附图说明
图1是根据本发明示例性实施方式的便携式通信设备的分解侧视图的框图;
图2是根据本发明的示例性实施方式、连接于便携式设备组件的附件模块的侧视图的框图;
图3是根据本发明示例性实施方式的便携式通信设备的示例性的透视图;
图4是根据本发明示例性实施方式的附件模块的示例性的透视图;
图5是根据本发明示例性实施方式的附件接口应用的框图;
图6是根据本发明示例性实施方式的通信帧平台的框图;
图7是根据本发明的示例性实施方式的在其中附件设备包含传感器的附件模块的框图;
图8是根据本发明的示例性实施方式的在其中附件设备包含音乐播放器的附件模块的框图;
图9是根据本发明的示例性实施方式的在其中附件设备中包含GPS(全球定位卫星)接收机的附件模块的框图;
图10是根据本发明的示例性实施方式的在其中附件设备中包含用户接口的附件模块的框图;
图11是根据本发明的示例性实施方式的在其中附件设备中包含存储器驱动接口的附件模块的框图;
图12是根据本发明的示例性实施方式的、用于对在便携式设备组件中实现的附件模块进行管理的方法的流程图;以及
图13是用于实现初始化过程的示例性方法的流程图。
具体实施方式
根据本发明的便携式通信设备和系统包括用户可互换的附件模块,该模块允许不同的附件与便携式通信设备组件一起使用。当将附件模块安装于便携式通信设备组件上时,每个附件模块都形成便携式通信设备。在示例性的实施方式中,附件模块包括电池、附件设备和模块接口,该模块接口配置以将附件设备连接于便携式通信设备组件中的设备电路。通过连接附件模块,便携式通信设备的功能性得以扩展。因此,大量的附件模块可与单一的便携式通信设备组件一起使用,以形成具有不同能力的便携式通信设备。在示例性的实施方式中,由于附件模块在电池模块内实现,因此,可通过互换电池模块而改变便携式通信设备的功能性。
图1和图2是根据本发明示例性实施方式的便携式通信设备100的侧视图的框图,其中,图1是分解的侧视图,图2是连接于便携式设备组件104的附件模块102的侧视图。图1和图2的方框一般性地表示便携式设备组件104和附件模块102的示例性的相对配置,而不必表示所示组件的全部相对大小或位置。当附件模块102被附接上时,设备组件104和每个附件模块102形成便携式通信设备100。通过附接上所选的附件模块102,使便携式通信设备100的功能性得以扩展。如下文进一步详细描述,附件模块102可包括具有传感器、照相机、IC(集成电路)、存储设备、音乐播放器、多媒体播放器以及多种其它任何的电子和机械机构的模块。
便携式设备组件104包括有利于通信和其它功能的电子和机械组件。在示例性的实施方式中,便携式设备组件104除了包括塑料壳体106、印刷电路板、天线、电子电路和其它组件之外,还包括输入和输出设备,例如显示器、键区、按钮和扬声器。设备电路108包括处理器124和RF(射频)通信电路,以及用于实现除了RF通信之外的其它功能的硬件、软件和/或固件。连接于设备电路108的组件接口110与附件模块102的模块接口112相接合,以根据接口标准116在设备电路108和附件设备114之间形成一个或多个电连接。模块接口112和组件接口110形成连接接口122。多种机械和电子配置以及任意物理层协议和通信层协议都可用于实现模块接口112、组件接口110和接口标准116。如下文进一步详细描述,在示例性实施方式中使用对便携式通信设备进行测试和编程的连接焊点(connection pad)来形成组件接口110。因而,在示例性的实施方式中,也可使用用于其它目的的硬件、软件和/或固件来形成连接接口。在某些实施方式中,连接接口122可为例如RF、红外或蓝牙连接的无线接口。
