de locutor pode ser simulada se, na fase de configuração, diferentes vozes treinarem a mesma palavra. O Paracelso utilizará dez pronuncias para cada, totalizando vinte palavras. Para compreender melhor as seqüências de comandos que o Paracelso deve aceitar, o diagrama de transição de estados (DTE) presente na figura 6 ilustra os possíveis casos. Desilgado Inicia o sistema Recebe Comando Gravar Parado Recebe Comando Pausar Parado em Alerta Fim da Espera Gravando em Alerta Recebe Comando Pausar Recebe Comando Gravar Fim da Espera Gravando Figura 6. DTE do Pág. 15 de 48

20 Para cadastrar as palavras/comandos na memória do gravador, durante a fase de implementação, foi necessária a interface do HM2007 com um teclado matricial para executar sua configuração, pois, através deste são realizadas as funções CLR (clear) e TRN (train), conforme ilustra a figura 7. Figura 7. Interface de configuração do HM2007. O barramento KBBUS[0..2][0..3], é conectado diretamente ao HM2007 nos pinos específicos para este tipo de teclado. Os três primeiros bits ([0..2]) devem ser conectados aos pinos S1, S2 e S3. Os quatro próximos bits correspondem aos pinos K1, K2, K3 e K4. O processo de treinamento/cadastro de palavras nas respectivas posições da memória e deve ser feito da seguinte maneira: Digitar no teclado numérico um número entre 1 e 20, que corresponde a posição da memória; Teclar TRN; Falar a palavra (menos que 1,96 segundos) ao microfone. A tabela 3 abaixo descreve o comportamento do HM2007 quando submetido à possíveis seqüências exemplo de Pág. 16 de 48

21 Passos Seqüências de Ações 1 Teclar 01 Teclar Teclar 02 Teclar 3202 Teclar 99 2 Teclar TRN Teclar TRN Teclar CLR Teclar CLR Teclar CLR 3 Falar Palavra Falar Palavra Resultado Armazena palavra na posição 01. Armazena palavra na posição 01. Apaga a palavra treinada na posição 02. Apaga a palavra treinada na posição 02. Tabela 3. Possíveis resultados para configuração do HM2007. Apaga toda a memória. O Teste das palavras treinadas é feito simplesmente pronunciando-se a palavra desejada, sem pressionar nenhuma tecla. O código da palavra identificada será transmitido para o barramento DTBUS1[0..7] e ficará gravado no Latch Octal. Sendo assim, o teclado matricial só é necessário na etapa de configuração. O HM2007 pode ainda gerar três códigos de erro, sendo eles: (BCD 55): Palavra muito longa; (BCD 66): Palavra muito curta; (BCD 77): Palavra não cadastrada. Nota: O HM2007 é incapaz de reconhecer palavras pronunciadas em ambientes com muito ruído. No entanto, microfones com tecnologias para eliminação de ruídos podem ser utilizados, melhorando assim, o desempenho de um sistema que utiliza o HM2007. Utilizando este recurso, o usuário não precisa apertar botões no gravador para executar a função desejada. Desta forma, o profissional de saúde poderá registrar dados enquanto utiliza as mãos para outras funções. MóduloInterface USB Flash Drive O Circuito Integrado Vinculum VNC1L é responsável pela interface entre o microcontrolador e a unidade USB Flash Drive. O VNC1L possui os seguintes recursos principais para o projeto [REF002]: Protocolo USB inteiramente tratado no chip. Duas portas host USB 2.0 Pág. 17 de 48

22 Firmware atualizável via UART ou USB. Configuração operacional gratuita através de escolha de firmware disponível. Firmware, quando integrado, permite leitura de e escrita para dispositivos USB Flash em formato FAT. Programável via interface UART. Alimentação de +3.3v com entradas seguras de 5v. Operação de baixo consumo (25mA operacional, 2mA em standby) A pinagem do chip está descrita na figura 8. Figura 8. Pinagem do VNC1L. O microcontroladorcomunica-se com o chip através de um barramento serial UART Pág. 18 de 48

