UNIVERSIDAD
AUTONOMA
METROPOLITANA
f
-
~LEc-7kO&+Jidp;l
--R.
/
c"
f
v i 4 /PROYECTO
TERMINAL.
SISTEMA DE ADQUISICION
Y DETECCION DEL COMPLEJO
QRS,
PARA
EL
ANALISIS Y REPRESENTACION DE UN
TACOGRAMA.
PARTICIPANTES:
MORALES VERA
FRANCISCO
REYES
MONTERROSAS
JOSE
R A U L .REYES lUVERA OTHONIEL.
ASESORES.
:L
INTRODUCCION.
En los hosptales el rango de mediciones es muy grande, se encuentran incluidas p e b a s bioquírmcas en sangre y otros fluidos, registros de alta fidelidad de
presibn mqphea, valoraci6n
de
la fhci6nrespiratoaia,
estudio delas
sacs
elhtricas del cerebro, músculo y dn.Esta última resulta deinter&
para gran número de aplicaciones clínicas. Para redizar esta medici6n se utiliza un elecmdi6graf0, con el cual se valora la capacidad para trasmitir el xmpulsocardiaca. Cuando el impulso viaja por el &n,la
corriente
elktrica generada porel potencial de wibn del miacardio se extiende hacia los líquidos que rodean al
~ n , y u n a p a r t e ~ d e e s t a ~ e n ~ f l ~ e n r e a l i d a d h a s t a l a ~ c i e d e l
cuerpo.
Al
colacar electrodos sobre la piel que esta al nivel del mrazbn yconectar
estos electrodos a un electroeardibgrafo se pueden
registrar
los voltajes generados dumnte cada latido c8fdi8co a esta sedial se ledenomina
e l e c d o g r a m a (ECG).Un electmcardiograma normal se muestra en la figura 1. La primera onda del
registro se
ha
d ocon la letra "P" se origina por el voltaje generado al pasar el impulso porlas
aurAculas, las espigas marcadas porlas
letras"Q",
"R",
"S" se originanalpPlsarel~soporlos~~~os,laonda"T"seproduceporelretanw,del potencial de la membrana de
las
fibras m i ~ c a s v e n t x i c h a su nivel normal dereposo,
alfinal
de la cantraccibn.Una de las aplicaciones hospitalark de la
SefIal
de ECG m h cmmunes es la medici6n de la Erecuenciac8lTdi&cB,
la cual es definida como la fkuencia con queocurren
los latidos del corazhn, gemdmnte se expresaen
latidos por minuto.Las
variacionedetitiempoentrelatidoylatidoseconsideraadepoca~~enla mayoría de los c a s o s , un ejemplo de ello lo o h las unidades de cuidados intensivos, en las que se manitarea la fieamcia cadaca tamando la cuenta de complejosQRS
por unaunidad
de tiempo de rekia,par lo general 2,15 6 30 seg.El fenbmeno de la variaci6n de la
firecuencia
cardha es llamado variabilidaddela
0
~~~lavariabilidadqueseprtsentalatidoalati~enlasvariables
cardiovasculares, a menudo reflejan la intemlacih entre perturt#lciones de la
funci6n
c
a
r
d
i
w
u
a
l
r
y la respmsta del sistema de regulacih cardiovascular en respuesta de estaspertdaciw. Estas
pertdacimespueden
ser de tip ex6geno 6end6geno. Pur ejcmplo las perhbaciones resultado del estres ambiental, cambios
poshxales y los efectos mechicos de la
respiracih
sonun
ejemplo de perbbaciunes ex6genas. Similrrrmente los efectos autorregulatorios en laresistencia
vascdar local que modifican la fimci6n cardiovascular global, ejemplifica una
perturbaci6n d g e n a . La respuesta del sistema de reguki6n
c
a
r
d
m
i
,
incluye por ejemplo del reflejo arkrial baromceptor afectando a la fkcuemia c a r d i a c a y l a r e s i . s t e n c i a v a s c u l a r @ % c a . , r e ~ ~ d e e s t a ~ a a lmodulacih autbnoma del proceso
de
ccwducci6ncadiam.
P
Q I R
Origen
del
Ritmo
Cardiaco
El~~senlavFCporpartedelacomunidad~~estabasadoenla
capacidadde usar
estas mediciones para indicarla
actividad
del sistema nerviosocentral (SNC).
Existen
evidencias que estas mediciones son alteradas por algún estado patolt5gico Como por ejemplo ladiabetes
yenfermsdades
cardiacas.
y estasalteracianestal~sepuedani~carconelestudiodelavFC.