附件模块102包括模块壳体118,其至少部分地包围附件设备114。在示例性的实施方式中,模块壳体118还起到电池隔室门的作用。尽管电池120是附件模块102的一部分,但是,在某些情况下,也可将电池120插入与附件模块102分开的便携式设备组件104中。因此,在示例性的实施方式中,用户通过选择或附接包含期望的附件功能的电池模块而添加或改变附件设备114。例如,当期望照相机电话的功能时,用户可用照相机电池模块替换标准电池模块。
附件设备114包括用于实现附件功能的硬件、软件和/或固件的任意组合,所述附件功能例如感应数据、接收用户输入、提供用户输出、呈现信息、存储信息或处理信息。附件设备114实现除了由便携式设备组件104的设备电路108实现的标准通信功能之外的功能。附件设备可为传感设备,例如照相机、温度传感器、辐射传感器、运动传感器(例如陀螺仪)、空中粒子探测器、铸模探测器(mold detector)、烟雾探测器或射频探测器。此外,附件设备可为是实现特定用户功能的电子设备,例如音乐播放器、多媒体播放器、存储设备或GPS接收机。
如下进一步详细描述,在处理器122上运行的附件接口应用有利于命令、控制和信号在便携式设备组件104和附件模块102之间的交换。处理器12是具有足够的处理能力以实现本文描述的任务的任何处理器、控制器、微处理器、计算机或计算设备,在此示例性的实施方式中,其为有利于实现便携式通信设备100的额外功能的、便携式设备组件的主处理器。
图3和图4分别示出了根据本发明示例性实施方式的便携式设备组件104和附件模块102的透视图。便携式设备组件104可具有多种任意的配置、形状或大小。在示例性的实施方式中,当将附件模块固定于便携式设备组件104上以形成便携式通信设备100时,便携式设备组件的内表面302与附件模块102的内表面402相面对。图3和图4中的视图示出了具有相互面对的内表面302、402的便携式设备组件104和附件模块102。固定机构允许附件模块102可拆除地附接于便携式通信设备100。在示例性的实施方式中,附件模块102上的多个固定凸片容纳在便携式设备组件104中的多个对应的开口304中,以形成固定机构。根据便携式通信设备100的特定设计和配置,也可使用其它类型的固定机构。
当附件模块102固定于便携式设备组件104时,两个电池触点
形成到电池端子406的电连接。在示例性的实施方式中,组件接口110是包括32个电接触焊点308的机械接口,电接触焊点308排列为两行,每行16个。电接触焊点308连接与处理器122和设备电路108的其它组件的输入和输出端口。组件接口110可具有任意的配置、物理特性或连接数量。如上所述,组件接口110可为无线接口,例如红外、蓝牙或其它RF接口。尽管对于某些情况而言,单一的连接就足够了,但是,在示例性的实施方式中,组件接口110包括至少7个连接,以支持用于特定组件模块的数据、支持控制和设备ID传感信号。示例性的管脚配置包括用于正负发送和接收信号、信号地、设备标识、时钟信号(即,+TXData、-TXData、+RXData、-RXData、GND和CLK)。在示例性实施方式中,用于附件设备的电源和地从电池获得。在某些情况下,电源可从便携式设备组件104获得。将电连接焊点308配置为当附件模块102固定于便携式设备组件时,其与装有弹簧的管脚408(例如弹簧单高跷管脚(pogo pin))相接合。连接焊点308连接于处理器122或便携式通信设备内的其它电路的输入或输出端口,这些端口可根据任何的接口标准工作,所述接口标准例如GPIO(通用输入输出)和/或UART(通用异步收发机)接口。在示例性实施方式中,每种附件模块102上的连接器408(弹簧单高跷管脚)的配置不必相同。例如,每个附件模块上的设备ID传感管脚可位于相同的位置,但是,不同类型的附件模块102上用于+TXData、-TXData、+RXData和-RXData信号的管脚可位于不同的位置。在示例性的实施方式中红,使用USB(通用串行总线)协议在附件设备114和设备电路108中传输信号。也可使用例如安全数字I/O的其它标准协议。此外,在某些情况下,可根据非标准或专用协议传输信号。尽管可使用并口协议,但是,在大多数情况下,串口协议使更高带宽的连接具有更少的连接线。