23 O VNC1L é fabricado pela FTDI (Future Technology Devices International Ltd) e é comercializado sem nenhum firmware pré-programado. No site do fabricante é possível encontrar diferentes versões de firmwares para download[ref01].são elas: VDAP (disk and peripherals) - Configura uma porta USB para Flash Diske outra para dispositivos genéricos. Interfaces de comando em UART, FIFO ou SPI. VDIF (disk and FTDI Interface) - Configura uma porta USB para Flash Disk e outra para dispositivos genéricos. Interfaces de comando em UART, FIFO, SPI ou USB. VMSC(music player) Configura uma porta USB para Flash Diske permite interface com chips decodificadores de MP3. Interfaces de comando em UART, FIFO ou SPI. VDPS (disk, PC monitor and slave port) - Configura uma porta USB para Flash Disk e outra para dispositivos genéricos, podendo ser conectada a um computador. Interfaces de comando em UART, FIFO ou SPI. VCDC (communication class device) - Configura uma conexão automática com dispositivos USB de classe de comunicação. Interfaces de comando em UART. VDFC (disk and file copier) Configura duas portas USB para Flash Disk. Interfaces de comando em UART, FIFO ou SPI. Além das opções de firmware disponibilizadas, o fabricante também fornece um datasheet[ref03] para o desenvolvimento de firmwares personalizados, o que não será aplicado neste projeto. Como requisito básico, o gravador precisa armazenar dados na unidade USB Flash. A versão do firmware, mais simples que atende completamente este requisito é a VDAP, portanto, esta é utilizada. A gravação do firmware no VNC1L é realizada através da interface serial UART ligada nos pinos TXD, RXD, RTS# E CTS# (SRBUS[0..3]) e exige que os pinos #PROG e #RESET estejam em nível lógico Pág. 19 de 48

24 O CI FT232R, do mesmo fabricante, possibilita esta interface criando uma porta serial virtual no computador (VCOM) de um lado através de uma porta USB e uma interface serial TTL do outro, wire-ended. Através do software VPROG, também disponibilizado no site, o arquivo (*.ROM) correspondente ao firmware desejado pode ser instalado no VNC1L. A interface entre o FT232R e o VNC1L é feita conforme a figura 9 abaixo. Figura 9. Conexão VNC1L com interface para VCOM. Para facilitar esta comunicação, a empresa oferece dois módulos préfabricados. São eles: VDIP1 Este módulo implementa todo o circuito necessário para o funcionamento do VNC1L, que nele está integrado, bem como uma porta USB e configuração DIP 24- pin adaptada. O VDIP1 está apresentado na figura Pág. 20 de 48

25 TTL-232RG Figura 10. Módulo VDIP1. Este é um cabo e implementa todo o circuito necessário para o funcionamento do CI FT232R, que nele está integrado e conectado a uma porta USB, fornecendo assim, a interface necessária para comunicação com o computador. Do outro lado do cabo, está o barramento serial TTL em aberto para conexão com os pinos do módulo VDIP1, ou seja, trata-se de um conversor genérico USB para TTL serial UART, responsável pela gravação do firmware no VDIP1. Este módulo está apresentado na figura 11 abaixo. Figura 11. Módulo Pág. 21 de 48

26 Os módulos TTL-232RG são fornecidos em uma gama de diferentes configurações. São elas: TTL-232RG-VSW3V3-WE: Cabo com um lado USB e outro aberto (wire-ended) para conexões UART de nível lógico +3.3V e fornecimento de saída com relação de potência +3.3V / 50mA. TTL-232RG-VREG3V3-WE: Cabo com um lado USB e outro aberto (wire-ended) para conexões UART de nível lógico +3.3V e fornecimento de saída com relação de potência +3.3V / 250mA. TTL-232RG-VREG1V8-WE: Cabo com um lado USB e outro aberto (wire-ended) para conexões UART de nível lógico +1.8V e fornecimento de saída com relação de potência +1.8V / 100mA. TTL-232RG-VSW5V-WE: Cabo com um lado USB e outro aberto (wire-ended) para conexões UART de nível lógico +5.0V e fornecimento de saída com relação de potência +5.0V / 450mA. TTL-232RG-VIP-WE: Cabo com um lado USB e outro aberto (wireended) para conexões UART de nível lógico configurável pelo usuário. O módulo que melhor atende aos requisitos do projeto é o TTL-232RG- VSW5V-WE, pois sua relação de potência na saída é a mínima oferecida, porém suficiente para que o VNC1L reconheça os níveis seriais de tensão. De maneira geral, durante a fase de configuração, ou seja, instalação do firmware, as conexões serão feitas conforme mostra a figura Pág. 22 de 48

27 VPROG COMPUTADOR V C O M USB Port CTS# RTS# RXD TTL-232RG TXD VCC Figura 12. Virtual COMPort para configuração via VPROG. Com o firmware VDAP programado, a interface com o USB Flash Drive estará apta para comunicação com o microcontrolador, através de seqüências de controle e dados, conforme especificações presentes na referência [REF01] e no anexo 2. O pino RX do cabo (amarelo), pode ser usado para assistir transmissão serial no Hyperterminal, basta conectá-lo a qualquer TX ativo de outro elemento que esteja transmitindo de forma serial com o mesmo baud-rate. Esta técnica foi usada durante o processo de testes para verificar sincronismo, comandos/estímulos e respostas aos estímulos do PIC16F com o VDIP1 em ambos os sentidos da comunicação. A pinagem do barramento serial do VDIP está descrita na tabela 4 Pág. 23 de 48