Los latidos del coraz6n normales son apmxb4amente uno por segundo. No todas las ctklas del coraz6n san activadas ,- las dlulas mubcs del
d
(las cuales son responsablesdel
bombeo mecdnico del coraz6n), sona c t i ~ p o r ~ r e d ~ v a & ~ ~ r i t m i c a S . L a s ~ l u l a s c a t d i a c a s q u e t i e n e n
elritmointrinsecom8sr$pidoselocalizanenuna~~&elatrioderecho
llamada nodo sirwatrial (SA).
En
el cursode
un latido normal, la actividad comienzaen el nodo SA posterime&es conducida a travbs del atrio a otra pequefla regih llamada nodo atrio-ventricular (AV).
De
aqui se activan unasramas
umductivasrlamnAsnHasdeHisypor~~a~~lulasIlamarlac&dePurktnge,conlascuales
ge activan las dlulas musculares de los ventdculos en
forma
sincronizada.La
actividad
del nodo SA es regulada por una intmccibnde
influencias delcerebro, la mecanica
de
respiraci6n, circulacibn y la excrecibnde
neUSO.hOlII1ODBS. E n t r e l a s m 8 s ~ ~ i n f l u e n c i a s s e e n c u e n t r a n dosramasdelsistemanervioso autbnomo (ANS). La actividad en larama
simpatica del A N S aumenta la frecuenciacBTdfBc8 y la hema
de
contraccih, en contraposici6n la activacibn del sistemaparasimpatico disminuye la
h
u
e
n
c
a
i
c8tdi8c8. Nomalmente ambos el sistemassimpatico y parasimpleitic0 son activados y sus efectos se contrapomn el ullo al o b .
El sistema parasungatico acttía m8s nipidamente; un cambio en el nivel de actividad parasurphtica afbcta la
h
u
e
n
c
a
i
c8tdi8c8
con un retrasode
0.5seg.
aproxhdamente, para el caso del sistema simp4tico el retraso es
de
3
seg.
apximdammte.
La actividad
de
larama
simpatica y parasimphtica del A N S se establece kicamente en el cerebro.Estos
son varios transductores que toman la informacibn del sistema cardiovasculary la e n v h al cerebro.En
particular son los baroreceptors delacarotida,quesemidenlapresi6nsanguineacercadelabifim;acbndelaarteriaexpansión atrial, localizadosl en las paredes atdes.
Los efectos &m de la
circulación
tambibn influyen enla
fi.ecueacia
cardiaca. La respiracih es pmbablemente el Iloas importante. Durante la inspiraci6n
la kuencai cardiaca nonnalmcnfc se incrementa y en la espiraci6n d i s m i n q e , este
fenomenoesllamaAntmiasinusalyesnonnalengentesana,dehechosepuede
tomarcomr,unsigw,desalud.Laarritmiasinusalseobservam8sclanuneateenla
gente joven.
La
relaci6n entrela
respiraci6n y la &mumciacardiaca
se debe a loscambios
en
el tono del sistema parasmptitico, Drogas como la atropina que bloqueanlos efectos del sistema nervioso parasi.mpbtico, eliminan por completo
la
arritmiaSinusal.
Laactivaci6ndelnodoSAeseleventoinicialenunlatidononnaldelcclraz6n,
la actividad del nodo AV y el sistema de purlunge, es mochllBd8 por
la
relaci6n entreel ritmo del mdo SA y el ritmo ventricular. En ciertos
caws
deso patol6gicosel ritmo del nodo AV, sistema
de
pudcmge 6 daflo en el músculo ventricular puedencornpetif con el nodo SA. Algunas veces el músculo atrial muestra por si mismo una actividad, que enmasum a
la
actividad del nodo SA. Un patol6gico, nipido e meplarpatdin
de
d v a c i h del atrio, fibdaci6n atrial, produce un ritmo irregular en lacontracci6n de
l o s
ventrículos, em el pnryecto desarrollado se consideran para el d l i s i s a r y gf i c a c i
h solo latidos generados por el ritmo del nodo SA, que se
II. METODOLOGIA.
Para el &&o del sistema se consideraron cuatro partes fimdammtales:
1) La adquisicibn
de
la S&de
ECG.
2)LadetewibndelaondaRdelaseflaldeECG.
3) Medicibn del periodo R-R.4) Despliegue en tiempo real y ahawmmiento
de
los datos obtenidos.Adquisicí&n
de
ECG.Para
la adquisicih del ECG se consi- cuatro puntos de impartanci.:a) Amplificacibn
de
la seflal.b) Filtrado.
c) Control de offiet. d) Aislamiento elktrim.
Amplifícacih
de
la
sefíal:Las
caracfeTF8fic88 de la etapade
amplificacibn sonlas
siguientes: Se menta con un RMCC de 8Odb, una ganancia ajustable de100-loOO.