图5是根据本发明的示例性实施方式的在处理器122上运行的附件界面应用程序500的框图。应用程序500是可执行的软件代码,其生成、发射、接收并译码数据、控制和命令信号,以控制附件设备114。附件接口应用程序包括至少一个附件驱动502,其使得能够在附件接口应用程序500和附件设备114之间进行通信。因此,附件驱动502包括对应于特定的附件设备模块102的命令、控制和数据处理信息。附件驱动502相当于附件接口应用程序的一般命令和附件模块102所需的专用命令之间的翻译器。附件驱动是使应用程序500能成功地与附件模块通信的任何代码或指令集。适当的附件驱动的实施例包括子程序、插入式软件模块以及小程序。在示例性的实施方式中,附件接口应用程序实现为Java应用程序,且附件驱动502为Java小程序。
可使用多种技术将附件驱动502加载到便携式设备组件中。某些适当的实施例包括,在制造过程中,当用户启动时、或响应于检测到新的附件设备已连接但不为当前的附件驱动502所支持而自动地将附件驱动存储到便携式设备组件内的非易失性存储器中。可通过便携式通信设备组件104上的电连接器或通过无线通信信道加载附件驱动502。
在示例性实施方式中,附件驱动502存储在附件模块102的存储器中,并且在组件模块初次连接并初始化时,被加载到便携式设备组件中。如下进一步详细描述,应用程序500确定基于通过连接界面接收的数据识别附件模块,并确定适当的附件驱动502是否可用。如果附件驱动502还未加载,则将其从附件设备存储器传递至便携式设备组件104的存储器。
图6是根据本发明示例性实施方式的数据帧600和控制帧601的框图。如上所述,大量的协议可用于在附件设备和设备电路之间交换通信信号。因此,根据特定的实施,可将参照图6所述的示例性协议修改或替换为其它适当的协议。使用数据帧600通过接口标准116交换数据信号,使用控制帧601交换控制和命令信号。数据帧600和控制帧601都包括帧头602、流ID 604、优先级标识符606、数据包数量指示符608以及CRC(循环冗余码校验)614。数据帧600内的有效载荷包括数据包编号标识符610和数据612。帧头602是4位报头,其指示帧600、601的开始,以及该帧是控制帧601还是数据帧600。
流ID 604是4为标识符,其指示该流属于哪个数据或控制信息。通常,流ID允许在不同时间传送的一组帧相互关联,以形成单一的连续系列数据或“流”。具有相同的流ID 604的不同帧属于相同的流。因此,单一的流可具有多个交叉存取系列的帧数据或相同类型的控制信息。具有给定的流ID的全部帧必定为相同的帧类型。在示例性实施方式中,每个流都包括控制面和数据面。
优先级指示符606是4位标识符,其指示帧的优先级,并有利于QOS/LOS优先级管理。数据包数量指示符610限定有效载荷的总字节长度。在指示了总长度的示例性实施方式中,有效载荷帧是可变长度帧。在有效载荷数据包中,滚动的8位数据包报头用于使应用能在传送交叉存取的流的情况下,以适当的顺序重组数据包。在示例性的实施方式中,在便携式通信设备组件上运行的应用仅需通过否定的应答来请求丢失的数据包。从而,未确认正确收到了有效载荷数据包,而仅标识了丢失的数据包。CRC 614是使帧完整性最大化的16位CRC。当帧不需要完整到字节边界的终端时,示例性的数据帧600包括填充位。在某些情况下,也可使用数据流中的其它字段。
控制帧601可传送命令或响应,并包括控制字段616和命令字段618,其中命令字段可包含真/假指示符、数字数据、文本数据或开/关指示符。控制字段616指示基本功能,命令字段618则包括关于如何处理该功能的指令。例如,对于LIST(列表)控制请求,命令为列表类型或对象。响应可为LIST控制响应,命令字段将包含与根据请求而发送的期望的命令代码相对应的数据。
