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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:何文吉
研究生(外文):Ho, Wen-Chi
論文名稱:具模組化生醫資料傳輸研究
論文名稱(外文):A Study In Biomedical Information Transition With Modular-Based
指導教授:杜日富杜日富引用關係
指導教授(外文):Jih-Fu Tu
口試委員:徐椿樑歐謙敏
口試委員(外文):Chun-Liang HsuChien-Min Ou
口試日期:民國 101 年 7 月 2 日
學位類別:碩士
校院名稱:聖約翰科技大學
系所名稱:電子工程系碩士在職專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:生醫應用無線通訊
外文關鍵詞:USBUARTTCP/IP
相關次數:
  • 被引用被引用:1
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隨著人們對於健康管理的日益重視與高齡化社會的來臨,健康照護已是新興產業的一項重要發展方向。使用者可在家自行測量生理參數的個人化健康管理方式已是一種趨勢。運用居家醫療儀器在家中量測每日的生理狀況訊號,如血壓、血糖、體溫等,經由傳輸網路傳送至雲端資料庫儲存,並建立個人的生理資料庫。將使得用戶可以很容易隨處取得個人健康資訊,能夠隨時與家人、醫師或照護者分享個人的健康狀況,更有助於個人健康管理系統與遠距健康照護的推動與發展。
現有關於生理訊號量測之研究,大部分需要依賴PC或是以web Server方式存在,都需要持續開機才能達到服務的目地;然而以個人健康管理需求而言,這並不符合綠色能源。本研究使用嵌入式單晶片為控制核心,以USB、RF與UART模組與生理量測儀器連結,以I2C模組取得用戶資料,可經由網路模組連接至雲端伺服器建立用戶個人健康資訊的生理資料傳輸機。完成的原型樣品具有:可快速從生理量測儀器取得量測記錄;抽換式的用戶資料卡,簡化使用者繁瑣的操作步驟;能夠主動與雲端伺服器建立連線並且建立個人的生理資料。本研究採模組化方式設計無論就設計的功能性、完整性、以及準確性均相當的穩定且可行。

The aging of the society highlights the importance of a well-functioning health management. Hence developments in the health care gained great attention in the so called new industries. The user can perform self-measurements of physiological parameters at home. Such personal health management is the new trend. Users of home medical measuring instruments will be able to perform important physiological measurements such as blood pressure, blood glucose, or body temperature on a daily basis. It then can be transmitted through transmission network to the cloud database storage where individual biological databases can be established. This allows the user to have easy access to his or her personal health information anywhere and anytime. The information can also be shared with the family, physician or caregiver who surely will be supportive for the promotion as well as the development of the personal health management system and the health care system.
The majority of studies on measurement of physiological parameters are relying on a PC or on a web-server. Personal Computers or Web-Servers need to operate non-stop in order to provide services requested. This however, in term of personal health management need, would not be green energy.
Therefore, this study uses modular designed methodology, which includes embedded microcontroller as core, USB, RF, UART as data communication modules, I2C as ID verification module. All above modules collect and transmit data via Ethernet module to the cloud server and create personal health information database.
The prototype of this study has the following features:
• Easy operation,
• Fast measurement data collection from physiological measuring instrument
• Can be combined with removable user data card to simplify user operation steps
• Allows establishing connection with cloud server and creating a personal physiological database.
In addition, through experimental verification, this methodology of modular design is proved to have good performance in the perspective of the function, integrity, and accuracy.
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 研究動機
1.3 研究目的
1.4 論文架構
第二章 相關研究與技術探討
2.1 uIP小型TCP/IP 協定層
2.1.1 ARP通訊協定
2.1.2 ICMP通訊協定
2.1.3 IP通訊協定
2.1.4 TCP通訊協定
2.1.5 UDP通訊協定
2.1.6 uIP協定層通訊介面
2.2 USB嵌入式主機
2.2.1 USB主機與設備
2.2.2 USB嵌入式主機
2.2.3 USB嵌入式主機協定層
2.3 短距離無線資料傳輸
2.3.1 高速率傳輸標準
2.3.2 中速率傳輸標準
2.3.3 低速傳輸標準
2.3.4 ISM頻段
第三章 模組化設計
3.1 系統簡介
3.2 傳輸機系統架構
3.3 MCU模組設計
3.4 網路傳輸模組
3.4.1 網路模組電路設計
3.4.2 網路晶片驅動程式設計
3.4.3 移植uIP協定層
3.4.4 網路模組與應用程式
3.5 RF模組設計
3.6 USB Host模組設計
3.7 UART模組設計
3.8 I2C模組設計
3.9 LED模組設計
3.10 生理資料收集器
3.11 實體電路及PCB製作
第四章 研究成果與討論
4.1 測試方法與實驗環境
4.2 模組功能驗證
4.2.1 UART模組功能驗證
4.2.2 I2C模組功能驗證
4.2.3 USB模組功能驗證
4.2.4 RF模組功能驗證
4.2.5 ETHERNET模組功能驗證
4.3 系統整合功能驗證
4.4 討論
第五章 結論與未來展望

[1] 張慈映,“遠距健康照護市場”,工業局智慧型醫療電子產業技術推廣與輔導計畫,2010年4月。
[2] 徐國傑,“嵌入式生理訊號量測平台之研製”,南台科技大學資訊工程研究所碩士學位論文,2007年7月。
[3] 賴家達,“無線嵌入式生醫分析平台”,國立交通大學電機學院電機與控制學程碩士論文,2008年7月。
[4] 劉怡帆,“無線體溫及血壓傳輸系統-以Linux 結合MySQL 為例”,亞洲大學光電與通訊學系碩士論文,2010年6月。
[5] 李泓叡,“RFID 日常飲食記錄於居家健康照護之應用”,亞洲大學電腦與通訊學系碩士論文,2006年7月。
[6] 黃名斌,“USB 介面之模組化腦波記錄儀”,中原大學醫學工程學系碩士學位論文,2003年1月。
[7] 張慈映,“2010 年醫療電子產業趨勢”,工業局智慧型醫療電子產業技術推廣與輔導計畫,2010年。
[8] 何文吉、杜日富、趙寶田, “具熱插拔的生醫資料傳輸器” ,2012 年智慧電子應用設計研討會論文集,pp93-100,2012年。
[9] Adam Dunkel, “The uIP TCP/IP Stack for Embedded Microcontrollers”, Available: http://www.sics.se/~adam/old-uip/index.html, Accessed: September 2011.
