用于智能接觸陣列和層疊裝置的方法
【專利說明】用于智能接觸陣列和層疊裝置的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求下列美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán):2012年9月3日提交的題為“Magnetically and Electrically Coupled Devices” 的第 61/696，245 號美國臨時專利申請；2012 年 10 月 2 日提交的題為“Magnetically and Electrically Coupled Devices”的第61/708,730號美國臨時專利申請；2013年I月13日提交的題為“Magnetically andElectrically Coupled Devices” 的第 61/751，936 號美國臨時專利申請；2013 年 3 月 20日提交的題為“Method and Apparatus for Trusted Pairs and Private Networks” 的第61/803，494號美國臨時專利申請；2013年4月2日提交的題為“Protocol ConverterModule”的第61/807,609號美國臨時專利申請；2013年5月14日提交的題為“Snap OnModule Interface”的第61/823，071號美國臨時專利申請；2013年6月28日提交的題為“Magnetically Attached Chip Package”的第61/840，529號美國臨時專利申請；以及2013年7月9日提交的題為“Snap On Wearable Module”的第61/844，006號美國臨時專利申請，出于所有目的其全部公開內(nèi)容通過引用并入本文中。
【背景技術(shù)】
[0003]電子裝置可以使用線纜和連接器來連接。流行的串行數(shù)據(jù)接口的示例為雷電(THUNDERBOLT)，其傳輸速率能夠為10G比特/秒，并且可使用銅質(zhì)線纜和微型顯示端口(MINI DISPLAYP0RT)連接器獲得。
[0004]線纜和連接器各自具有顯著的制造成本。線纜和連接器還需要用戶將其與用戶的電子設(shè)備一起攜帶，以將其插入供使用以及使用后將其拔去。在某些應(yīng)用中，特別是在涉及移動裝置的應(yīng)用中，用戶可能更喜歡無需線纜和無需需要插拔的連接方案。因此，盡管在電子裝置方面取得了進(jìn)步，但是在本領(lǐng)域仍存在下述需要:該需要針對用于物理上對電子模塊和裝置進(jìn)行互聯(lián)的改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的實施例涉及包含接觸陣列的裝置和包括智能接口元件的接口。在一些實施例中，提供了包括接觸陣列的層疊(stacked)系統(tǒng)。此外，在一些實施例中還提供了與上述裝置、接口和系統(tǒng)相關(guān)的方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種裝置。該裝置包括:具有由附接區(qū)限定的附接面的裝置本體；以及設(shè)置在裝置本體中并且在耦接面處露出的接觸陣列。接觸陣列包括設(shè)置在耦接面上的一個或更多個磁體以及設(shè)置在耦接面上的多個端子。一個或更多個磁體和多個端子的邊界限定耦接區(qū)。附接區(qū)比耦接區(qū)大并且與耦接區(qū)不相關(guān)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種具有耦接的裝置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:第一裝置，該第一裝置包括設(shè)置在第一耦接面中的第一微控制器和第一接口元件，該第一耦接面具有第一附接區(qū)；以及第二裝置，該第二裝置包括設(shè)置在第二耦接面中的第二微控制器和第二接口元件，該第二耦接面具有第二附接區(qū)。