28 Tabela 4. Barramento serial presente no VDIP. Os pinos 6, 8, 9, 10 correspondem ao barramento SRBUS[0..3], os demais não são utilizados. Módulo Conversor A/D Este será responsável pela amostragem e quantização do sinal de voz enquanto o processo de gravação estiver sendo executado. Caso contrário, será desativado para economia de energia, uma vez que o tempo de funcionamento contínuo do sistema é umaquestão crítica. CI s codificadores de áudio, geralmente, implementam funcionalidades além das necessárias para o funcionamento do gravador presente no contexto deste projeto. Entre elas, podemos citar o decodificador embutido (CODEC). Por esta razão o áudio será amostrado apenas com um conversor A/D. O ADC0820é um circuito integrado CMOS, que utiliza a técnica de conversão A/D half-flash, permitindo manipulação da freqüência de amostragem pelo microcontrolador.foi escolhido por possuir recursos que possibilitam os requisitos de gravação. São eles: Resolução 8-bit. Tempo de conversão Pág. 24 de 48

29 Baixo consumo de energia 75 mw no máximo, o que significa uma corrente de 15 ma, quando alimentado com 5V. Função track-and-hold embutida. Não necessita de clock externo. Encapsulamento DIP 20-pin. Este circuito possui, na entrada do sinal, faixa de operação de 0 a 5V se o mesmo for alimentado com 5V e, portanto, tensão de referência em 5V. A fim de não amostrar ruído sonoro de altas frequências, faz-se necessária a utilização de um filtro passa-baixas passivo antecedente a entrada do CAD. Como a voz humana não ultrapassa 4kHz, estão sendo usados (anexo 5) um resistor de 6k8 e um capacitor de 5,6nF que determinam um frequencia de corte de 4179Hz de acordo com a equação. A leitura dos dados quantizados de saída (amostras) será realizada, bem como o tratamento adequado, pelo microcontrolador responsável. Microcontrolador PIC 16F877 Fabricado pela Microchip e, com um clock de 20 MHz (máximo suportado), executa um ciclo de instrução a cada 200ns. Possui capacidade de interrupção por timer, pino externo, entre outras 12 opções [REF07]. Este microcontrolador será responsável pela interligação dos módulos citados acima, deverá coletar amostras vindas do módulo Conversor A/D e encaminhá-las para dentro de um pendrive conectado ao módulo VDIP assim como interpretar os comandos identificados pelo CI HM2007. Como as especificações mínimas para o gravador são uma taxa de amostragem de 22,05 khz e uma resolução de 8-bit, totalizando 176kbps, o ciclo completo de captura e gravação deve ocorrer no período máximo de 45,35µs (equações 2 e 3). Tempo suficiente para executar até 167 instruções de 271ns (aproximadamente, para XTAL de 14,7456 MHz) cada, o que permite o processamento paralelo de outras informações entre os ciclos de Pág. 25 de 48

30 Equação (2) Equação (3) Para coletar dados vindos do conversor A/D no tempo necessário, o módulo TIMER2, interno ao circuito, será usado para gerar interrupções de hardware no período da freqüência de 22,05 khz. O TIMER2 possui os seguintes recursos: Contador 8-bit TMR2. Registrador 8-bit PR2. Divisor de freqüência de entrada prescaler. Divisor de freqüência na saída postscaler. O diagrama de blocos do TIMER2 está ilustrado na figura 13. Figura 13. Diagrama de Blocos do TIMER2. [REF07]. A contagem é iniciada em zero, e é incrementada a cada pulso da freqüência já dividida. Quando o TMR2 se iguala ao valor presente no PR2, o contador é reiniciado e pode gerar uma interrupção no PIC, se o bit de controle para tal, TMR2IF, no registrador PIR1, estiver Pág. 26 de 48

31 A cada interrupção gerada pelo TIMER2, uma amostra será coletada do conversor A/D, possibilitando que a amostragem seja efetuada na freqüência desejada. Cada amostra coletada é trasmitida para o VDIP através da USART do PIC para ser armazenada no pen-drive, em blocos de 128KB. O código para o microcontrolador está em anexo. As taxas de transmissão serial (baud-rate) utilizadas serão inicialmente 9600Bd (default do VDIP) e então ajustada para (máxima), pois com este valor de XTAL oscilador de 14,7456 MHz conseguimos um erro 0% entre o valor do baud-rate real e desejado, sendo que o bit BRGH (informa ao PIC se estamos utilizando altas velocidades ou baixas) está sempre em nível lógico alto (=1), conforme tabela 5 abaixo. Comunicação Assíncrona Baud Rate - PIC16F877 Fclock= 1,47E+07 Hz valor do XTAL: 14,7456 MHz BRGH=0 BRGH=1 TIMER 2 BaudRate SPBRG Baud Rate Real Erro (%) Baud Rate SPBRG Real Erro (%) Entrada do clock: , ,7 clk/4 = 3,69E , , , ,0 Valor de PR2: , , , , , Frequêcia 0,0 resultante , ,0 de interrupção: , , , , , , , , , , , , ,0 Tabela 5. Taxas/erros de BaudRate anexo 3. Os métodos de gravação utilizam os códigos de comunicação presentes Pág. 27 de 48