Filtrado:ElfEltradosedividibendospartes,laIwirneraco~M~enunfiltroparala
seflaldeECGconun~~debandade0.5-120~laseguradaconsisteenunfiltro
pasa altas conuna fieamcia de corte variable (regulada mediante
un
potencihetm)de
0.5-
10Hz
para corregif cualquier CoIIlpOnenfe deDC
en la seflal de ECG (elvalor
kuentemente utilizadofM
1.5Hz
paradifercrotes
pruebas).Control
de
offiet: Se cuenta con un ccmtrolde
offset en un rango de 0-5 Volts, esto con la finalidad de que la seflal de ECG se encudubicada en la ventana de conversibn A/D.Deteeci6n
de
la ondaR
P a r a l a ~ l ~ i b n e n t i ~ r e a l d e e s t a e t a ~ s e p e n a o e n d o s ~ a seguir, en
f<mna
analbgica o digital, sin embargo se descarto el &todo analbgimpor carecer de
versatilidad,
par lo que para la implementacibn de la deteccibn sedisefhrondos etapas:
a) Convemibn A/D.
b)
Alga&mode
deteoci6nde
la ondaR.
Para desarrollar ambas etapas se utitizo el mcmi cmnort&MC68HCllAl
de MO'IOROLA.
i) Convertidor
de
8 bits por aproximaciones sucesivas.i
i
)
precisibn de f 112 bit menos sqpfícativo.La
ventana de mvmibn que se utilizt, se encuentra de O a 5 Volts, par loque se tiene una resolwibn de
19.6mV,
de
estaforma
tamandcr en cuenta las camderhticasdel
convertidor se tieneun
errorde
+-9.8mV enla
cunversibn.Para
la
dqptalizacibnde
la sefIalde
ECG, The AmericanHeart
Associatonr e c a m i e n d a q u e s e ~ ~ . 1 m a ~ i a d e m ~ d e 5 o O H z c a n u n a r e s o l ~ i b n de 12 bits. En el caso particular de el presente proyecto se
utilizo
una frecuencia demuestre0
de
500 J3zcun
una resolucibnde
8 bits.Alnoritmo de deteaibn de la
onda
R: El algoritmo se implemento en elMedicibn
del
periodoR-R
Se utiliutron el canjunto
de timers
y oontadores,con
que cuenta elmitxocmtroladm para generar la fkecwncia
de
m u mde
la
conVersi¿q yaque
elmi-bladamaneja frecuencias
de
rnuestrw superiores a las que se requim.La
imptanciade
una adecuada eleccibn de la í?emencia de muestre0 es crucial para la lllsdicibn del periodo R-R, usualmente en algunos siatemas holter seutiliza
una
íiecmncia
de
m u m de 128Hi,
sin embargo, para el estudiode
la variabilidadde
la
freeumcia txmbx, esta iiecumcia de muestrw, CompTOmefela calidad
de lasIII. ALGORITMO DE DETECCION.
U n a l g o r i t m o p a r a l a ~ i b n d e l a a n d a R d e b e ~ e i n d i c a r l o s complejos QRS mieníras
que
debe rechazar las sefhlesde
ruidomuscular
o de otros artefactos.Los
coI13111ejos QRS vienenen
diferentes
tamafíos yfbrmas
yen la
sefIald e E C G d e u n ~ i ~ ~ ~ ~ ~ l e j ~ q u e ~ ~ ~ e n
íkm y
amplitud.
Sin embargo, todosl o s
complejos QRS incluyen por lo menos u118pendientedesubidayunadebajadadeamplitudesmayaresalasdemasandas
caracfeTi9fic88 del ECG, así
que
el gradiente dela
seflal esuna
Caracterlstica obviaque
se adopta como criteriode
deteccibn.Los @entespronunciados son
t
a
m
b
i
h
CtiTBcfeTi8ticos del ruidomuscular
yde
otros
artefhctos, asíque
a menos que 6stos sean nxhmdos el algcuitmo podwid un gran numsro de falsos positivos.Loa
picos de ruido son típicameate de pronunciada pendiente y corta dumeibn, así que la manera m8s simple ded i ~ l o s es estableciendo
una
duracibn minima para que los @enets pronunciados continuosfixmen
parte de un complejo R. Por Bstas razones, el ~ e n t e y l a d u r a c i b n d e l a ~ e n t e e n l a s e f l a l d e E C G f w g o n ~ c o m o criterios de &ecci&n para la detewibn de la ondaR.
