專利名稱：用于便攜式電子設(shè)備的擴(kuò)展系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便攜式電子設(shè)備，更具體地涉及一種用于擴(kuò)展便攜 式電子設(shè)備的功能性的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于其的小尺寸和可移動(dòng)性，例如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)的便攜式 電子設(shè)備已經(jīng)變得更加廣受歡迎。然而，便攜式設(shè)備受到了其有限的功 能性的限制。
典型的傳統(tǒng)PDA包括一外部可得到的連接器，其將該P(yáng)DA連接至 另一組件，例如計(jì)算機(jī)，從而擴(kuò)展該P(yáng)DA的功能性。然而，為了使用該 外部可得到的連接器，通常需要PDA的外殼做出妥協(xié)，開一入口或移去 外殼的一部分。這可能造成例如水和灰塵等不期望的物質(zhì)侵入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的便攜式電子設(shè)備擴(kuò)展系統(tǒng)，其避免 或減輕了現(xiàn)有系統(tǒng)的至少一個(gè)缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種便攜式電子設(shè)備，其包括主邏 輯板；用于擴(kuò)展便攜式電子設(shè)備的功能性的擴(kuò)展裝置；用于將擴(kuò)展裝置 邏輯連接至主邏輯板的柔性互連；以及用于將主邏輯板和擴(kuò)展裝置封在 一起的封裝。主邏輯板與擴(kuò)展裝置機(jī)械隔離。當(dāng)封閉在封裝中擴(kuò)展裝置 與主邏輯板物理間隔開。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于便攜式電子設(shè)備的內(nèi)部擴(kuò) 展，其包括用于擴(kuò)展便攜式電子設(shè)備的功能性的擴(kuò)展板，用于將擴(kuò)展 板邏輯連接至便攜式電子設(shè)備的主邏輯板的擴(kuò)展接口，以及用于互連擴(kuò) 展板和擴(kuò)展接口的柔性互連。擴(kuò)展裝置安裝在便攜式電子設(shè)備上，以在 組裝后與主邏輯板物理間隔開。


本發(fā)明的上面這些和其它特征將從下面參考所附附圖的描述中變得 更加明顯，在所附附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的帶有內(nèi)部擴(kuò)展的便攜式電子設(shè)備的例 子的橫截面視圖2是圖1中的便攜式電子設(shè)備的后罩以及安裝在后罩上的電子元 件的透視圖3是圖1中的便攜式電子設(shè)備的主邏輯板以及主邏輯板上的擴(kuò)展 連接器的透視圖4是主邏輯板以及通過一連接連接至主邏輯板的擴(kuò)展的側(cè)視圖； 圖5是說明用于圖l一4的內(nèi)部擴(kuò)展的擴(kuò)展信號(hào)的示意圖；以及 圖6是說明圖l一4的主邏輯板以及內(nèi)部擴(kuò)展的例子的框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例采用PDA來描述。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 任何便攜式設(shè)備，例如便攜式成像設(shè)備、掃描儀、條碼閱讀器、蜂窩手 機(jī)，均落在實(shí)施例范圍內(nèi)。如下面描述的，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的PDA包 括內(nèi)部擴(kuò)展，其允許將來PDA性能的擴(kuò)展而無需重新設(shè)計(jì)安裝在PDA 上的電子元件，并提供電接口以使得其以一種堅(jiān)固的機(jī)械方式受到保護(hù) 不受環(huán)境的影響。
為了清晰并不失普遍性，PDA的正面(一側(cè))是PDA的一側(cè)，在使 用PDA時(shí)該側(cè)面對(duì)使用者并且該側(cè)可以具有一用戶界面，例如顯示器、 鍵盤。PDA的背面(一側(cè))是與正面一側(cè)相對(duì)的一側(cè)。