32 Firmware O firmware desse microcontrolador é programado em linguagem C, no ambiente MPLAB, utilizando a ferramenta SourceBoost C. Sua rotina principal é controlada, através dos comandos gerados pelo HM2007, para decidirquando realizar amostragem contínua da voz, armazenando-a, conforme mostra a figura 14. Rotina Principal Início Rotina Principal A/D Habilitado? N Leitura 1 S Leitura 2 Habilitar A/D N Coletar 1 byte do A/D S Aguardar o tempo para próxima amostra Desabilitar A/D Armazenar byte no USB Flash Drive Figura 14. PIC Rotina Principal. O reconhecimento dos códigos de comando de voz gerados pelo Módulo de Reconhecimento de Fala Embarcado é feito por duas sub-rotinas que estão identificadas nos diagrama como Leitura 1 e 2. Os funcionamentos destas subrotinas estão ilustrados na figura Pág. 28 de 48

33 Sub-Rotinas Sub-rotina de Leitura 1 Leitura 1 Sub-rotina de Leitura 2 Leitura 2 Ler Palavra Ler Palavra N Recebeu Comando Gravar? N Recebeu Comando Pausar? S S Ler Palavra Ler Palavra S S N tempo < 5s N Recebeu Comando Gravar? N tempo < 5s N Recebeu Comando Pausar? S S Figura 15. Sub-rotinas de Leitura. Software de Reconhecimento de Fala para validação Este software será futuramente utilizado para validação da qualidade do áudio final. Sua função é receber como entrada o arquivo de áudio armazenado na unidade USB Flash Drivee convertê-lo para texto. É uma ferramenta pronta chamada de ViaVoice Pro USB edition Release 9 que foi desenvolvido pela International Business Machines Corporation (IBM) no ano de Conforme o estado da arte levantado sobre ferramentas deste tipo, o IBM ViaVoice é o mais eficaz para uso com a Língua Portuguesa Pág. 29 de 48

34 Possui os seguintes recursos: Funciona sobre plataforma Windows. Faz treinamento incremental conforme o usuário realiza mais etapas do treinamento, o reconhecimento aumenta sua precisão. Busca automáticamente palavras não reconhecidas, bem como a adição das mesmas no vocabulário do usuário. Os processos de instalação e treinamento podem ser executados de forma intuitiva através de wizards.no segundo caso, o usuário deve ler um texto para o ViaVoice, quando estiver na tela Criando Meu Padrão Pessoal de Voz, ilustrada na figura x. Figura 20. ViaVoice Inicio do treinamento. Quando o treinamento estiver concluído, a seguinte mensagem aparecerá na tela (figura Pág. 30 de 48

35 Figura 21. ViaVoice Fim do treinamento. O usuário deve, então, clicar no botão Analisar para efetivar esta etapa. Caso queira, poder continuar realizando o treinamento incremental, clicando no botão Continuar Leitura. O ViaVoice quando instalado e pronto para usar, ficará localizado como uma barra fixa, na parte superior da tela, conforme a figura 22. Figura 22. ViaVoice Barra. Os itens da barra representam: 1. Menu. 2. Estado do microfone (ativado, desativado ou interrompido). 3. Nível de áudio. 4. Interface de feedback. 5. Ajuda. 6. Usuário ativo. Neste estágio, o ViaVoice já está pronto para ser Pág. 31 de 48

36 Procedimentos de Teste e Validação do Projeto Para validar o sistema serão realizados testes de dois tipos: Testes em Caixa Preta Procedimentos deste tipo são do ponto de vista do usuário, onde apenas as entradas e saídas são analisadas. O processo é transparente. Testes em Caixa Branca Procedimentos deste tipo são do ponto de vista do sistema, que é analisado por dentro, buscando validar o funcionamento de cada módulo. Roteiro da apresentação Final - Testes em Caixa Preta Estes testes serão feitos durante a apresentação da implementação final. Gravador de Áudio I. Pronunciar um comando de voz e verificar se o comportamento foi alterado II. corretamente, isto é, quando for pronunciado 2 vezes um dos comandos gravar ou interromper, o sistema deverá mudar-se para o estado correspondente. Ditar um texto e verificar se após o fechamento do arquivo existem dados gravados no pendrive. Qualidade do áudio III. Se os testes acima se confirmarem, então serão realizados os seguintes: IV. Reproduzir o arquivo gerado pelo gravador de áudio e verificar sua inteligibilidade. V. Se a inteligibilidade for confirmada podemos ainda executar o áudio para o software de reconhecimento de fala apresentado na seção acima. Caso a transcrição seja satisfatória estaremos um passo mais perto de eliminar e automatizar o problema das mãos ocupadas Testes em Caixa Branca Estes testes não serão executados na implementação final, são apenas para verificar a integridade dos módulos caso resolvamos dar continuidade ao trabalho: Reconhecimento de Fala Embarcado O teste será realizado da seguinte forma: Passo 1. Cadastrar uma Pág. 32 de 48

