智能连接器和关联的通信链路的制作方法_4

文档序号:8436144阅读:来源:国知局
26可在没有来自主机处理器(分别在主机系统104和124中)的干预的情况下操作,并且可分别控制主机系统104和124或者其一部分。
[0235]连接器106和126可打开/激活应用,返回状态/功率水平、连接参数、数据类型、关于连接的设备/系统的信息、内容信息、正被传送的数据的数量和类型,包括基于连接类型、链路管理、配额信息、信道控制等等的设备配置。
[0236](附图中)在连接器106和126周围示出的虚线矩形可简单地表示功能的“分区”,将连接器106和126分别与主机系统104和124相分离(区分)。在虚线矩形外部(象征性地)示出的天线可被认为在连接器106和126的功能块内,但可被布置在构成无接触连接器的通信芯片的内部或外部。
[0237](附图中)在连接器106和126周围示出的虚线矩形也可表示诸如塑料或丙烯酸的非传导屏障(外壳、包封等等,未示出),其分别包围连接器106和126或者整个设备102和122,如上面所描述的。
[0238]电气接口 108和128可包括通信端口 /信道来分别与主机系统104和124通信。主机系统104和124可具有其自己的处理器(未示出)。
[0239]处理器110和130可以是嵌入式微处理器、或微控制器、或状态机,可以运行用于连接的管理OS,可具有内置的认证/加密引擎。
[0240]处理器110和130单独地或者与本文给出的其它元件相组合地可被称为“用于管理连接(或通信链路)的装置”或者“用于监视(经过连接器并通过通信链路的)数据的装置”或者“用于(为主机系统)提供应用支持的装置”或者从本文记载的若干个功能描述中可明显看出的其变体。一般地,所有功能都可被宽泛地表征为“交互”(与链路的、与数据的、与主机的),并且各种元件及其组合可被称为“用于(与链路、数据、主机)交互的装置”。“交互”可包括监视链路、数据或主机,以及对链路、数据或主机的状态或状况作出反应,以及修改链路/数据/主机。例如,一个或多个元件可构成“用于确定连接的质量的装置”、或者“用于确定经过连接器(或通过链路)的数据的类型的装置”、或者“用于更改经过连接器的数据(或者修改该数据或对该数据进行附加)的装置”、或者“用于在主机系统中发起动作的装置”,等等。在一些情况中,这些交互中的一些可主要或仅仅由除了处理器110和130以外的元件(电气接口 108/128、存储器112/132、控制电路114/134、测量电器116/136、收发器118/138)执行。本文记载的元件可被认为是任何“用于执行”本文记载的任何功能的“装置”,无论是明确还是隐含描述的。在更广泛的意义上,连接器106、126能够执行本文描述的各种功能中的一个或多个(至少一个)。
[0241]存储器112和132可以是RAM(随机访问存储器)、NVRAM(非易失性RAM)等等,并且可包括包含配置、状态、许可、内容许可、用于认证/加密的密钥等等的寄存器。
[0242]控制电路114和134可分别包括任何能够进行如下操作的适当电路系统(可称为“用于……的装置”):监视链路的状态和/或在数据经过无接触连接器106或126的同时(“实时地”)主动对数据进行附加或改变数据。
[0243]测量电路116和136可包括能够观察(监视)连接状态/情形、连接类型和正被传输的数据的任何适当的电路系统。可包括传感器(未示出)来监视信号强度、周围环境状况,等等。信号噪声比可用作信号质量的指标。
[0244]收发器118和138可包括任何适用于如上面所描述的在电信号(用于主机系统)和电磁(EM)信号(用于无接触通信链路)之间转换的收发器(以及关联的换能器或天线)。收发器118和138可被称为“用于将电信号转换成电磁信号的装置”(及其变体),并且在下文更详细描述。连接器106或126中的一者或两者可具有两个(或更多个)收发器。具有两个(或更多个)收发器可支持反馈环、延时、变化、全双工操作以及同时建立第二通信链路(诸如用于与主机系统通信)。
