行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
霍特式可攜帶心電圖機之設計與改良
計畫類別： 個別型計畫
計畫編號： NSC94-2622-E-011-019-CC3
執行期間： 94 年 05 月 01 日至 95 年 04 月 30 日 執行單位： 國立臺灣科技大學資訊工程系
計畫主持人： 洪西進
計畫參與人員： 賴鴻銓,張哲維
報告類型： 精簡報告
處理方式： 本計畫為提升產業技術及人才培育研究計畫，不提供公開查詢
中 華 民 國 95 年 6 月 19 日
國科會補助提升產業技術及人才培育研究計畫成果精簡報告
學門領域：EB(資訊工程) 計畫名稱：
計畫編號：
執行期間： 9 年 6 月 1 日至 9 年 5 月 31 日 執行單位：國立台灣科技大學資訊工程系
主 持 人：洪西進 參與學生：
姓 名 年 級 (大學部、碩 士班、博士 班)
已發表論文或已申請之專利 (含大學部專題研究論文、碩博
士論文)
工作內容
賴鴻銓 博士班四年 級
1. An Integrated Fault-Tolerant Design Framework for VLIW Processors
2. The Comprehensive Fault-Tolerant Scheme s for VLIW Processor
3. Fingerprint Verification System on SoC
4. A Comprehensive Design Framework for Fault-Tolerant VLIW Processors
5. A JPEG Implementation Using Hardware/Software Co_Design, Co_Verification Approaches
計畫硬體架構
張哲維 碩士班一年 級
計畫軟體撰寫
合作企業簡介
合作企業名稱：光旴科技股份有限公司 計畫聯絡人：鄭天成
資本額：約一億元
產品簡介：1.資訊軟體服務業 2.有線通信機械器材製造業(電話機)3.資料儲存及處理設 備製造業(全球定位系統衛星電視接收器)4.電子零件組件製造業(積體電路 IC 卡電源供應 器)5.汽車及其零件製造業(微電腦煞車系統馬達控制系統液晶顯示器)(液晶顯示器推器)6.
無線通信機械器材製造業(網路電話機網路電話閘道器)7.醫療器材設備製造業(耳溫腔式 體溫計電子式血壓計)8.度量衡工具製造業(耳溫腔式體溫計電子式血壓計)9.醫療器材批 發業(耳溫腔式體溫計電子式血壓計)10.醫療器材零售業(耳溫腔式體溫計電子式血壓 計)11.雜項食品製造業(維他命鈣鎂鋅鍺等礦物質食品(散劑顆粒錠劑膠囊劑)似藥品劑型 食品)12.輔助食品批發業。
網址： 電話：(02)2995-3081-194
研究摘要(500 字以內)：
本研究主要的目的，在於發展一軟體與醫療及運動用途之脈搏測量手錶相配合，接收 來自此裝置之資料，讓使用者能夠於個人電腦上規劃與管理其健身計畫。此系統藉由 USB 裝置(USB IrDa Dongle)以紅外線的方式對目標裝置傳送/接收資料。對於此運動手錶而言，
使用紅外線傳輸能夠使裝置不必安插額外的線路，更能讓手錶有一定程度的防水能力，讓 這樣的裝置可以應用在醫療等其他領域。本計劃預計完成項目如下：1.在 PC 端開發一有 能力收發 IrDA 訊號之應用軟體。2.接收資料後在 PC 端分析並產生更有意義之資料供使用 者參考，並讓使用者規劃其健身計畫。3.程式撰寫和測試。4.系統的整合與製作。5.系統 驗證與評估。
人才培育成果說明：