37 Passo 2. Verificar o barramento de dados utilizando a rotina do microcontrolador quando a palavra cadastrada é pronunciada, comparando o código binário recebido com o esperado. Passo 3. Cadastrar a mesma palavra com mais quatro diferentes locutores e executar o passo 2 quando a mesma é pronunciada por um sexto locutor. Interface USB Flash Drive Com o auxílio do cabo utilizado na etapa de gravação do firmware será testada a interface de gravação de informações em um pendrive. Após isso, os dados gravados serão verificados em um computador. Comunicação entre PIC e Interface USB Flash Drive O microcontrolador PIC irá gravar uma seqüência de bytes Conversor A/D 8-bit Microcontrolador conhecida em um pendrive. Esses dados serão verificados a fim de identificar erros de sincronismo da serial UART. Os valores gerados pelo conversor A/D serão verificados afim de identificar se o ganho do amplificador está aceitável, ou seja, se o sinal não está muito atenuado ou saturado. A fim de verificar a taxa de amostragem utilizada pelo TIMER2, um teste será feito ativando-se um bit de uma das portas de saída para cada coleta realizada. A variação deste bit será medida em um osciloscópio. A freqüência do bit deve ser a mesma da amostragem Pág. 33 de 48

38 Protótipo - Plano de Testes e Resultados Para realizar a montagem de um protótipo com módulos separados para teste, estão descritos abaixo os procedimentos. Módulo de Reconhecimento de Fala Embarcado Teste Funcional 1 Equipamentos para montagem Proto-board. Microfone. Teclado matricial numérico (membrana). Entradas Saídas Áudio do microfone; Dados do teclado. Barramento com 8 LEDs indicadores. Descrição do Procedimento Passo-a-passo I. Montar o circuito seguindo o esquema elétrico especificadono Anexo 2; II. Enquanto o módulo executa sua rotina principal, um endereço de memória inferior a 20 deve ser selecionado a partir do teclado matricial; III. O LED indicador verde irá apagar; IV. Apertar o botão # (TRAIN) no teclado matricial para cadastrar uma palavra na posição de memória selecionada; V. O LED indicador verde irá acender novamente; VI. Falar uma palavra no microfone, com duração inferior a 1,92 segundos; VII. O LED indicador verde irá piscar uma vez; VIII. O módulo irá retornar para sua rotina principal de reconhecimento de fala; IX. Neste momento, o barramento de saída deve estar exibindo números binários referentes às mensagens de erro (55, 66 ou 77, em decimais); X. Falar no microfone, entre outras, a palavra cadastrada. Saídas Esperadas Se uma palavra cadastrada for falada ao microfone, o módulo deve exibir no barramento de saída o endereço de memória onde ela foi armazenada/treinada. Se uma palavra não cadastrada, muito curta ou muito longa for falada ao microfone, o módulo deve exibir no barramento de saída um dos códigos de erro. Resultado Pág. 34 de 48

39 O teste foi realizado no dia 15/08/2010. Os resultados obtidos foram muito semelhantes às saídas esperadas, porém, percebemos algumas confusões na detecção de palavras armazenadas com sílabas tônicas e dicções parecidas. Conclusões Devido aos resultados obtidos, a fim de evitar confusões e aumentar a precisão do módulo, decidimos que a palavra de atenção não será mais utilizada. Ao invés disso, iremos armazenar todo o banco de memória com apenas duas palavras, as quais, para serem reconhecidas como comandos, deverão ser pronunciadas duas vezes consecutivas. As novas palavras escolhidas para os comandos gravar e pausar ainda estão em discussão, mas devem ser escolhidas com diferentes tonificações e dicções. A princípio estão em uso gravuri e senfala, que significam gravar e inativo respectivamente em esperanto. Módulo VDIP Teste Funcional 1 Equipamentos para montagem Proto-board; Cabo TTL-232R-5V; Computador com Hyperterminal e porta USB. Entradas Saídas Comandos do Hyperterminal do Windows. Alterações no pendrive. Descrição do Procedimento Passo-a-passo I. Montar o circuito seguindo o esquema elétrico ilustrado pela figura 12; II. Conectar o cabo TTL-232-5V ao módulo VDIP conforme as especificações de conexão; III. Conectar a outra ponta do cabo na USB do computador; IV. O computador não reconhecerá o dispositivo; V. Instalar o firmware VDAP a partir do computador conforme instruções fornecidas neste documento; VI. Depois de instalado o firmware VDAP fornecido pela FTDI, o computador irá reconhecer o dispositivo como uma porta serial virtual (VCOM); VII. Abrir conexão do hyperterminal com o VDIP utilizando baudrate padrão, 9600 bps; VIII. Conectar um pendrive FAT32 no módulo VDIP; IX. O módulo irá piscar em sinal de reconhecimento ao pendrive conectado e o hyperterminal exibirá uma mensagem confirmando a conexão; X. Enviar comandos da lista de comandos presente do Anexo Pág. 35 de 48

