崛起中的新興技術標準(一):Continua Health Alliance

在追求更佳生活品質的時代,現代人越益重視運動、塑身,而面對高齡化人口不斷增加,醫療照護市場也越益擴大,種種的原因都使得醫療電子的重要性不斷攀升,而針對醫療照護領域而制訂的技術標準也就於是應運而生。

由Intel、IBM、Philips等多家大廠共同發起倡議、並由許多不同醫療技術與保健機構於2006年成立的Continua健康聯盟(Continua Health Alliance,CHA),便是積極推動此一技術標準的幕後推手。Continua健康聯盟希望能透過制訂統一的連接技術標準,確保通過認證的醫療電子裝置/產品皆能順利互通、相容使用,也由於整合資通訊技術(Information & Communication Technology,ICT)與醫療照護設備,更讓此技術標準對遠距照護(Telehealth)領域有長足的幫助。

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IDF 2010實況報導:USB 3.0與WiDi轟動全場

九月中旬於舊金山舉辦的英特爾開發商論壇(IDF,Inter Developer Forum)已成功落幕,為期三天的盛會中,來自全球各地的知名科技公司與相關專業人士均齊聚一堂,發表並展示最新的科技趨勢產品。小編在此也特地整理了五大會場焦點,讓大家馬上掌握:

智慧型裝置(smart device)市場的大幅成長:Intel 執行長Paul Otellini在此次IDF的主題演講時,便將焦點聚集在所謂的智慧型裝置,同時他還特別介紹了Interl即將推出的新款Sandy Bridge處理器系列,此一系列的處理器將強大的圖像處理功能結合到中央處理器晶片中,被Intel譽為是「下一代的Intel Core處理器」。

Wiresless Display(WiDi):強化產品間的互操作性已成為目前與未來的消費性電子產品發展趨勢。透過WiDI技術,消費者可以不需透過線纜,就將電腦螢幕上的內容直接傳遞到像是高畫質電視等產品上,這項技術可謂是Intel揮軍進入家庭娛樂市場的一大步。Intel接下來的Atom處理器也將會搭載WiDi功能,供小筆電及平板電腦使用。

WeTab:由Neofonie和4tiitoo所開發的Wetab是第一套採用MeeGo作業系統的平板裝置,WeTab採用Intel的Atom處理器,提供方便簡單的用戶操作介面,但目前全球上市時間未定。

超高速(SuperSpeed) USB:USB實施者論壇(USB-IF,USB Implementers Forum)宣布截至目前為止,已有近120個產品通過了超高速USB(USB 3.0)的測試認證,顯示從去年IDF出現第一款通過認證的產品以來,整個業界對此一標準的信心與發展野心。 

情境感知裝置(Context-Aware Device):Intel 首席技術長暨資深研究院士Justin Rattner指出,”個人化科技”(Personal Technology)將會徹底改變人與科技產品間的互動關係,不論是透過相機鏡頭主動捕捉人體的動態、或進一步分析整理使用者輸入的數據資訊像是個人行事曆等等,下一波的情境感知裝置將能更加符合消費者的需求與想望。

想觀賞IDF的精彩演講,也可以看這裡官網的整理。

由車用電子市場來看汽車音響測試標準之發展

依據拓墣產業研究所的報告顯示,2009年CES展所展示車用科技(Car Tech),已將愈來愈多的消費性電子科技整合於汽車中,使人們可以在汽車行進中,同時享受消費性電子所帶來的音樂、影片及衛星電視等數位娛樂科技。消費性電子科技的應用,使汽車娛樂更加豐富並且揭露了車用科技三大核心趨勢-分享訊息、無線連接及功能整合。未來汽車將會成為一個移動式的娛樂環境,讓娛樂無所不在,而這些娛樂多媒體功能被設置於汽車中控台的車用影音娛樂導航資訊系統中。 