第一接口元件和第二接口元件每個包括設(shè)置在各自的耦接面上的一個或更多個磁體以及設(shè)置在各自的耦接面上的多個端子。每個裝置的一個或更多個磁體和多個端子的邊界限定耦接區(qū)，耦接區(qū)也可以被稱為接觸區(qū)。第一附接區(qū)和第二附接區(qū)比耦接區(qū)大并且與耦接區(qū)不相關(guān)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，提供了一種用于連接電子裝置的方法。該方法包括提供具有第一接觸陣列的第一裝置，第一接觸陣列包括耦接力元件和多個端子。第一裝置具有與第一接觸陣列不相關(guān)的幾何結(jié)構(gòu)。該方法還包括提供具有第二接觸陣列的第二裝置，第二接觸陣列包括第二耦接力元件和第二多個端子。第二接觸陣列與第一接觸陣列匹配。該方法還包括:將具有第一接觸陣列的第一裝置和具有第二接觸陣列的第二裝置定位成接近對準(zhǔn)；將第一裝置和第二裝置耦接在一起用于作為組合系統(tǒng)操作使用；以及當(dāng)組合系統(tǒng)的操作已完成時將第一裝置和第二裝置去耦接。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種接觸陣列。該接觸陣列包括耦接力元件和多個端子。接觸陣列可以嵌入任何裝置的任何耦接表面中；該裝置的范圍可以涉及智能手表、智能電話、平板電腦、臺式計算機(jī)以及具有擴(kuò)展塢元件(docking element)的大型系統(tǒng)。親接力元件可以包括一個或更多個磁體、嵌入式電荷或機(jī)械互鎖件。在匹配的對的至少一方上的接觸陣列的端子優(yōu)選地具有機(jī)械順應(yīng)性。當(dāng)相對的接觸陣列耦接在一起時，端子優(yōu)選地適應(yīng)其之間的可用空間。接觸陣列可以通過由用戶的手指操控主機(jī)裝置以可熱插拔的方式進(jìn)行耦接和去耦接，并且提供了一種卡扣-解卡扣方法以分別用于耦接和去耦接。在統(tǒng)一的接口組件中智能接口元件包括微控制器和接觸陣列。
[0010]本發(fā)明的實施例包括一種裝置，該裝置具有定位在第一耦接面處的基板和與第一耦接面相對的第二耦接面。該裝置還包括設(shè)置在一個或更多個耦接面中的一個或更多個接觸陣列。每個接觸陣列包括安裝在基板中的一對或更多對磁體和多個端子。另外，在基板上安裝有微控制器芯片。相對于每個接觸陣列的二等分線，磁體優(yōu)選地配置為互補(bǔ)磁對稱(將會對其進(jìn)一步描述)，并且端子優(yōu)選地配置為反射對稱。為了不干擾裝置中的磁感傳感器或電子電路，每對磁體可以還配置有具有包括高導(dǎo)磁率材料的磁場約束裝置。每個端子可以具有機(jī)械順應(yīng)性并且是導(dǎo)電的。每個磁體或共有對(commoned pair)磁體可以用作具有高電流能力的電氣端子。磁體和端子可以延伸穿過裝置并且可在第一耦接面和第二耦接面兩者處操作。替選地，可以在第一耦接面和第二耦接面中的每個中設(shè)置獨(dú)立的一組磁體和端子?？梢栽谌我获罱用嫣幇惭b觸摸/顯示屏?；蹇梢园ň哂泄苄靖浇訁^(qū)和各個引線的引線框；微控制器芯片可以附接至管芯附接區(qū)，每個端子可以附接至相對應(yīng)的引線，并且接合線或互連元件可以從每個引線連接至微控制器的選擇的輸入/輸出焊盤?；暹€可以包括帶(tape)基板并且?guī)Щ蹇梢园ň埘啺凡牧??？梢栽诘谝获罱用婧偷诙罱用嬷腥我徽咛幓騼烧咛幐浇咏饘俨虿Ａ?，以?chuàng)建防潮阻擋物(barrier)。金屬箔或玻璃片中的開口可以根據(jù)接觸陣列或接觸陣列的元件的需要來設(shè)置。機(jī)械件可以從裝置的耦接面突出并且可以包括穩(wěn)定用(stabilizing element)元件。接觸陣列可以包括與相對的接觸陣列中的相對應(yīng)的突出元件匹配的凹部。微控制器可以包括處理器和耦接至處理器的存儲器，其中存儲器被編碼有指令，該指令可由處理器執(zhí)行以管理裝置特有操作以及與其他裝置的通信。
