6/22(五)「健康照護應用之低電壓SoC設計技術3年計畫」技術成果發表會

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經濟部 學界科專計畫

國立中正大學晶片系統研究中心團隊自1995年起至今共執行2期經濟部技術處學界科專計畫，並在低功率處理器、視訊處理晶片、混合訊號電路等領域獲數不少研究成果。第2期學界科專著重於低電壓SoC設計技術開發及其於健康照護電子領域之應用探討；我們在低電壓視訊編解碼晶片、低電壓處理器、低電壓生理訊號擷取前端SoC及超低電壓視訊處理SoC之設計上，均有研究成果值得分享。

8 f: o4 S1 ^" K% h1 I# y, w# P. o在此誠摯邀請各界先進參與本活動，歡迎蒞臨參加!!
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活動時間：6/22(五) 11:30~16:20
活動地點：國立交通大學電資大樓1樓國際會議廳（新竹市東區大學路1001號）
報名網址： http://ppt.cc/6wDc
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由中正大學晶片中心暨NPIE橋接計畫舉辦之經濟部學界科專「健康照護應用之低電壓SoC設計技術三年計畫」技術成果發表會已於6月25日完滿結束，感謝各界蒞臨參與。

8 [- `) H! Z8 ~, p; ]# W執行第一期學界科專計畫已成果豐碩，而此期計畫則著重於生理訊號晶片設計的最佳化與可靠度，兩期研發成果皆有數篇論文收錄於ISSCC國際期刊。以下為此次成果發表會技術介紹:
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  P' f2 N. s" E# E, X低功率/低電壓H.264視訊編解碼技術
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本中心所展出之低功率/低電壓H.264視訊編解碼技術，包含低功率/低電壓H.264視訊解碼器IP設計與低頻寬/低電壓H.264視訊編碼器IP設計等，此設計具有通用性與擴充性，可支援各式前瞻可攜式電子應用，包含多視角視訊播放應用、全景行車紀錄器應用、行人/自行車紀錄器應用等。所展出技術具備低功率、高效能等設計特性，並且完成系統雛型展示與H.264 Codec SoC產品測試晶片，更加貼近產品應用需求。此技術已獲廠商青睞，已經完成多項技術移轉。

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Body-Bike-Event-Recorder (B2ER) 概念車介紹

單車因「個人健康的重視」及「節能減碳活動」幾乎已成為每人必備的代步工具，更是假日休閒的主要活動之一。然而目前單車族在道路上仍屈於弱勢，在長時間、大範圍的騎乘活動中更常有體力掌握不足，而造成過度訓練甚是運動傷害。

本研究團隊延伸汽車行車紀錄器設計，並藉助中正大學多年在低電壓、低功耗晶片設計的研發成果，期待以相同的供電條件支援更長時間的單車活動。更結合最新研發之超低電壓、低功耗生理資訊擷取及「嵌入式希爾伯特、黃轉換」等即時高階生理訊號分析計算，提供「騎乘者生理資訊紀錄及即時疲勞度與爆發力分析」、「即時騎乘姿勢影像分析及平衡建議」、與「後方來車警示」等特殊功能，大幅提升單車騎乘安全。
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. [- ]% u1 I  m& C2 R3 X( \' o本團隊目前已採用ARM-based嵌入式平台完成Body Bike Event Recorder系統雛型機的開發，並已安裝在實車上提供功能測試。

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無線生醫類比前端SoC設計
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本計畫目的在於發展一個互動式智慧型身體感測網路晶片系統（ Interactive Intelligent Body Area Network SOC ）所需之貼身生醫訊號擷取晶片與近身生醫訊號處理與儲存晶片，並具有無線傳輸與基頻網路功能。計畫將以心電訊號為主要擷取資料，透過無線傳輸技術以及通訊基頻技術，完成生理訊號擷取晶片，簡稱BANs（Bio-signal Acquisition Nodes），此生理訊號將以無線方式傳輸於含系統晶片（SOC）之轉運站（如手錶），位於人體近身端進行ECG訊號收取、處理、儲存、與網路傳輸，建立近身無線感測網路間之網路通訊，簡稱BIN（Bio Information Node）。為使網路傳輸具有低功率、低雜訊、抗干擾的能力，計畫將建立有效的身體感測網路通訊，透過互動式控制，以達到資料傳輸的穩定性與隱密性，整個系統架構如下圖。
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2 \8 G0 c3 T0 U嵌入式希爾伯特·黃轉換（Hilbert Huang Transform; HHT）IP
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HHT是分析「非線性（non-linear）」及「非穩態（non-stationary）」訊號非常強大的工具，近年來已成功被應用在機械震動、故障分析，及ECG、EEG、呼吸訊號等各式生理資料的分析處理。

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本研發團隊針對即時性嵌入式應用，提出混合離散小波轉換（discrete wavelet transform; DWT）中濾波技術之改良型「經驗模態分解（empirical mode decomposition; EMD）」法，可有效降低各訊號成份彼此互相干擾的現象；為了進一步降低系統儲存及運算需求，在不影響訊號拆解能力之前提下，各階有限頻寬的「本質模態函數（intrinsic  mode function; IMF）」與殘存訊號皆被有效地壓縮；最後，我們更採取多率（multirate）希爾伯特頻譜分析進一步提升運算效能。
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本團隊提出之嵌入式HHT IP可使用200MHz ARM9處理器即時進行ECG的de-noising。我們更提供相關硬體模組，可輕鬆整合進更低功耗或有大量客製化需求之嵌入式系統應用之中。

+ Y) w( M0 @( J6 X$ z5 T( U' xAndroid快速開機技術
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快速開機讓數位資訊變得更加垂手可得，使得數位家電 “隨開隨得” 。手機似乎有較快速的開機時間，但實際上手機大部份的時間處於待機模式（standby）而非關機模式。待機模式雖然可以有效的縮短等待時間，但整個電子系統依然持續的消耗電力，這樣的技巧屬於「高耗電型快速開機」。

此外待機（standby）模式所消耗的電力，讓全世界的二氧化碳排放量增加1%，這個比例還在持續的增加，因此各國的節能標章紛紛規定智慧型裝置在不使用的情況下必需完全關機。然而從完全關機到開機的時間如果過於冗長，將使得「智慧型裝置」的可用性大為降低。快速開機可有效的提高智慧型裝置的便利行、可用性、方便性。
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中正大學的fast-on技術，可以讓Android系統於6秒內，從「冷開機」到完全開機。因此相當符合目前的綠能趨勢，更可讓智慧型家電於待機時的電耗符合歐美等國較為嚴苛的標準。