Se
Imli.lnun
m6todo de deteccibnde
una
sola m e t epor
i5cilidade-sde
implemeatacibn, mAs sin -o un m&od.o de doble pendiente que detecta un parde
@entes pmnmciados y de signo opwsto(subida
y bajada) que se presenta enun
lapsode
tiempomuy
cozto tiem ciertas ventajas.El algoritmo funciona
de
la siguiente manera:1. El
m
o
-
r
i
se mantiene en un ciclode
espera lamayor
pprrte del tiempo hasta que el ConverfidOTA D
genera la siguiente muestrade
laseflal
de
ECG (An+1).2. Una vez obtenida la siguiente muestra se checa que est& denhde
una
ventana4. Se c ~ m p a r a
10s
gradientes
Gny Gn+ly y así suce9ivamentey CO- una^ COII&&Sp.lledeterminadasdeel~yelmaximo~entepermitidosparasaberenqye
mamento se cumple con el requisito de amplitud de @entepara qye Bste
-
f
parte deunaondaR.5. Si el n 4 s h gradlente satishce el
caitero
de
amplitudde
gtadiente, seun
contadof
para verificarla
duraci6nde
la pendiente. En caso contrario se espera masigui~muestrapararealiutrnuevamenteelprocesoapartirdelpunto2.
6. Con la llegada
de
un nuevo @enteque cumple con la amplitud de @entede
ondaRse hcmmentaestecontadorysechecasuvalorcantraunacanstanteparaver si cumplid
con
el requisito de h i b n de UIIBpendiente
R,
si es así, se produce elreconocimiento del complejo QRS.
Una vez detectado el complejo se
lee
el timerde
medicih entre el complejo n-1 y n, y se inicializa el mismo para la msdici6n entre el complejo n y n+l. El dato leido del timerestransmitidovíapuextoserialalaPC.7. Una vez que los @entesvuelvem par debajo del valor
para
colosiderarseun
@entedeondaR,elcxwtadarespuestoacero.
8. CadavezquesedetectaunaondaR,seinhibelade~i~ndeotraondaenun
tiempo determinado, Bsto para evitar una doble detecci6n en
un
mismo cumplejo QRS.Basicamente el fimcionamiento del
algoritmo
de
deteccibnde
anda Resta
implementado en hmi6n de 5cxmtanb,
las cuales deben ser establecidas enun
principio basadas en la morfblogia de la seflalde
ECG.Estas amstantes son:
a).
De
Gradiente Mhimo (GrarM).b). De Gradiente M k h o (&a&).
c).
De
Duracibn dePendiente
(TimCon).d).
De
Dunici6n de Salida(Mascon).
Costante
De
Gradiente Minimo. Especificala
mínima difkenciaque
debehaberentremuestrasparaformarpartedeunapendienteR.
Costante
De
Gradiente Mgximo. Especifica la mhxima díferemia que&
b
e
habexentremuestrasparaf~partedeunapedenteR.
Costante De Duracibn
de
Pendiente. Es el numerode
@entes(que
cumplenccm
los requisitos de andaR)
COLLSeCUfiVOBqw
sedeben
psentar para reconocerun
complejo QRS.Costante
De
Duracibn de Salida. Esun
lapo de tiempoen que
se inhibe la&tecci¿m
de
otra cmda,para
evitaruna
doble &tecci¿m en un mismo complejo QRS.N.
SOFTWARE
DE
LA
PC.
Soncua~lasfuncionesdelmi~quecoatrolalaPC: -MododeMuestreodelaSeflaldeECG.
“ododeInteacambiodelasCosstantesdelAlgoritmode~i&n.
-
Modode
DeteccicMl
de
el Complejo QRS.-MododeE~pera.
Ajustar ECG Ajustar Canstantes
Grabar Prueba de ECG
Cambiar Constantes
Probur
DeteccihT
”
Visuaiizur Tacograma
Grabar Tacugrama
Archivo
AJUSTAR ECG.
Estaapci6npaoeals~deadquisici6nennrodode~delaseflialdeECG
ysegrafi~enti~realenlaPC.Estopermiteajustarla~~tudyeloffiddelaseflal & ECG para la conecta deteccih
de
los complejos QRS.AJUSTAR CONSTANTES.
Enesteapartadose~~deeatablecerelvalarmasadecuado&lascanstanteadel
algoritmo
de
&tecci&n de acuerdo ala
mopfoogia del ECO del sujeto. Esto sehace
a tr&s de los siguientes potsos:GrabarPruebadeECG.SepbmKante10seguedoaJlaseflaldeECGparat.ener
una
h e ala
cualaplicar
el algoritmo dedetecci6n.
Cambiar Constantes.
Permite
ajustar las cincocamhtes
que cmtrolan elalgoritmo de dekxibn.
Probar Deteccibn. Aplica el algoritmo con
las
ccdanks
establecidas sobre la basedeECGquesegrab6y~~la~~ECGindicandoelpunto,encadacamplejoyenel
<1uesedetectalaaada"R".Siladetecci6n~,essatisfactoria,sepuede~a"Cambiar
C a n s t a n t e s " y p o s ~ ~ ~ a r w o b a r n u e v a m e n t e l a d e t e c c i l b n o e n s u ~ ~ ~grabar nuevamente
la
prueba
de
ECG.TACOGRAMk
Parael tacograma se tiene
las
siguientes opciones:Visualizar
Tacogrurrrr.