[10] 徐功文、陳曙、王增廷,“TCP/IP 協議棧在MSP430單片機上的實現”, Available: http://www.autooo.net/utf8-classid92-id33737.html, Accessed: September 2011.
[11] “Universal Serial Bus Specification, Revision 2.0”, Available: http://www.usb.org/developers/docs, Accessed: September 2011.
[12] Kim Otten, “USB Embedded Host Stack”, Microchip Application Note AN1140, Available at: http://www.microchip.com, Accessed: September 2011.
[13] Bud Caldwell, “USB Embedded Host Stack Programmer’s Guide”, Microchip Application Note AN1141, Available: http://www.microchip.com, Accessed: September 2011.
[14] Amardeep Gupta, “Communication Device Class (CDC) Host”, Microchip Application Note AN1247, Available: http://www.microchip.com, Accessed: September 2011.
[15] Kevin Klues, “Power Management in Wireless Networks”, Available: http://www.cse.wustl.edu/~jain/cse574-06/ftp/energy_mgmt/, Accessed: September 2011.
[16] 李松晃,“簡述無線通訊技術”,國家晶片系統設計中心,國研科技 第五期,pp. 40-44,2005年1月。
[17] “無線傳輸技術專欄”,http://www.ee-techs.com/wireless.htm,2011年 10月。
[18] “Home Networking with IEEE 802.15.4:A Developing Standard for Low-Rate Wireless Personal Area Networks”, IEEE Communications Magazine, vol. 40, pp. 70-77, August 2002.
[19] 維基百科,ISM 頻段,http://zh.wikipedia.org/wiki/ISM 頻段,2011年
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[21] A.Z. Alkar, U. Buhur, “An internet based wireless home automation system for multifunctional devices”, IEEE Transactions on Consumer Electron, Vol. 51, No. 4, pp. 1169-1173, November. 2005.
[22] K. Romer; F. Mattern, “The Design Space of Wireless Sensor Networks". IEEE Wireless Communications Vol. 11, No. 6, pp. 54-61, December 2004.
[23] (2009, Dec) CC2500 Data Sheet, Texas Instruments Incorporated. [Online]. Available: http://www.ti.com, Accessed: September 2011.
[24] (2009, March) PIC24FJ256GB110 Family Data Sheet, Microchip Technology Inc. [Online]. Available: http://www.microchip.com, Accessed: September 2011.
[25] Zach Metzinger, “Using the uIP Stack to Network a MAXQ Microcontroller”, Available: http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/4205, Accessed: September 2011.
[26] “avr-butterfly-encx24j600-uip”, Available: http://code.google.com/p/avr-butterfly-encx24j600-uip/, Accessed: September 2011.
[27] Paul Curtis, “NXP Semiconductors, Adam Dunkel's uIP on the Olimex EasyWeb2 and LPC-E2124”, Available: http://www.rowley.co.uk/msp430/uip.htm, Accessed: September 2011.
[28] NXP Semiconductors, AN10799 “Porting uIP1.0 to LPC23xx/24xx V2”, Available: http://www.nxp.com/documents/application_note/ , Accessed: September 2011.
[29] KiCad EDA Software Suite, Available: http://www.kicad-pcb.org, Accessed: September 2011.
[30] Microchip, “MPLAB Integrated Development Environment”, Available: http://www.microchip.com/mplab/, Accessed: September 2011.
[31] Microchip, “Microchip C Compilers”, Available: http://www.microchip.com/c30/, Accessed: September 2011.
[32] Microchip, “PICkit 3 In-Circuit Debugger”, Available: http://www.microchip.com/pickit3/, Accessed: September 2011.
[33] jeanseb, papillau, rbosa, “Usb Sniffer for Windows”, Available: http://sourceforge.net/projects/usbsnoop/, Accessed: September 2011.
[34] Perisoft: Bus Hound, Available: http://www.perisoft.net/bushound/index.htm, Accessed: September 2011.
[35] Packetyzer: is a network protocol analyzer for Windows , Available: http://sourceforge.net/projects/packetyzer/, Accessed: September 2011.
[36] WinMerge, Available: http://WinMerge.org , Accessed: September 2011.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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