40 Saídas Esperadas Alterações no pendrive coerentes aos comandos transmitidos pelo hyperterminal do Windows. Resultado Obtido O teste foi realizado no dia 06/08/2010. Os resultados obtidos são satisfatórios. O módulo funciona conforme o que se esperava a partir da leitura dos datasheets relacionados ao mesmo. Conclusões A criação e manipulação de arquivos são realizadas de modo transparente ao microcontrolador, fazendo do VDIP uma solução para o armazenamento de arquivos em sistemas FAT. O módulo está pronto para interligação com o microcontrolador. Módulo Conversor A/D Teste Funcional 1 Equipamentos para montagem Proto-board. Entradas Saídas Áudio do microfone. Barramento com 8 LEDs. Descrição do Procedimento Passo-a-passo I. Montar o circuito seguindo o esquema elétrico especificado no Anexo 1; II. Após montado o circuito conforme o esquema elétrico, conectar o osciloscópio à entrada do ADC0820; III. Falar ao microfone e observar a saída. Saídas Esperadas Espera-se que o conversor A/D consiga fazer amostragem em período inferior ao da freqüência de 22,1 khz. Os LEDs do barramento de saída devem piscar na freqüência selecionada pelo oscilador conectado ao pino controlador da leitura (/RD READ pino 8). Os LEDs do barramento de saída devem acender de maneira a ilustrar a linearidade entre a amplitude do sinal de entrada e a escala binária de 8 bits do barramento de saída. Resultado Pág. 36 de 48

41 O teste foi realizado no dia 23/07/2010. Os resultados obtidos são satisfatórios. Este módulo está pronto para interligação com o microcontrolador. Conclusões O circuito integrado ADC0820 foi é uma boa escolha para quem precisa de velocidade. Suas conversões através da técnica half-flashsão realmente rápidas e possuem pouco Pág. 37 de 48

42 Considerações Finais Esta alternativa de solução demonstra-se viável. Após a validação, seu potencial poderá ser reconhecido como um facilitador para o preenchimento do prontuário eletrônico, sem que o profissional de saúde precise utilizar as mãos. Além disso, a utilidade desse gravador vai muito além da área médica, podendo ser utilizado em quaisquer situações em que a questão das mãos ocupadas seja um problema. Conforme o projeto ia sendo desenvolvido, muitas dúvidas e preocupações foram resolvidas. Percebeu-se também que a exaustiva pesquisa e estudo de documentações técnicas realizados no início do projeto foram muito importantes para evitar surpresas desagradáveis ao longo do desenvolvimento. A aquisição de componentes exigiu muita pesquisa e demandou muito mais tempo do que o esperado, o que atrasou o início do desenvolvimento do protótipo. Até mesmo o conversor A/D (ADC0820) precisou ser encomendado de outro estado. Somente o microcontrolador (16F877A) e o latch octal (74573) puderam ser adquiridos pessoalmente. O módulo USB VDIP1, que utiliza o CI VNC1L, demonstrou algumas limitações como a demora para abrir e fechar arquivos no pendrive, o que tornou as respostas do gravador um pouco lentas. Além disso, o modulo demonstrou limitações para gravar caracteres depois de um comando de seek, Impossibilitando a atualização do cabeçalho do arquivo WAV com valores Pág. 38 de 48