Se pone alsitema
en
modode
&tewi&n del colllplejoQRS,
y laPC
graíica los val-de
las
mediciones entre complejo y complejo.Grabar Tacograma. Aquí se realiza la graficaci6n del tacograma y a d e d s los V a l ~ d e l a @ C a S O n g r a b a d o s ~ U n ~ V O .
ARCHNO.
V.
VALIDACIbN DEL
INSTRUMENTO.
Para certiíicar
que
las
mediciones ef;ectuadas con el instnmmto wan confiables serealiz6 el
pnx;eso
de dibracih, utilizando axno patrt5n un s i m u l a hde
pacienteDYNA‘IECH
NEVADA
Modelo
214A, con el cual se e x p l dun
rango dimimicode
30 a180 LPM.
Tabla l. Canstrnterr para la detecckín de la mda R utilizadas en
la
calibrad& del irurtnrmentoSimuladar
-
t
o
30
W.3
30.0295W1
120 a1.2 1 2 0 . 1 ~Pendiente=
1.003Tabla
2.
Redtador del plloceu, de calibrach espmadoseu
LFM.
expresa el resultado de la calibraci6n a partir de la medicih del peroido,el cual se expresa
Simulador Instnrmento (Pexiodo
m
s
)
(Pexiudorrlg)ZOO0
Q
20 1998.03Ql o o O @
10998.5m
666@7 666@
ma5
499.25Q333
Q 3 332.50@P d -
0.999ordenada
al ~ g . = -0.43 1chef.
de
corr.
= 0.999En
elcaso de
khmentmde
medición existen dos c hde
gran
importancia paracuantificar
el
chempfbdel
imtmmento, estas cifhs son la imprecisi6n yresoluci6n.
A ptir
de
los datos obtenidosen
elproceso de
calibarci6n, se evalu6 laimprecisi6n
VL
TECNICAS
DE
ANALISIS
DE
LA
VF'C.
1)Tacog+rprM.Eltacogramase&fmcamounaseriede~~
de intervalosR-R
(Qna l), enfimci6n
&l
nhnero del n b e m delati~.Enlagraficaci6n~~tacogramase~i~tma~conusll
paiodoccmstantedemuestreo.Lamayorventajadeestaforma& representacibn es la simplicidad.
Ea
la figura 2 se muestrala
r e p r e s e n t a c i 6 n g r 4 f í c a d e l ~ .T(i)=A&-G.J
(i=
...,
-2,-l,O,
1,2
,...)
t
TACOGRAMA FUNUON
a) Cambios abruptos.
b) Oscilaciones
sostenidas.
c)
variabilidad
ca6tica.
Una
de
las herramientas ocupadaspara
el adisisde
laVFC
sonlos
hctales y elcaos.Elcaosyfi.actaleasonsujetos~~conladisciplina&laniniunicanolineal,clue es el estudio de sistemas que respodm thpqxmionalmenb a
un
estimulo.La
teoria dela
didmica
no
lineal proveeinfarmaci6n
dentrode
losfdmmos
de
epidemias, reamimesquimtcasy~biosenclagua.Elcaoedcttrministicode~canolineal,notieneel mismo significado
que
el caos que comúnmemte se utiliza, pensado como una completadesorganización
o almtmiedad.Apartirdeunregistro&VFCsepuedeo~suespectrodeFo~~.Elespectro
de
Fourier & cualquiaseflal
revela la presencia de c ~ m p ~ n e n t e ~peribdicas.
Cuando se obtiene el espectro de Fourier de una seflal dtica, se muestraun
espectroum
pim ampliosMra
herramientapara
el
adisisde
sistemas
no
lineales
corlllplejoses
una
representaci6nUamada
nfase-espion.En
muchos
sistemas cumplcjos todas las variables mdepex&entes no pueden ser identificadas o medidas, para dichos sistemasla
qnwmtacibn
fase-espacio puede ser graficadausando
el metodo de retraso de mapas. Parae l m ~ ~ d e r c t r a s o d e m a p a s c a d a p u n t o e n l a ~ f i ~ ~ ~ a l v a l o r d a d o j u n t o a l
valor
de la misma variable ccrn un retraso en el tiempo. Una serie de puntos sucesivos dibujama curva o trayectoria
que
chcribela
evolucihd e l
sistema. Paraiderl3ltifiCat
el tipode
didmica del sistema
(ca6tico
o lineal), uno deteminala
trayectoria
debido a diferentescondiciones iniciales.
Entonces
uno
busca porun
atractor:una
regi6n
de la representacibnfase-espacio que atrae
la
t r a y e c t o k .En la
fase-espaciocerca
de
un punto fijo atractor, todas las trayectorias convlergen a estepunto.