圖一 2009年CES展車用科技三大核心趨勢   資料來源:拓墣產業研究所,2009/03  

汽車音響朝向多媒體娛樂導航資訊系統發展

汽車音響從1950年來發展至今,從傳統早期的收音機加上喇叭,而後有了卡式錄音帶,再漸漸演變至有CD、VCD、DVD、MP3,到最近幾年甚至內建了衛星導航、數位電視、iPod支援、內建藍牙、內建USB插槽等….邁向了娛樂數位化與多元化的發展趨勢。 
而這波發展趨勢便可從2009年的CES展中看出。在廠商方面,不僅有傳統汽車音響製造商如Alpine、Sony、Pioneer、JVC等日本汽車音響製造商及Blaupunkt德國音響製造商,更有日本Fujitsu子公司Eclipse車用DVD導航製造商及一些提供服務的廠商也參與合作。 
也由於消費者的使用習慣不斷在改變,過去十幾年來最普及的音樂儲存媒體-CD已因數位音樂的普及,逐漸被體積小、可攜式、儲存量大的MP3播放器而取代。目前汽車音響興起內建USB插槽來與MP3播放器作結合的風潮,相信USB插槽的介面將是日後汽車音響不可或缺的基本配備。

雖然汽車音響內建USB插槽的普遍性漸增,但是大部分的駕駛朋友還是鮮少使用USB插槽來連接USB大拇哥或是 USB MP3 Player來聆聽音樂。原因是汽車音響的USB插槽相容性不佳,常常使用者興高采烈拿了MP3播放器到車上連接USB插槽後,汽車音響卻一點反應都沒有,完全無法辨識MP3播放器;或是好不容易找到汽車音響可以抓到的MP3播放器,音樂讀取的時候卻發生問題。導致即使汽車音響配備了USB插槽,使用者卻是在操作使用上問題重重而最後興趣缺缺,還是以CD/DVD Player來聽音樂。

超過30%的車用音響與MP3 Player有相互連結的問題

MP3 Player與車用音響連接後,有些功能無法正常使用

圖二  常見的汽車音響與多媒體裝置間的連接問題

車用音響與多媒體裝置的統一標準

許多MP3廠商與汽車音響製造商已經注意到了這樣的問題,也了解要達到真正的4C世界,數位產品和車用產品間的相容性問題便須要克服。讓開車族可以享受隨插即用的音樂環境或許也能進一步的刺激MP3 Player等可攜式影音產品的銷量或市占比率。

Microsoft便要求汽車音響的製造商,在產品製造時需依照其所訂定的標準,讓其推出的 Zune MP3 Player能順利的跟汽車音響連結運作。此一規範稱為ZCCP(Zune Connectivity Certification Program)。在今年CES展會及其他音響展覽中,Microsoft皆展示了此一認證計劃的概念和成果。依據ZCCP的規範,首先 Microsoft會要求音響廠商依據其所規範的規格界面開發產品並取得憑證(Certificate),接著便會透過三個步驟來驗證此憑證的正確性,這個動作則稱為Hand Shake,如果音響無法通過憑證的驗證,則表示音響與Zune MP3 Player是無法順利連結的。在通過第一步的確認後,還需要驗證Audio, Source Switching, Power, Disconnect, Content Enumeration 和Stress的功能運作,才算測試通過。

在微軟的推波助燃下,Zune MP3 Player與汽車音響間的統一平台有了測試的方向和標準,但其他品牌或是其他類型的Media Player要如何確保可與汽車音響連結,則還需進一步的規範。

如何透過測試確保產品的互通?

為了提升車用音響與其他數位多媒體產品之間的互容性,測試實驗室百佳泰與Microsoft合作,針對了MP3 Player, Mobile Phone, Stereo和車用音響的連接界面以及通訊協定訂定了一個測試方案(Allion Connect),以期能推動一個統一的標準。

圖三  Allion Connect的測試概念 

測試範圍涵蓋以下:

  • 電氣特性測試(Electrical Test)
    1. 壓降測試(Drop Test)。以USB embedded Host而言,是將所有USB連接埠插滿USB裝置後,量測DUT在USB裝置滿載下的電壓壓降值。壓降值必須小於500毫伏 (500mV)。
    2. 訊號信號品質(Signal quality)量測。訊號品質包含眼圖測試 (Eye-diagram)、信號速率、封包結束寬度(EOP width)、交叉電壓範圍(Crossover voltage range)、成對的JK抖動(Paired JK jitter range)、成對的KJ抖動(Paired KJ jitter range)、連續資料串的抖動(Consecutive jitter range)與上升及下降時間等。


USB Signal waveform data訊號波形測試結果 (圖片來源:百佳泰)


USB Signal Eye測試結果 (圖片來源:百佳泰)