在實(shí)施例中，相關(guān)聯(lián)的術(shù)語，例如"背面"和"正面"，用于描述便 攜式電子設(shè)備上的地理側(cè)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語"背 面"和"正面"僅僅是例子，例如根據(jù)設(shè)計(jì)的需要可以包含可能改變的 兩個(gè)不同的側(cè)面。在實(shí)施例中，術(shù)語"殼體"、"蓋"、"封裝"以及"外 殼"可互換使用。
參考附圖1—4，說明了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的具有內(nèi)部擴(kuò)展的便
6攜式電子設(shè)備的例子。圖1—4的便攜式電子設(shè)備10是PDA。在圖1一4
中，示出的組件/元件/層本質(zhì)上是示意性的，其形狀不用于說明其精確的 形狀。
PDA10包括機(jī)械、電氣和軟件上現(xiàn)成的內(nèi)部接口，其用于擴(kuò)展PDA IO的技術(shù)性能，但不改變安裝在設(shè)備10上的印刷電路組件。執(zhí)fi^擴(kuò)展技 術(shù)需要的元件組(party)不需要如制造般改變印刷電路組件。而且擴(kuò)展 接口位于PDA 10的內(nèi)部，PDA 10的機(jī)械外殼保護(hù)其不受環(huán)境的影響， 外部的入口/部分不需要移除。擴(kuò)展接口位置設(shè)置成允許保持?jǐn)U展技術(shù)與 其進(jìn)行靈活的連接，這樣就不會(huì)對(duì)擴(kuò)展接口造成影響。
PDA10的內(nèi)部擴(kuò)展支持具體的信號(hào)協(xié)議，例如通用串行總線(USB)、 串行緊湊型快閃卡(Serial and Compact Flash) (CF)，如下面所描述的。 例如，USB或串行可以用于RFID; USB可以用于打印機(jī)；以及USB/串
行可以用于生物統(tǒng)計(jì)學(xué)。為內(nèi)部擴(kuò)展提供有直接的主電池電源。
PDA IO包括具有前蓋12和后蓋14以及電子元件(例如圖1中的 16、 20、 24)的封裝。前蓋12和后蓋14是例如常規(guī)的塑料蓋體，并被 模制而成以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求(例如，密封、大小、重量等)和封閉電子 元件。
包圍在PDA 10中的電子元件包括用于運(yùn)行PDA 10的主邏輯板24 (印刷電路板)，以及用于擴(kuò)展PDA 10的功能性的擴(kuò)展板16。封閉在PDA 10中的電子元件可進(jìn)一步包括，例如但不限制于揚(yáng)聲器20。揚(yáng)聲器20 安裝在后蓋14的內(nèi)側(cè)上，并直接連接到主邏輯板24。 USB集線器可位 于PDA 10中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖1—4的便攜式電子設(shè)備10可包括附 圖中沒有示出的電子元件/光學(xué)元件/組件/元件，諸如，蜂窩手機(jī)功能、麥 克風(fēng)、掃描儀、音量控制器、視覺指示器以及電池組件。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的，主邏輯板24含有多個(gè)主組件。例如， 主邏輯板24包括處理器、主存儲(chǔ)器以及輔助電路?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA)位于主邏輯板24 (例如，圖6中的60)上。主邏輯板24能夠 電連接到PDA IO的組件。主邏輯板24也可電連接到用于為PDA 10的 主邏輯板24和組件供電的電池組件(未示出)。
7擴(kuò)展板16通過安裝接口 18安裝在后蓋14的內(nèi)側(cè)。安裝接口 18將 擴(kuò)展板16定位于PDA10上。當(dāng)組裝后，擴(kuò)展板16安裝在PDA10的內(nèi) 部以使得其與主邏輯板24物理間隔開。擴(kuò)展板16不安裝在主邏輯板24 上。擴(kuò)展板16與主邏輯板24機(jī)械分離。
在本例中，安裝接口 18位于后蓋14上，并提供用于將擴(kuò)展板16安 裝在后蓋14上的支撐。安裝接口 18可以是，例如但不限于框架或安裝 凸臺(tái)。凸臺(tái)可與后蓋14 一起模制而成?？蚣芸尚纬稍诤笊w14上。在本 例中，后蓋14是模制而成的，以提供安裝接口 18以及將擴(kuò)展板16和主 邏輯板24間隔開。擴(kuò)展板16可以通過在擴(kuò)展板16或框架周圍按壓密封 片與主邏輯板24密封隔開。密封片可以具有一開口，通過該開口連接部 件(例如28)在擴(kuò)展板16和主邏輯板24之間通過。