Un sistema periMco, como el demito por un circuloo una elipse tienem
un
atractcx seracillo, sinembargo
si se cwntacan
sistemas &ticos, losatractores patecenextrailos.
El mecanismo de caos en la
VFC
en una persona sana, pmbablementte surge delsistema nervioso.
El
nodo SA(que
es el marcapasosd e l
&n) recibe sedlales deuna
parci6nd e l
sistema nervioso aut6nomo.El
sistema nervioso aut&mmo se divide en dosrams,
la
simpfítica y parasimpetica,la
prasimpitica estimulala
dsimniuchi de activwibn de las &Idas del nodo SA, mientras cpe el simpatico tiene un efecto opuesto.La
idluenciaAPENDICE
A.
E l ~ d e c a d a b i t s e d e t e a m i n a ~ l a r a p i d e a ; & ~ i ~ n d e l ~ d a t o s l , l a c u a l
se mide en
bitdseg.
Esta rapidez se llamael
%ude
rate”. Siel
dato setnlnsmite
a 300bitdseg., entonma la
velocidad
de
tmnsmisibn ea 300 baudios.LQS
bitsde
datos si-imnediatamente
al bit & inicio.El
mimerode
bits por datopuedeser5,6,7u8,perocadacanrcter&be~el~rrc’nnen>debits~datoenla
misma trmsmis&n.LQS
bits de
datos se transmiten enviando primeroel
LSBy
se~laalfinaldelatransmiaibnparafarmarelcaractepemriado.
Un
bitde
paridacl o p c i d siguen inmediatamentea
losbits de
datos.El
tipo deparidad
debe
ser consistente alo
largo & la misma trammisibn. Si seselecciona
paridad
par,entmceselnúmemde 1 lbgiosquec4mtieneeldatoyel&paridad&beserparysiseelige
Pudiera ser dificil escribir programas de
com\micacibn
si tenemaque estar
colocando el
estado
del UART.Pam
ayudamosen
esteproblema,
el UARTproparciana
una
interrupcibnprogramada.
El UART puede pmgmmam para dar unamtermpciibnsi~yun~~listo~recepci6n,sihayunemrrdeenlrada,osielregistro
de
transmisibn esth vacío.En
commkaciones seusan
tres modos de trammisib: simplex, semiduples ydúplex.
Una
lfnea
sinrplex es capde
transmitir datos en una sola dimccibn.La
&n deesto en el hecho
de
que un extremo solo tiene tzammkr y el otro soloIEscepfoT.
Esta ca@pracibn solamente se utilizaen
computadaraa, ya que no pmpmiona ningim modoUna
h a
semidp2ex puedeenviar
y recibir datosen
ambas direcciones pero no s i m u l m .Duraate
una
transmis6ncon
naodem uno estransmisor
y el otro receptor.S i e l ~ ~ i t i ~ A a ~ ~ ~ o r , ~ ~ ~ a ~ ~ ~ ~ ~ ~ . A
~ ~ i b n A y B c a m b i a n s i m u l t a n e a m e n t e s u s ~ l ~ y B e n ~ u n m e n s a j e d e v u e l t a a A especificando si los
camctem
se recibieron con o sinerror.
Si no
hubo
errores, A y Bcambian
de
nuevosus
papeles y A emvh el siguiente mensaje aB,
en
casocanbrario,
A retrammite el nuevo mensaje p e r h b d o . El tiempo d o para cambiar una hea slemiduplex desentido
puede serde
mucbos
cmcteres.MODEM.
La
i n t hRS232
conecta al UARTcon
el mundo exterior.Para
distanciascatas
sepuede
umectar a otmRS232
directamerrte. Si sedesean
canedardos
amputadoras~ p a r ~ a ~ ~ ~ o p a r m e d i o d e l a l l n e a t e l e f b n i c a , l a i n t e r f i r c e R S 2 3 2 s e u s a c a n u n ~ a d i c i d ~ M O D E M .
Los
modems
mslspopulares
pueden transmitirinfbmacibn
a 300 61200
budios; los que permiten a las computadoma tranamitir o recibir idoImacibn al mismo tiempo(
f
u
l
l
-*lex).
Algunos
modems tienenla capacidad
& sintonizarse canun
modemde
una amphdom remota y establecer una conexiirn bajo el controlde un
programa, estosL a
interface fistca.
E l ~ ~ d e l a ~ ~ R S 2 3 2 ~ u n ~ d e 2 5 6 9 p i n s ( ~ ~ ) . L a i n t e r f a e
RS232
convierte las se&rles elktrims del UART a nivelea de voltajeestaedar
de
EIA, lascual- se
presentan
en el co48cfofAsico.