[0011]替選實施例涉及第一裝置與第二裝置之間的接口。該接口包括定位在第一耦接裝置和第二耦接裝置中的每個的耦接面中的智能接口元件。每個智能接口元件包括定位在耦接面處的基板、安裝在基板中的一對或更多對的磁體、安裝在基板中的多個端子、以及安裝在基板上的微控制器。相對于每個智能接口元件的二等分線，每對磁體優(yōu)選地配置為互補(bǔ)磁對稱(將會對其進(jìn)一步描述)。相對于同一二等分線，端子優(yōu)選地配置為反射對稱。在接口處的相對的磁體可以通過將用戶的手指施加于第一裝置和第二裝置并且分別采用卡扣或解卡扣動作來耦接或去耦接。當(dāng)進(jìn)行了耦接時，第一裝置與第二裝置之間的脫離力可以在0.1鎊至4.0鎊的范圍內(nèi)，其為用戶的手指可以容易控制的力。第一裝置和第二裝置的耦接和去耦接各自優(yōu)選地為可熱插拔的；這些動作無需在斷電程序之后進(jìn)行。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于連接電子裝置的方法。第一裝置具有第一接觸陣列，第一接觸陣列包括耦接力元件和多個端子。第二裝置具有與第一接觸陣列匹配的第二接觸陣列。匹配的接觸陣列提供相對應(yīng)的耦接力元件和相對的端子，當(dāng)相對應(yīng)的耦接力元件彼此相對時可以實現(xiàn)對準(zhǔn)和耦接，而相對的端子被配置成進(jìn)行良好電接觸并且支持高速數(shù)據(jù)傳輸。接觸陣列可以支持例如50Mbps至500Mbps或更大的串行傳輸速率。
[0013]另外，相對的磁體之間的電連接可以支持例如I安培至10安培的電流。將第一耦接裝置和第二耦接裝置定位成第一接觸陣列和第二接觸陣列接近對準(zhǔn)，因此，第一裝置和第二裝置卡扣在一起以將它們耦接作為組合系統(tǒng)使用?？梢詫⒌谝谎b置和第二裝置解卡扣以將它們?nèi)ヱ罱?。耦接力元件可以包括以下中至少之?一個或更多個磁體、嵌入式電荷或機(jī)械互鎖件。解卡扣步驟可以還包括:將第一裝置握持在第一只手的拇指與手指之間；將第二裝置抓握在第二只手的拇指與手指之間；以及相對于第一裝置來操控第二裝置直到這些裝置被去耦接為止。當(dāng)?shù)谝唤佑|陣列和第二接觸陣列的耦接已成功完成時，可以生成成功聲音序列，以及當(dāng)?shù)谝唤佑|陣列和第二接觸陣列已去耦接時，可以生成不同的第二聲音序列。耦接和去耦接事件中的每個優(yōu)選為可熱插拔的，其中，耦接和去耦接可以在不需要用戶自身關(guān)注例如電源關(guān)斷程序的情況下由用戶自發(fā)執(zhí)行。
[0014]如本文中所述，本發(fā)明可以使得能夠進(jìn)行“普適連接(ubiquitousconnectivity)”。普適連接可以包括以下多類電子裝置:該多類電子裝置配置成經(jīng)由包括在裝置中的標(biāo)準(zhǔn)化接觸陣列或智能嵌入式接觸模塊便利地彼此連接和通信。作為非限制性示例，這樣連接的裝置的種類可以包括智能手表裝置、智能電話裝置、平板電腦裝置、臺式計算機(jī)裝置、汽車儀表盤、電視機(jī)、銀行終端以及擴(kuò)展塢裝置。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種電子系統(tǒng)。該電子系統(tǒng)包括可操作為提供第一功能性的電子裝置。