图7是根据本发明示例性实施方式的附件模块102的框图,其中附件设备114包含传感器700。传感器700可为将物理条件转换为信号的任何传感设备。传感器700的实施例包括温度传感器、辐射传感器、光学传感器、麦克风、运动传感器、磁性传感器、定向传感器(例如电子罗盘)、烟雾探测器、铸模探测器以及一氧化碳探测器。
传感器700连接于接口电路702,接口电路702包括用于与设备电路108通信的硬件、软件和/或固件的任何组合。接口电路702可为驱动器芯片,例如配置以对设备电路108内的处理器进行访问并与之通信的IC(集成电路)。接口电路302根据接口标准116与设备电路108进行通信,以发送和接收命令、控制信号和数据。
在便携式通信设备100的操作过程中,传感器700将物理状态、条件或特性转化为模拟或数字表示。接口电路302接收该表示,在必要时对其进行处理,并通过模块接口112将其提供给设备电路。在示例性实施方式中,附件模块102中的电池120向附件设备114供电。附件设备114可包括其它组件、电路或特征。例如,在某些情况下,可包括电源滤波器或电路保护电路。
当附件模块102固定于便携式设备组件时,附件接口应用程序执行初始化过程。当检测到附件模块的附接电源时,将时钟信号设置为激活。附件模块中的接口电路使用时钟信号与处理器124同步,并发送命令帧691,命令帧691的控制字段616中具有设备标识符,以及在命令字段618中具有设备能力描述符。基于接收的信息,附件接口应用确认加载了适当的驱动,并加载适当的附件驱动502。停用时钟信号,以将附件设备置于休眠模式。当附件设备将被使用时,激活时钟信号,并将控制帧601发送至附件设备,以控制该设备。对传感数据进行处理,形成为数据包和帧,并通过连接接口120将其发送至附件接口应用。附件接口应用接收并译码该数据,并将其转发至在处理器上运行的适当的其它应用。
图8是根据本发明示例性实施方式的附件模块102的框图,其中附件设备114包含音乐播放器800。具有音乐播放器800的附件模块如上文参照图7所述地进行初始化。音乐播放器800至少包括配置以将存储的音频文件转化为模拟信号的音频处理器802。在示例性的实施方式中,音乐播放器800包括音频处理器802、存储设备804和音频电路804。音频处理器802是配置以将例如MP3或WMA文件的音频文件转化为模拟音频信号的硬件、软件和/或固件的任何组合。在音频插孔808上提供音频信号之前,由音频电路对音频信号进行放大或其它处理。可将耳机或外部扬声器插入音频插孔808中。在某些实施方式中,可将音频信号路由返回便携式设备组件,并通过便携式设备组件上的扬声器或音频插孔提供该音频信号。
图9是根据本发明示例性实施方式的附件模块102的框图,其中附件设备114包含GPS(全球定位卫星)接收机900。将附件模块102固定于便携式设备组件上之后,对附件模块102如上文参照图7所述地进行初始化。GPS接收机900对接收自卫星的信号进行处理,以得到定位信息。将定位信息形成为数据帧内的数据包,并通过接口连接120将其传递至附件接口应用。附件接口应用对帧进行译码,并向处理器124上运行的适当的应用提供定位信息。
图10是根据本发明示例性实施方式的附件模块102的框图,其中附件设备114包含用户接口1000。将附件模块102固定于便携式设备组件上之后,对附件模块102如上文参照图7所述地进行初始化。用户接口可包括输入设备,例如光学传感器、指纹阅读器、键区、键盘、操纵杆、触控板或麦克风。在示例性的实施方式中,根据不同的用户接口,通过连接接口120交换的信号可包括用于通过输出设备表示的输出数据,或可包括由用户输入到输入设备中的输入数据。