[0245]示例性“数据流”可如下进行。源自主机系统104的数据(或者源自第一连接器106的数据)可由第一连接器106经由其收发器108被提供到通信链路150上。该数据经过(或通过)通信链路150。第二连接器128的收发器138从通信链路150接收的数据可被提供给主机系统124 (或者保持在第二连接器126中)。数据可在相反方向上流动,从主机系统124经由连接器126 (或者发源于连接器126处)到无接触链路150上再到连接器106,连接器106可将数据传递给主机系统104。连接器106和126可以是“无接触”连接器,并且通信链路150可以是“无接触”链路,如上面所描述的。
[0246]通信链路150可以是“无接触”链路,并且第一和第二连接器106和126可以是“无接触”连接器,如本文所描述的。本文公开的无接触连接器106和126与传统的机械连接器之间的差异可以是立即清楚可见的,并且可在本文中描述。连接器可被认为是主机系统的通信子系统。在这一点上,本文公开的无接触连接器106和126与诸如以太网(标准)控制器之类的控制器之间的差异可能不是立即清楚可见的,因为它们两者都可处理主机系统与通信链路之间的数据流。然而,本文公开的无接触连接器(或子系统)与示例性标准控制器之间的差别在于本文公开的无接触连接器既设置无接触通信链路又将数据从主机系统直接传送到无接触通信链路上,而没有(例如)机械(电气,非RF)连接器和线缆的中介。另外的区别可在于本文公开的无接触连接器能够独立于主机系统地透明地操作,而不要求主机知晓或交互。
[0247]收发器(118、138)
[0248]收发器118和138是用于分别在第一设备102和第二设备122之间无接触地传输EHF信号并且用于在EHF信号和数字电信号之间进行转换的装置的示例。
[0249]收发器118和138可各自是半双工收发器,该半双工收发器可异步地将基带信号转换成30-300GHZ或更高(诸如60GHz)载波频率的经调制的EHF (极高频)载波,该载波被从内部或外部天线(仅示意性示出)辐射,或者该半双工收发器可接收并解调载波并且再现原始基带信号。EHF载波可穿透多种多样的常用非导电材料(玻璃、塑料等等)。与收发器相关联的天线在’ 829和’ 244公布中详细论述。
[0250]应当理解,如果只要求单向通信,诸如从第一设备102到第二设备122,则收发器118可被发送器(Tx)所替代,并且收发器138可被接收器(Rx)所替代。
[0251]收发器118和138的发送功率和接收灵敏度可被控制来最小化EMI (electromagnetic interference,电磁干扰)效应并且简化FCC认证。连接器106和126输出的RF能量可低于对于认证或者对于发送标识(ID)码的FCC要求,其中该标识码否则在数据传送期间将会中断数据流。参考被通过引用并入的47CFR§ 15.255(频带57-64GHZ内的操作)。
[0252]收发器118和138可实现为包括发送器(Tx)、接收器(Rx)和相关组件的IC芯片。收发器芯片可按传统方式来封装,例如按BGA(ball grid array,球栅阵列)格式封装。天线可被集成到该封装中,或者可在该封装外部,或者可被包含到芯片本身中。示例性连接器106、126可包括一个、两个或更多个收发器芯片。
[0253]收发器118和138的一些特征或特性可包括:
[0254].低延时信号路径
[0255]?数千兆比特数据速率
[0256].链路检测和链路训练
[0257]收发器118和138发送的信号可被按任何适当的方式来调制以将正被传送的数据从一个设备传达到另一设备,其一些非限制性示例在本文中给出。调制可以是OOK(开/关键控)或者其它类似的简单调制技术。信号可被一个收发器(例如118)编码并封包化并且发送,并且被另一收发器(例如138)接收并解封包并且解码。带外(Out-of-band,00B)信令或其它适当的技术可用于传达除了在两个设备之间正被传送的数据以外的信息或与该数据有关的信息。
[0258]可实现为芯片的收发器118和138或者个体的发送器和接收器可在工厂被序列化,从而使得芯片及其传输可被“加标签”(加指纹),这可使得以后能够为数字权利管理(DRM)执行鉴识分析。例如,受保护的(优质)内容可以被从一个设备自由地(无阻碍地)传送到另一设备,但是可追踪该事务直到所涉及的特定设备,从而可以使该事务的参与者负责任(诸如对其计费)。优质受保护内容可被修改、可被附加以数据并且可被记录以芯片ID、用户ID或以其它手段来记录。
[0259]无接触通信链路(150)