  • 通訊協定測試(Protocol Test)
    規格書初期定義汽車音響與USB MP3 Player必須支援媒體傳輸協定(Media Transfer Protocol, MTP),而MTP是微軟以PTP (Picture Transfer Protocol) 為基礎開發出來媒體傳輸協定,期望能與Apple iPod產品匹敵。Allion開發了完整的測試工具用以來驗證MTP protocol這部份是否按規格書來設計。
  • Enumeration Test
    模擬真實的使用情境,透過以下各種不同的方式連接USB MP3 Player到汽車音響,汽車音響必須能正確偵測到USB MP3 Player並且播放音樂。
    1. 將汽車音響的輸入源切換至USB模式,再將USB MP3 Player連接到汽車音響。
    2. 當汽車音響正在使用CD, AUX, Radio或其他輸入源時,將USB MP3 Player接到汽車音響。
    3. 當汽車音響關機的情況下將USB MP3 Player接到汽車音響。
    4. USB MP3 Player 已連接上汽車音響,播放音樂中將USB MP3 Player移除,再將USB MP3 Player連接到汽車音響。
    5. 汽車尚未啟動前先將USB MP3 Player接到汽車音響,之後再啟動汽車與音響。
    6.USB MP3 Player 已連接上汽車音響,將汽車引擎關閉,之後再啟動汽車與音響。
    7. USB MP3 Player 已連接上汽車音響,將汽車音響關機,之後再啟動汽車音響。
  • 音樂播放測試Audio Playback Test
    汽車音響需支援MP3和WMA這兩種音樂格式,並且可以正常播放。對於讀取到有保護的音樂格式,當汽車音響不支援的時候必須顯示出適當的訊息讓使用者可以了解。
  • 輸入源切換測試Source Switch Test
    汽車音響在播放USB MP3 Player時切換到其他的輸入源,比如說AM/FM、CD/DVD、iPod,汽車音響必須可以再切回到USB MP3 Player並且正常播放音樂。
  • 穩定度測試Stress Test

    汽車音響必須可以連續播放音樂24小時,不能出現當機等不正常的狀況

未來,隨著USB儲存裝置與USB MP3 Player的普及,USB插槽成為未來汽車音響的標準配備,已成為必然的趨勢,在音響開發的初期便導入統一的介面平台和標準的測試步驟,才能讓消費者真正享受到車用電子產品所帶來的便捷以及隨插即用(plug-n-play)的娛樂享受。

USB-IF電池充電規格與測試

USB-IF-Battery_clip_image002 隸屬USB-IF下的Battery Charging 工作小組(主要參加者多為手機相關廠商,如Nokia, Qualcomm, Motorola, 中國大陸TMC…等),歷經多年的討論,即將推出最新版(V1.1)的「電池充電規格」,此規格主要在製定透過USB介面充電的裝置與提供透過USB介面充電的設備(如系統、充電座)間的規範,特別是把USB標準的供電量從500mA提升到1.5A的最大可能,企圖統一目前混亂的局面(各國都有自己訂定的規格),也避免使用者因為透過USB介面充電而遭遇問題。(左圖一:USB介面專用充電器)

 

此外該電池充電規格還允許PC和集線器提供更高等級的電流,因而能夠縮短所連接可攜式設備(Portable Device)的充電時間。就如同USB-IF總裁Jeff Ravencraft所說的: 該電池充電規格允許多種可攜式設備透過USB埠或標準的充電器進行充電,因而無需為不同的設備攜帶多個充電器。

重點項目

V1.1的電池供電規格中定義了四個新的品項:智慧充電器(Dedicate Charger)、可支持智慧充電的系統(Charging Host)、能透過 USB充電的設備(Portable Charging Device)與新定義的多功能USB介面規範(Accessory Charger Adapter)。

規格中定義了一種機制,使可攜式設備能夠檢測到它們是連接到壁式充電器、大電流主機、集線器,或是連接到常規的主機或集線器。若可攜式設備連接到壁式充電器、大電流主機或集線器,則該設備可以即刻汲取大於500mA的電流。若可攜式設備連接到一台PC或集線器上,則按照USB 2.0規格的要求,需要將該設備的電流限制為2.5mA、100mA或500mA。