43 Referências [REF01] FTDI. Vinculum Firmware:User Manual. Version 2.05: Issue Date: Disponível em: <http://www.vinculum.com/documents/fwspecs/um_vinculumfirmware_v205.pdf>. Acesso em: 18 de junho de [REF02] FTDI. Vinculum VNC1L Embedded USB Host Controller: IC Datasheet. Version Disponível em: <http://www.vinculum.com/documents/datasheets/ds_vnc1l.pdf>. Acesso em: 18 de junho de [REF03] FTDI. Vinculum Firmware Tools User Manual. Version: 1.0: Issue Date: Disponível em: <http://www.vinculum.com/documents/manuals/vinculum%20firmware%20tools%2 0User%20Manual%20V1.0%20Rev%203.pdf>.Acesso em 18 de junho de [REF04] FTDI. VDIP1 :Vinculum VNC1L Module Datasheet. Version 1.01: Issue Date: Disponível em: <http://www.vinculum.com/documents/datasheets/ds_vdip1.pdf>. Acesso em: 19 de junho de [REF05] HMC. HM2007: Speech Recognition Datasheet. Disponível em: <http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/2300/499674_ds.pdf>. Acesso em: 16 de junho de [REF06] FTDI. TTL-232RG: TTL to USB Serial Converter Generic Cables Datasheet. Version 1.1: Issue Date: Disponível em: <http://www.ftdichip.com/documents/datasheets/modules/ds_ttl- 232RG_CABLES.pdf>.Acesso em: 20 de junho de [REF07] MICROCHIP TECHNOLOGY INC. PIC16F87X: Data Sheet Disponível em:<http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/30292c.pdf>. Acesso em 15 de junho de [REF08] HYUNDAI SEMICONDUCTOR. HY6264: Datasheet. Disponível em: <http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/hynix/hy pdf>. Acesso em: 16 de junho de [REF09] NATIONAL SEMICONDUCTOR. ADC0820: Datasheet. Disponível em:<http://web.mit.edu/6.115/www/datasheets/adc0820.pdf>. Acesso em: 17 de junho de [REF10] ViaVoice para Windows, Pro USB Edition: Manual do Usuário Release 9. 1ª edição. Agosto de Fornecido juntamente com o software. [REF11] PARACELSO. A CHAVE DA ALQUIMIA. São Paulo: Três, p. [REF12]Play a.wav file.disponível em: <http://java.itags.org/java-newer/75286/>. Acesso em: 23 de maio de Pág. 39 de 48

44 Anexos Anexo 1 Esquemático A/D Pág. 40 de 48

45 Anexo 2 Esquemático HM2007 Pág. 41 de 48

46 Anexo 3 Lista de Comandos do VDIP Conjunto de comandos estendidos (mensagem retornada) D:\><cr> Disco presente? Conjunto de comandos curtos (mensagem retornada) ><cr> Em hexadecimal (3E 0D). Conjunto de comandos estendidos (mensagem retornada) Conjunto de comandos curtos (mensagem retornada) SIM D:\><cr> ><cr> Em hexadecimal (3E 0D). NÃO No Disk<cr> ND<cr> Em hexadecimal (4E 44 0D). Evento ocorrido Um dispositivo USB escravo foi inserido na porta 2 Um dispositivo USB escravo foi removido na porta 2 Conjunto de comandos estendidos Conjunto de comandos curtos (em hexadecimal) Conjunto de comandos estendidos (mensagem retornada) Device Detected P2<cr> Device Removed P2<cr> Descrição Conjunto de comandos curtos (mensagem retornada) DD2<cr> Em hexa. ( D). DR2<cr> Em hexa. ( D). SCS<cr> 10 0D Troca para o conjunto de comandos curtos. ECS<cr> 11 0D Troca para o conjunto de comandos estendidos. IPA<cr> 90 0D Configura o monitor de comandos para trabalhar com valores em ASCII. IPH<cr> 91 0D Configura o monitor de comandos para trabalhar com valores binários (Hexadecimal). SBDdivisor<cr> 1420divisor 0D Troca a taxa de baud rate do monitor de comandos. FWV<cr> 13 0D Exibe a versão do firmware VNC1L. E<cr> 45 0D Ecoa o caracter 'E' para efeito de sincronismo. Ou seja, retorna E<cr>. e <cr> 65 0D Ecoa o caracter 'e' para efeito de sincronismo. Ou seja, retorna e<cr>. Conjunto de comandos estendidos Conjunto de comandos curtos (em hexadecimal) Descrição DIR<cr> 01 0D Mostra os nomes dos arquivos no diretório (pasta) atual. DIRNome_arq<cr> 0120Nome_arq 0D Mostra o tamanho do arquivo especificado em Nome_arq em 4 bytes. CDNome_pasta<cr> 0220Nome_pasta 0D Muda o diretório (pasta) atual. CD..<cr> E 2E 0D Retorna um nível acima do diretório Pág. 42 de 48