UnO
lbgim, el cuales
una cosdici6nde
espacio, serqmxeata
por el rangode
+3 a +15 Volts. Un 1 lbgico, el cud e8 una cogdici6nde
marca, serepresentan
por elrango
de -3 a -15 Voíts.La
interhce tamtien umvierte los voltajes deentrada a seflales bimias para el UART.
~ ~ d e ~ ~ ~ a ~ ~ ~ ~ ~ d e ~ ~ n ~ ~ ( n ~ ~ ) ;
canosemueatramlafigu~a2.
T o d a s l a s ~ a l B I O S p a r a I / O s e r i a l u s a n Z N T 1 4 H . A H ~ a l t a d e l A c c ) s e
~ p a r a ~ ~ l a s ~ i ~ ~ . s i m 8 s d e u n ~ ~ ~ c a m u n i c a c i o n e s ~
instalado, entoIlces
BX
seni O 6 1. Paranuestros
ppositos seni O. Cuando queremosinicializar el
puerto
de
comunicaciaoegcon
toda lainfamoaci6n
que requiere el UART parafuecianar apropiadamente, usamos una
NI'
14 canAH
= O. Estajkncih nu nus permite ejecuhr comunicucih serial con mtempcimes.Programando
el
8250.El
8250 tiene 10 registms ypuede
accesarse par la fkmiliRde
procesadares 80x86pormedio
de
sus direccionesde
YO:-
Divisor baude-ratt! (LSB).-
Divisor baud€?-rate(MSB).
-
R & h mtdde
h.
-
Registro cant101de
modem.-
Registro habilitaci6nde
jntenupcibn.Inicializando
el 8250.El primer parsiohetro que
&
b
e
inicializame es el divisorde
baude rate. Este valsar seu s a p a r a d i ~ ~ l a ~ d e r e l o j e n u a a s e f l a l ~ r e l o j q u e ~ l a v e l o c i d a d d e
transmisibn
(baude-rate)
que deseamos usa^ para la trrrnsmisibn y recepci6n serial.La
siguiente tabla muestra valores del divisor para el bade rate deseado:Baduerate. MSB LSB
50 09H OOH
134.5 03H 59H
600 OlH
COH
Baduerate. MSB
LSB
1800 OOH 40H
Para
inicializar el d i v i s o r 9 primero&
b
e
ponerseen
1 alMSB
d e l
registro de controld e l i e e a c o n u n O U T a l a ~ i ~ n 3 F B H , ~ s s e s a c a n l ~ v a l < w e s c a r r e c t o s d e l L S B y
MSB a
las
h i o n e s
3F8H y 3F9Hrwpzb-.
Par ejemplo, si ~uenenroa u318 transmisih a 1200 hudios, primero sacamosun 80H
ala
direccibn 3FBH y despds un6OH a la
direcch
3F8H yun
OOH a la direccibn 3F9H.Registro
control
delínea.
Si &entamos
usar
mternrpciones, entonces OUT2 debe ser l. Esto permite que lai n t q i 6 n generada por el 8250 pase al bus del sistema
donde
se pandz$ en comu4ic8ci6ncan
el controladorde
intenupciones
8259.Normalmente el bit 4
&
b
e
ser O. Si es 1, entonces la salida serial del8250
estac a n s c t a d a a s u e n t r a d a s e r i a l . E s t a ~ ~ c a a t e a u n p r o g r a m a ~ ~ s i e l 8 2 5 0 esta trabajando nomalmente.
El
último registro que necesita inicializarcees
el registro de habilitacibn de interrupcih (figura 5).Si
las interrupciones no se usan, entonces este registro debe ser puesto a O. Programando la cumunicacii6n aerialcm
interrupciones
puede
ser muyCamplejo.
Este registro nos pezmite selectivamente habilitar odeshabilitar
cuatro difem&s clases deidenupcimes.
Esta característica permite disefiar pgramas alrededor de cuentaa específicas que
El mgsitro
*
u
t
s
de lima tambien sirve para detectar cualquier coaadicibn deerror
del dato recibido o una condicibnde
suspemsibn. Si cualquierade
los bits aplroplados es 1, entances el receptofm
contiene un cafacter ah, muchos pqramas&
b
e
n
saber~ ~ ~ q u e e r r o r o c ~ u n a v e z Q l t e e l r e g i s t r o d e l l n e a s e ~ ~ , t o d o 9 l o g b i f g d e e r r o r a ~ ~ t i ~ s e ~ a O p a r 1 o t a n t o l a s i g u i e n t e v e z q u e s e i n t r o d ; u z c a e l registro,losbi~ser$nOa~sielerrarde~nosehaprocesadoparelpr&grama. Debemos estar cuncientes de esto para que tambien chequemos este registro cuando
querramostfansmitjruncaracter.