此一規格也製定了可攜式設備如何判斷供電裝置的方法,在符合USB規格的情況下,允許周邊裝置透過USB界面,安全的充電並使用裝置。而且也製定了可攜式設備在哪些情況下可以使用多大的電流等規範,讓系統廠商有規則可循。例如可攜式設備可以再符合特定條件下,使用100mA的電流來進行不限時間的充電動作等等,因尋此一規範,就算是不小心插入到一般系統的USB界面,也不會造成損傷。另外透過監控D+ 與 D-兩根主要訊號線的電壓與電流變化,Portable Device也能夠判斷目前連接的設備是一般系統的USB界面、專用充電器或是具充電功能的USB界面。

圖二︰Dedicate Charger的辨識機制
USB-IF-Battery_clip_image004

相關的測試規範

因各國大多沒有對USB界面的充電器訂定特別的測試,而為了統一手機等可攜式設備的充電器規格,中國自2007年起,規定所有的可攜式設備須提供透過USB界面充電的功能,並進一步規範USB介面充電器的性能。至於USB-IF則尚未公佈正式的測試規範,草擬的相關文件則是USB Charging Port V0.1與ACA V0.6.,其測試概要分為參數測試和智慧充電器判別機制測試。
參數測試 :

  1. 規定的電壓、電流、電阻、電容和時間
  2. 最大充電電流為1.8A,最大輸出電流為1.5A(充電器)與0.5A(系統)
  3. 產品標準的最大電流需以輸出電壓為3.6V時測量到的電流為準,允許+50%的誤差

智慧充電器判別機制測試 :

  1. 目前的規範利用D+和D-信號線做為判別的依據

針對USB-IF訂定的四種產品項目,除了智慧充電器(Dedicated Charger)只需做部分修改就可符合協會的規範外,能符合規範的其他類型產品目前還未上市。
而USB-IF所訂定的「電池充電規格」與中國大陸所製訂的規格最大不同處便在於其所支援的品項。

項目 USB-IF規範 中國YDT1591-2006
定義品項

Dedicated Charger、Charging Host、Portable Charging Device、Accessory Charger Adapter

Dedicated Charger
輸出電壓 DC :4.75V-5.25V DC :4.75V-5.25V
輸出電流

500-1500mA

300-1800mA
D+ / D- 處理 D+和D-短接 D+和D-短接
輸出電壓與輸出電流之間關係 有詳細的定義和規範 需要符合給出的輸出電壓和電流關係圖
界面 USB A / Micro USB AB USB A
設備判別機制 對判別機制和要求有詳細的定義和規範。 “當手機測檢測到鏈接的供電界面中D+和D- 處於短接狀態時,表明所連接的裝置為本標準定義的充電器。否則表明所連接的裝置不屬於本標準定義的充電器,在此情況下手持機側應啟動限流措施,吸收電流不大於500mA”

雖然市面上已經出現部分宣稱符合「電池充電規格」的電源管理晶片,不過目前USB-IF還沒有開始進行認證測試,國內除了測試實驗室百佳泰等少數長期參與「電池充電規格」討論與訂定的廠商外,有許多廠商甚至還不知道有這份規格的存在。 而針對現有的USB-IF測試規範,百佳泰也已協助了充電器廠商完成測試。利用百佳泰自己開發的PDET測試製具,量測包括輸出電壓、過衝電壓、短路恢復時間、相關電組和電容以及輸出電流等測試內容。並且正向USB-IF提案相關的測試規範。

圖三:百佳泰開發的PDET測試製具
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圖四: USB充電設備的列舉流程
USB-IF-Battery_clip_image008

現有電池充電規格待改善之處

V1.1的電池供電規格的規格書雖然可以提供較大電流的充電需求,但基於要相容於舊有的USB裝置,並沒有大幅改正USB裝置描述元的部份,特別是最大電流(Max Power)、HUB描述元等,硬體上雖然可以透過機制來判斷是否要進入”大電流”狀態,但對作業系統而言,並沒有辦法取得資訊或控制過程,所以目前已有由微軟所主導的新版規格針對此點在討論。新版規格書主要是針對韌體與軟體的部分,希望作業系統可以探知”充電”的過程與狀態,例如預計充電時間,電流使用狀態,電流分配,過電流警示等。相信有了這些突破,在不久的將來,支援USB充電的系統將可以扮演一個快速又聰明的“充電站”。