本計畫分為系統硬體與系統軟體兩部分，分別由兩位研究生負責，雖然計畫分為硬體 與軟體兩部分，由於系統的軟硬體間的溝通密切，所以研究人員並非只是瞭解各自負責的 部分，而是對於整個系統都有充分的瞭解與掌握。
本計畫分為系統硬體與系統軟體兩部分，以下就針對此二部分的人才培育成果加以說 明：
系統硬體部分研究人員將學習到：
1. 如何 Access USB 裝置。
2. IrDA 發射器的原理。
3. IrDA protocal。
系統軟硬體部分研究人員將學習到：
1. 如何擷取 USB IrDA Dongle 接收到的紅外線資料。
2. 如何接收 USB 的資料。
3. 如何透過 Windows Network API(WinSock)傳輸資料。
技術研發成果說明：
本計畫的首要目地是將醫療電子產品的訊號透過紅外線與PC溝通，其中系統硬體的首 要之責就是必須考慮如何與系統軟體溝通，一般而言，溝通的封包格式是非常繁瑣的，其 中包括電話簿的封包、簡訊的封包、影像檔的封包、聲音的封包…等等，各式封包的產生 在市面上有單獨或混合的晶片，幸而因為IrDA(InfraRed Data Association)協會的出現統 一了各種不同的紅外線裝置之傳輸格式。
IrDA封包格式如下：
IrDA為短距離無線傳輸技術之一。IrDA是93年由HP、IBM、Sharp、SONY等五十家廠商 在美國建立的標準。主要在整合資訊週邊紅外線傳輸裝置，建立統一傳輸標準，與其他標 準最大的不同在於，紅外線傳輸是利用直線可見光進行，每一傳輸點之間，不可以有外物 阻隔或其他電子設備干擾。
IrDA藉由紅外線進行傳輸，有效傳輸距離達8公尺，傳輸速率達每秒16Mbps，發射解度達120 度，可應用在桌上型電腦、筆記型電腦、數位相機、行動電話及個人行動助理(PDA) 等產 品，使用者只需在電子產品上，安裝紅外線傳輸埠之後，可以直接和另一種電子產品，不 需再用線路或網路卡連接兩端裝置，就可輕鬆、高速的傳輸資料。本計畫執行之初期在瞭 解各式封包之餘，另外對於USB裝置的原理亦多所接觸，由於USB IrDA Dongle並不能接收 Raw IR Data，僅能以標準IrDA protocol溝通，因此增加了計畫的難度。然而由於USB裝置 的便利與普及，限定使用USB IrDA Dongle當作紅外線傳輸的媒介實為必要之舉。
USB 是英文Universal Serial Bus的縮寫，中文含義是「通用序列埠」。它是一種應 用在PC領域的新型連接埠技術。早在1995年，就已經有PC機帶有USB連接埠了，但由於缺乏 軟體及硬體設備的支持，這些PC機的USB連接埠都閒置未用。1998年後，隨著微軟在Windows 98中內置了對USB連接埠的支持模塊，加上USB設備的日漸增多，USB連接埠才逐步走進了實 用階段。
這幾年，隨著大量支持USB的個人電腦的普及，USB逐步成為PC的標準連接埠已經是大勢所
趨。在主機(host)端，最新推出的PC幾乎100%支持 USB；而在外設(device)端，使用USB 連接埠的設備也與日俱增，例如數位相機、掃描器、CCD攝影機、印表機、鍵盤、滑鼠等等。
USB設備之所以會被大量應用，主要具有以下優點：
1、可以即插即用，讓用戶在使用外接設備時直接在PC上將USB裝置插上使用。
2、攜帶方便。USB設備大多以輕薄見長，在想要隨身攜帶裝置數據時，支援USB的 裝置會是首要之選。
3、標準統一。有了USB之後，各種外接設備統統可以用同樣的標準與PC連接。
4、可以連接多個設備。USB在PC上往往具有多個連接埠，可以同時連接幾個設備，
最高可連接至127個設備。