E l r e g i s t r o e s t a t u s & l ~ e s e l m i s m o q u e e l r e g r e s a d o p a r l a ~ d e e s t a ~ del BIOS. Los 4 bits anterimnos permiten checar si alguna de las entradas de estaw del
modemhacambiadodesdela~timavezqueesteregistrofueleido.
Interrupciones
del 8250.AsumiendoqueelbitOUT2delregistrocaatroldel~espuestoa1,lasalida del 8250 se envia a la entrada IRQ4 del controlador de intermpcibn 8259. Para que el 8088
reciba esta intempcibn, el 8250
&
b
e
inicializarce aproInadamsnte.Registro
identlfIcación
deinterrupción.
Emrr
en el cmacter recibido "break candition"Dato recibido listo
Transmisor Mo.
Cambios en el
estatus
&Imodem.
Interrupt ID Prioridad Accih a reset del interrupt.
11 lo
Leer
el registrolinea-
10
20
Leer el registn, datoestatus.
recibido.
Una vez que se sirve
la
intmupci&n, el registro identificaeihde
interrupcih&
b
e
Checarse otra
vez
para cualquier otra condici6nde
mtempcii6n penchente (figura 6). Si s6lo se babilita la i n w i 6 n "dato recibido listo", cuando ocurz~la
intanpith no tenemos quechecarparaverqueclasees.enlugar&ellolaru~deserviciom~~elcanrderychecar$
”
i ’ _ i
B i ti
i
; T
Bit.Señalizacibn 1 lógico inicio Datos Paridad
Opcional
Espaciado O lógico
F l u j o
de datos
PC1
PC2
Dato
t r a s m i t i d o
2
r e c i b i d o
n a t o
3
3
DSR
DTR
T i e r r a
*
Si no requerimos las señalesTamaAo del c a r á c t e r
O 1=6 bits
1 0=7 bits
1 1=8 bits
Bits de paro o= 1
1 ~ 1 . 5 si el tamaño del
c a r á c t e r = 5 bits.
2 si el tanlailo del carácter
es 6 , 7 ú 8 bits
Paridad
O= N o se genera bit de paridad.
1= Se genera bit de paridad.
Tipo de paridad O=impar.
1 =par.
Características de paridad O=Deshabilitado.
í=Si el bit 3 = 1 y bit 4=0 entonces el bit de
paridad es siempre 1.
Si el bit 3=1 y bit 4 = 1 entonces
el bit de paridad es siempre O.
Si el bit. 3=0 entonces no hay bit de paridad.
O = Deshabilitado.
1 = La salida serial e s forzada a condición de
espaciamiento.
Dirección ver Tabla 1
O= Valor normal
Forzados O
1= Serial de control de modem "Data t e r m i n a l ready" Activa l=Señal
I
de controldel modem
"Request t o send" Activa
OUT 1, salida auxiliar designada
para el usuario. N o -usada
OUT 2, salida auxiliar designada para el usuario, debe ser 1 para interrupciones a ser enviadas al bus el sistema
O=No acción
REGISTRO HABILITACION
DE
INTERRUPCIONForzados O
I
I=:
Habilitación de
interrupción listo para recibir dato 1 Habilitacibn
para l a retención
del registro de trasmisión e n interrupción v a c í a
1
I
Habilitación parar e c i b i r c a r á c t e r de e r r o r en condición de
interrupción d e
rompimiento
Forzados O
O = La condición de interrupción e s
pendiente. 1 =La
condición de interrupción es no
pe:ndiente.
Identificador de interrupción
O=Cambio en el status del modem.
1 =Trasmisión teniendo registro vaclo.
O=Dato recibido correcto. l=Se recibió un error de c a r á c t e r o una condición de break.
a
1
w
vss VRL PCO/bDO PC2/RD2 PCWQD3 ?C4/CID4 PCS/F105 PC6/RD6 PC7/AD7p c i / a o l
I l
P D O ~ X D PB0.m PD2AlISO PB2/c110 PDl/TXD PBl/R9 P D W PD3/MOSI PE3/Rll P D W P PBS/R13 PB4/R12
PE6/CIi4
PEO/RNO P87/R15 PEWAN1
PE2/AN2 P A W I C J PE3IRN3 PAl/IC2
P A 2 R C l RESET P R ~ / O C ~ / O C ~ ~c13/ocwoc I
P~S/OCWOCI
1
f
I I 1
I
I
reaz
, ROa 1
a3 az
R5
c14
A7 FI6
A9 fie
(511
RlO
A 12
Lfl=B1IB 61 O0 02 03 04 05 06 07
i-
L
Y DESPLIEGUE1.
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Cir?culatian 1 992 $5 1 164-7 l .7. Molgaard
H,
SOTensenm,
BjmgaardP.
Attenuated 24-hheart
ratevariability
in
apparently