該電子裝置的邊界限定裝置區(qū)，并且該電子裝置包括處理器、設(shè)置在該電子裝置的耦接面上的一個或更多個耦接力元件以及設(shè)置在耦接面上的多個端子。一個或更多個耦接力元件和多個端子的邊界限定耦接區(qū)。該電子系統(tǒng)還包括一個或更多個葉片，一個或更多個葉片中至少之一在具有葉片區(qū)的葉片裝置面處耦接至該電子裝置。一個或更多個葉片中的每一個包括微控制器、與該電子裝置的一個或更多個耦接力元件匹配的一個或更多個葉片耦接力元件、以及與該電子裝置的多個端子匹配的多個葉片端子。一個或更多個葉片耦接力元件和多個葉片端子的邊界限定耦接區(qū)。裝置區(qū)和葉片區(qū)與耦接區(qū)不相關(guān)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用戶配套裝置。該用戶配套(compan1n)裝置包括基本單元，該基本單元包括電池和通信單元。該用戶配套裝置還包括:耦接至基本單元并且包括移動支付單元的第一葉片和耦接至第一葉片并且包括電子鑰匙單元的第二葉片。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，提供了一種實施用例的方法。該方法包括將用例與能夠由用戶使用或接入并且能夠提供多個可層疊葉片的多個裝置中的每個裝置相關(guān)聯(lián)，多個可層疊葉片中的每個可層疊葉片提供標(biāo)準(zhǔn)物理接口并且配置成實施與多個裝置中的每個裝置相關(guān)聯(lián)的用例的解決方案。該方法還包括對多個可層疊葉片進(jìn)行層疊以形成互連疊層。多個可層疊葉片中的每個可層疊葉片使用標(biāo)準(zhǔn)物理接口進(jìn)行耦接。該方法還包括執(zhí)行對應(yīng)于第一用例的第一目的和執(zhí)行對應(yīng)于第二用例的第二目的。
[0018]本發(fā)明的另一實施例涉及電子系統(tǒng)。該電子系統(tǒng)包括葉片疊層，并且每個葉片包括耦接面中的接口模塊。該接口模塊包括基板、耦接力元件、多個端子和微控制器。耦接力元件可以包括以下中至少之一:磁體、電荷區(qū)或機(jī)械互鎖件。一個葉片可以是頂部葉片并且包括觸摸/顯示屏。一個葉片可以是底部葉片并且包括擴(kuò)展塢裝置的元件。葉片可以包括第二耦接面和第二耦接面中的第二接口模塊。擴(kuò)展塢裝置的元件可以附接至帶，帶附接至用戶的手腕。微控制器包括處理器和耦接至處理器的存儲器，其中存儲器被編碼有指令，該指令可由處理器執(zhí)行以管理該葉片和其與疊層中的其他葉片的關(guān)系；這包括葉片之間的和葉片與疊層外部的裝置之間的通信。對葉片的管理可以還包括動態(tài)地重新配置為葉片疊層中的主或從。微控制器可以作為協(xié)議轉(zhuǎn)換器執(zhí)行，其中，多個端子的第一子組處的輸入信號被轉(zhuǎn)換為在多個端子的第二子組處的輸出信號，其中，輸出信號符合與輸入信號不同的協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)。作為示例，葉片可以包括電池或語音識別電路。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于用戶的配套裝置，并且該配套裝置包括可分離的硬件元件。第一硬件元件可以包括基本單元，作為示例，該基本單元包括電池和用于打電話和接電話、收發(fā)消息和電子郵件的設(shè)備。第二硬件元件可以包括能夠支付的電子錢包。第三硬件元件可以包括能夠解鎖并且打開車門、車庫門、房間的前門等的電子鑰匙。配套裝置還可以包括從硬件元件的集合中選擇的個性化硬件元件，并且該集合可以包括多種對于用戶潛在有用的功能或應(yīng)用。配套裝置可以是智能手表裝置樣式并且可以像用戶手腕上的手表一樣佩帶。一個或更多個所描述的硬件元件可以彼此結(jié)合，或可以與其他硬