[0260]两个电子设备102和122之间的数据传送可在“无接触”射频(RF)电磁(EM)通信链路(接口)150上实现,该通信链路基本上完全是由第一和第二设备102和122各自的“智能”连接器(通信子系统)106和126来处理的。在设备102和104之间流动的信号在非电气(介电)介质上以电磁方式发生,该介质诸如是气隙、波导、塑料(聚乙烯、热塑性聚合物、聚偏二氟乙烯、氟聚合物、ABS和其它塑料),包括这些材料的组合。EHF信号可经过诸如硬纸板的其它介电介质。EHF信号可经过一系列不同的介电材料和/或波导。
[0261]由于由EHF无接触通信使能的高数据速率,与诸如NFC之类的现有技术相比,可在非常短的一段时间中传送诸如电影、音频、设备镜像、操作系统等等之类的大数据文件。作为示例,可在2秒那么短的时间中传送I千兆字节的数据文件。
[0262]电磁通信通常可在气隙上发生,可限于短程,诸如0-5cm。诸如介电耦合器之类的介电介质可用于将设备102和104之间的无接触链路的范围延伸到几厘米(cm)、几米或更多,参考上述 US 61661756 和 US 13848735。
[0263]通信链路可包括从由气隙、波导、塑料及其组合构成的群组中选择的介电介质。或者,通信链路可以是导电介质中的缝隙天线,该缝隙天线在期望的方向上指引无接触连通。设备(至少是无接触连接器)可以被导电介质基本上完全包围一一除了被期望来发射和接收来自对方设备(至少是其无接触连接器)的EHF辐射的位置以外,该对方设备也可类似地被导电介质基本上完全包围。
[0264]应当理解,在本文论述的无接触链路的这个和任何其它实施例中,整体通信系统可实现为无接触链路和物理链路的组合。另外,本文描述的技术中的一些可应用于在诸如线缆和连接器之类的物理链路上传送数据。类似地,本文描述的技术中的一些可应用于在诸如WiFi或蓝牙之类的无线链路上传送数据。大体上,在下文中,将描述将无接触链路用于在两个设备之间传送数据。
[0265]发起并进行通信会话
[0266]设备106和126之间的无接触通信链路的建立可由设备的一者或两者发起。
[0267]1.设备中的一者或两者可处于掉电或者空闲模式状态中(信标发送可能活跃也可能不活跃)。
[0268]2.嵌入式处理器、主机处理器或者应用可通过对寄存器/本地存储器进行写入或者切换引脚或者某种其它类似的方法来发起从空闲到活动信标发送的转变。
[0269]3.两个设备可在链路发现过程中如上面所描述地发现彼此。
[0270]4.智能连接器内部的嵌入式处理器(或状态机)随后可以可选地执行对链路的额外认证。这可包括加密密钥交换,利用秘密密钥(只有具有适当访问权限的设备已知)来对关于芯片的信息和数据编码。这也可包括标识设备的制造商ID、设备ID和其它代码。如果认证通过,则嵌入式处理器可以可选地对链路加密以防止窥探。如果认证失败,则可将失败的(或未经授权)的通信尝试通知给主机设备。状态机可回复到空闲或者可禁用无接触通信链路。
[0271]5.一旦链路开始运转,智能连接器就可监视流量(链路操作),如下面所描述的。嵌入式处理器、监视器(测量电路)和无接触通信链路内的其它电路系统可监视链路,存储与链路质量有关的信息并且基于链路的质量来修改链路行为。
[0272]具有嵌入式处理器和嵌入式测量和控制电路的连接器106和126能够按许多种方式与链路、与通过链路正被传送的数据以及与设备的主机系统交互,所述方式包括(但不限于):
[0273]-操作,包括建立、管理、监视、控制和指引链路操作,
[0274]-检查、修改、监视和更改经过无接触连接器的数据,
[0275]-识别被传送的内容的类型,提供认证和安全性服务,
[0276]-与主机系统相接口并提供应用支持,
[0277]这些能力、替换的和额外的能力可在下文更详细描述。
[0278]图2是通过诸如上文所描述的无接触链路150在诸如上文所描述的设备102和122这样的两个电子设备之间进行通信会话的一般化示例性整体方法200的图解(流程图形式)。方法200可按数个步骤来描述。在一些情况下,描述的步骤是可选的,并且可被省略。在其它情况下,给出步骤的顺序可被改变。在别处描述的一些步骤在附图中可能没有示出。
[0279]在示例性的第一步骤202中,“智能”连接器106和126两者,尤其是其各自的收发器118和138,可在降低功率模式中操作,等待链
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