图11是根据本发明示例性实施方式的附件模块102的框图,其中附件设备114包含外部存储驱动1100。将附件模块102固定于便携式设备组件上之后,对附件模块102如上文参照图7所述地进行初始化。存储驱动1100配置以对外部存储媒介,例如存储卡、存储盘或闪存设备,进行读写。因此,可将便携式设备组件内的文件和数据传送给外部存储媒介,或从外部存储媒介获取文件和数据。
图12是根据本发明的示例性实施方式的在其中用于对在便携式设备组件中实现的附件模块102进行管理的方法的流程图。步骤1202、1204和1206可以不同于图12所示的顺序执行。例如,步骤1204可在步骤1206之后执行,或与之同时执行。
在步骤1202,执行初始化过程。在示例性的实施方式中,在附件应用之间启动通信,识别附件模块的类型,并加载或验证适当的附件驱动。下文中将参照图13介绍用于实现步骤1202的示例性技术。
在步骤1204,通过连接接口将控制信号传送至附件模块。在示例性的实施方式中,通过模块接口与组件接口之间的连接,根据接口标准生成并传送一个或多个控制帧。
在步骤1206,通过连接接口与附件模块进行数据信号的交换。在示例性的实施方式中,从附件模块接收一个或多个数据帧600,其中附件设备包括传感器或输入设备,或者向附件模块提供数据的其它设备。当附件设备为例如可视显示器或扬声器的输出设备时,通过连接接口将一个或多个数据帧传送至附件模块的接口电路。
图13是根据本发明的示例性实施方式、用于实现初始化过程的方法的流程图。因此,步骤1302-1312提供了用于实现图2的步骤1202的示例性方法。在示例性实施方式中,该方法通过执行处理器124上的软件代码而实现。
在步骤1302,检测附件模块与便携式设备组件的连接。在示例性的实施方式中,响应于未能通过电池ID管脚检测到有效的电池标识符,向附件模块的CLK管脚提供时钟信号。将时钟信号提供至附件模块的接口电路,以进行初始化并发送包括设备ID(Device ID,设备标识符)的命令帧。当接收到设备ID之后,附件应用确定有效的附件模块与便携式设备组件是相连的。
在步骤1304,识别附件模块类型。在示例性的实施方式中,设备ID用于确定设备类别或连接于便携式设备组件的具体设备。设备ID还用于识别对应于附件模块的附件驱动。
在步骤1306,确定是否加载了附件驱动。如果加载了附件驱动,该方法则进入步骤1204。否则,该方法进入步骤1308,在步骤1308中,确定附件驱动是否本地存储。
在步骤1308,在便携式设备组件内的存储器中搜索在步骤1304中识别的附件驱动。如果发现了附件驱动,则在步骤1312加载该附件驱动。如果附件驱动未本地存储,该方法则进入步骤1310。
在步骤1310,获取附件驱动。在示例性的实施方式中,从附件模块的存储器704中获取附件驱动。将加载驱动命令帧发送到接口电路,并使用数据帧将附件驱动从存储器704下载至便携式设备组件的存储器中。在某些情况下,可使用电缆或无线连接从个人电脑或其它外部设备下载附件驱动。此外,在其它情况下,可通过通信系统提供的无线信道下载附件设备。
在步骤1312,将附件驱动加载到附件接口应用500中。如上所述,在示例性实施方式中,附件接口应用是Java应用,且附件驱动是Java小程序。也可使用其它类型的驱动和接口应用。
因此,在示例性实施方式中,便携式通信设备系统包括便携式通信设备组件104和包括不同附件并实现不同功能的多个附件模块102、302。用户选择具有适当功能性的附件模块以扩展便携式通信设备的能力。根据接口标准,通过附件模块和便携式设备组件直接按的接口连接对数据和控制信号进行交换。显然,根据以上教导,本领域普通技术人员将容易地想到本发明的其它实施方式和变形。以上描述是示例性而非限制性的。本发明仅受权利要求的限制,权利要求中包括了结合上述说明和附图的全部实施方式及修改。因此,本发明的范围不应参照以上描述确定,而是应该参照权利要求及其等同的全部范围而确定。