在 PC 端，一切裝置都由 windows 負責管理，紅外線裝置亦不例外。IrDA 即架構在 WinSock 之上。WinSock 規格定義了一套供應用程式設計者與各家網路軟體廠商共同遵守的 應用程式界面(API，Application Programming Interface)，即 WinSock API，它定義在 一個檔名為 WINSOCK.DLL 的 Windows 動態連結程式庫的頂端，WinSock 的應用程式可呼叫 WINSOCK.DLL 內的函式與網路溝通，各家網路軟體廠商則根據 WinSock API 的定義撰寫 WINSOCK.DLL，此檔可利用已安裝在系統的協定存取網路。
在 WinSock API 的定義中，有 30 個插槽函式引自 BSD，其中的 23 個是與網路存取有 關的函式，這些函式包括插槽的操作、數值轉換等，其中，插槽的操作有分為區塊式 (blocking)與非區塊式(non-blocking)，區塊式操作的函式將不限定長的時間直到工作完 成後才回到其呼叫者，例如 rev()，一旦呼叫它之後，呼叫者將一直等待直到由彼端收到 資料為止，非區塊式則不如是，呼叫者在呼叫之後可立刻進行下一道指令，不須等待函式 工作完畢，在 BSD 模型中，除非程式設計者特別指定，否則插槽內定的操作模式為區塊式，
但在 WinSock API 則強調使用非區塊式，因為在 Windows 的非強制性(non-preemptive)環 境下，非區塊式操作為優，WinSock 規格建議：除非確有必要，儘可能不要使用區塊式操 作。
另外的 7 個是資料庫函式，它們提供網路的各項資訊，包括取得系統的主機名稱、協 定名稱與編號、某網路位址的主機名稱、某主機的網路位址等等，實際的資料庫規格可由 提供 WINSOCK.DLL 的廠商自行定義。
在 Windows 特有的延伸方面，WinSock 定義了 16 個函式，這些延伸函式皆是 Windows 訊息導向(message driven)的，並且以異同步方式處理網路事件，儘管這組延伸函式並非 BSD 插槽模型早已有的，但為了配合 Windows 的程式環境，WinSock 規格仍建議使用它們。
此外，在 WinSock 程式設計上，Microsoft 發展了一套名為 Windows Sockets API Tester(WSAT)的測試程式，並免費提供 WinSock 程式設計者利用，這個程式可提供單方的 客戶／服務端雙邊的測試環境，且完整的支援 WinSock 規格。
目前提供 WINSOCK.DLL 的軟體廠商以及 WinSock 應用程式的數量、種類極多，幾乎傳 統在 DOS 上有的應用程式皆被移值到 Windows 環境，並且各種介紹討論 WinSock 的出版品 也陸續出籠，可以說 WinSock 已算是個成功的規格，WinSock 標準已經確立。而在未來，
會有更多的應用程式遵照這個規格。
技術特點說明：
紅外線裝置溝通的格式是非常繁瑣的，其中包括紅外線遙控器(超過五家不同的格 式)、手機的紅外線埠、個人電腦或筆記型電腦的紅外線埠等等，各式格式的產生在市面上 十分混亂。本計畫利用 USB IrDA Dongle 傳輸紅外線資料，利用 IrDA 統一的規範讓 PC 端 能夠與讓使用者方便使用本系統，且能讓使用者任意選擇市面上不同廠商提供之 IrDA 硬 體，更提高了本計畫的靈活性。
可利用之產業及可開發之產品：
本計畫實現的脈搏資料分析軟體，不僅適用於委託廠商的脈搏手錶，同時可以很容易 的修改成為各類健身器材或醫療用品的資料分析工具，如此便可不侷限於脈搏手錶的應用。
推廣及運用的價值：如增加產值、增加附加價值或營利、增加投資/設廠、增 加就業人數………等。
備註：精簡報告係可供國科會立即公開之資料，並以四至十頁為原則，如有圖 片或照片請以附加檔案上傳，若涉及智財權、技術移轉案及專利申請而需保密 之資料，請勿揭露。