47 atual. RDNome_arq<cr> 0420Nome_arq 0D Lê todo o conteúdo de um arquivo. DLDNome_pasta<cr> 0520Nome_pasta0D Apaga um diretório (pasta). MKDNome_pasta<cr> 0620Nome_pasta 0D Cria um diretório (pasta). MKDNome_pasta DataHora <cr> 0620Nome_pastaDataHor a 0D Cria um diretório (pasta) e especifica a data e a hora da criação. DLFNome_arq<cr> 0720Nome_arq 0D Apaga um arquivo. WRFTama_Dword<cr>Dados 08 20Tama_Dword 0D Escreve uma Dados quantidade de bytes especificado no 1º parâmetro Tama_Dword (4 bytes), no arquivo atualmente aberto pelo comando OPW. Os dados a serem gravados são colocados no 2º parâmetro Dados. OPWNome_arq<cr> 0920Nome_arq 0D Abre um arquivo para OPWNome_arq DataHora<cr> 0920Nome_arq20 DataHora 0D escrita. Abre um arquivo para escrita e, especifica a data e a hora da gravação. CLFNome_arq<cr> 0A20Nome_arq 0D Fecha o arquivo atualmente aberto. RDFTama_Dword <cr> 0B 20Tama_Dword 0D Lê um número de bytes especificado no 1º parâmetro Tama_Dword (4 bytes) do arquivo atualmente aberto. RENAtual_arq Novo_arq<cr> 0C20Atual_arq20 Novo_arq 0D Nomeia um arquivo. O 1º parâmetro é o nome atual que se deseja mudar. O 2º parâmetro é o novo nome do arquivo. OPRNome_arq<cr> 0E20Nome_arq 0D Abre um arquivo para leitura. OPRNome_arq Data<cr> 0E20Nome_arq20 Data 0D Abra um arquivo para leitura, especificando uma data de acesso do arquivo. SEKOffset_Dword<cr> 28 20Offset_Dword 0D Move o ponteiro de arquivo à posição especificada no parâmetro Offset_Dword (4 bytes). FS<cr> 12 0D Retorna o espaço livre disponível em discos menor ou igual a 4GB (em 4 bytes). FSE<cr> 93 0D Retorna o espaço livre disponível em Pág. 43 de 48

48 discos (em 6 bytes). Este comando lê discos grandes (até centenas de TERA Bytes). IDD<cr> 0F 0D Exibe informação sobre o disco se for menor que 4GB. IDDE<cr> 94 0D Exibe informação sobre quaisquer tamanhos de discos. DSN<cr> 2D 0D Exibe o número serial do disco. DVL<cr> 2E 0D Exibe o nome do disco. DIRT Nome_arq <cr> 2F20Nome_arq 0D Exibe informações sobre o arquivo especificado, como: data e hora de criação, modificação e acesso. Conjunto de comandos estendidos (mensagem retornada) Bad Command<cr> Command Failed<cr> Disk Full<cr> Invalid<cr> Read Only<cr> File Open<cr> Conjunto de comandos curtos (mensagem retornada) BC<cr> Em hexadecimal: ( D) CF<cr> Em hexadecimal: ( D) DF<cr> Em hexadecimal: ( D) FI<cr> Em hexadecimal: ( D) RO<cr> Em hexadecimal: (52 4F 0D) FO<cr> Em hexadecimal: (46 4F 0D) Descrição Comando não reconhecido. Nome de arquivo ou diretório não encontrado. Não há espaço no disco. Tentou-se abrir um diretório para leitura ou escrita. Tentou-se mudar o diretório atualmente selecionado para um arquivo. Tentou-se "escrever" num arquivo com atributo "somente leitura". Um arquivo está atualmente aberto para escrita e deve ser fechado antes que Pág. 44 de 48

49 Dir Not Empty<cr> No Upgrade<cr> Conjunto de comandos estendidos FWUNome_arq.FTD<cr> Conjunto de comandos estendidos NE<cr> Em hexadecimal: (4E 45 0D) NU<cr> Em hexadecimal: (4B 55 0D) Conjunto de comandos curtos 9520Nome_arq.FTD 0D Conjunto de comandos curtos SUD<cr> Em hexadecimal: (15 0D) WKD <cr> Em hexadecimal: (16 0D) Baud Rate 1º byte 2º Byte 3º Byte 300 0x10 0x27 0x x88 0x13 0x xC4 0x09 0x xE2 0x04 0x x71 0x02 0x x38 0x41 0x x9C 0x80 0x x4E 0xC0 0x x34 0xC0 0x x1A 0x00 0x x0D 0x00 0x x06 0x40 0x x03 0x80 0x x03 0x00 0x x02 0x00 0x x01 0x00 0x x00 0x00 0x00 Descrição comando possa ser executado. Tentou-se apagar um diretório que não está vazio. Arquivo para atualizar o firmware não encontrado no disco. Força a atualização do firmware no VNC1L a partir de um arquivo do tipo.ftd disponível no disco (Pendrive). Não tentar com arquivos do tipo. ROM que são usados pelo programa VPROG e VPROG_COM. Descrição (Suspend disk) - Faz o pendriver "dormir", mantendo-o em stand-by quando não estiver em uso, para economia de energia. (Wake disk) - "Acorda" o pendrive, faz ele voltar ao modo online, ativo e pronto para Pág. 45 de 48

50 Anexo 4 Cabeçalho Pág. 46 de 48

51 Anexo 5 Esquemático Pág. 47 de 48

52 Anexo 6 Placa de circuito impresso (bottom view) Anexo 7 Placa de circuito impresso (top Pág. 48 de 48

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