如設(shè)計(jì)的，PDA 10的功能通過擴(kuò)展板16擴(kuò)展。擴(kuò)展的功能可包括， 例如但不限于，RFID、掃描儀、打印機(jī)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)(biometrics)、廣 域網(wǎng)(WAN)廣播。安裝接口 18位于后蓋14上，這減小了對(duì)現(xiàn)有機(jī)械 限制的影響。
擴(kuò)展板16通過安裝在主邏輯板24上的擴(kuò)展連接器22邏輯連接到主 邏輯板24。擴(kuò)展板16通過柔性互連裝置28，例如柔性電路或等同物， 互連到擴(kuò)展連接器22。柔性互連裝置28可釋放地連接到擴(kuò)展連接器22、 擴(kuò)展板16或其組合。擴(kuò)展連接器22可具有，例如但不限于用于可釋放 地閉鎖柔性互連裝置28的閉鎖裝置。擴(kuò)展板16連接擴(kuò)展連接器22以根 據(jù)例如USB、串行或CF格式接收/發(fā)送相關(guān)的信息/數(shù)據(jù)。電力通過主邏 輯板24利用互連裝置28也提供給擴(kuò)展板16。
互連裝置28可以是常規(guī)的柔性電纜，其足夠長(zhǎng)以將其互連到擴(kuò)展連 接器22而不破壞主邏輯板24。擴(kuò)展連接器22、擴(kuò)展板16以及互連裝置 28允許每個(gè)元件現(xiàn)場(chǎng)重新安裝或替代而不對(duì)彼此產(chǎn)生機(jī)械影響。
擴(kuò)展連接器22是，例如但不限于，具有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議信號(hào)和電源的60 管腳連接器。在本例中，擴(kuò)展連接器22是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接器。擴(kuò)展連接器 22可電連接到電池組件(未示出)，并為擴(kuò)展板16直接提供系統(tǒng)電池電 源。
擴(kuò)展連接器22以一種堅(jiān)固的方式封裝。例如，擴(kuò)展連接器22直接焊接到主邏輯板24，并允許根據(jù)，例如但不限于USB、串行、CF、 RS232 格式來進(jìn)行信號(hào)通信。主邏輯板24的處理器通過擴(kuò)展連接器22在邏輯 上識(shí)別擴(kuò)展板16。標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議支持進(jìn)入擴(kuò)展連接器22的互連裝置28的即 插即用功能。
PDA10可具有密封裝置26。密封裝置26是機(jī)械附件，其保證PDA IO的環(huán)境密封。密封裝置26是例如橡膠墊圈。密封裝置26可以是H連 接器。密封裝置26圍繞前蓋12和后蓋14的周圍。密封裝置26連接前 蓋12和后蓋14。密封裝置26被設(shè)計(jì)以使得PDA 10在密封裝置26周圍 具有最優(yōu)的壓力。密封裝置26被設(shè)計(jì)以使得力全部圍繞密封裝置26分 布。密封裝置可被設(shè)計(jì)以滿足IP65的IEC侵入滲透(Ingress Penetration) (IP)率。
參考附圖l-5，詳細(xì)描述擴(kuò)展信號(hào)。在一個(gè)例子中，擴(kuò)展板16通過 12C總線30、 USB (通用串行總線)32、擴(kuò)展接口總線34、動(dòng)力邏輯線 (powered logic line) 40、邏輯電源線(logic power line) 42以及電池電源 線44連接至擴(kuò)展連接器22。 12C30和USB32執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸。地址和數(shù) 據(jù)總線38被提供用于通信。動(dòng)力邏輯線40被提供用于例如到擴(kuò)展板16 的喚醒指令。線42和44為擴(kuò)展板16提供電能，其電流量為例如〈100mA (42)和〈2A (44)。
復(fù)雜可編程邏輯設(shè)備(CPLD) 36可被采用以提供類似于FPGA的附 加控制和信號(hào)啟動(dòng)/禁止，這有助于達(dá)到用于擴(kuò)展裝置的功能控制。
主邏輯板24與擴(kuò)展板16機(jī)械隔離。這樣，就不需要改變主邏輯板 24來擴(kuò)展PDA 10的功能性。擴(kuò)展板16將在擴(kuò)展連接器22的需要范圍 內(nèi)被選擇、改變或移植。
擴(kuò)展板16與擴(kuò)展連接器22的電接口絕緣。這樣，能夠選擇適合擴(kuò) 展板16的連接器22。
此外，由于彼此沒有機(jī)械互連，主邏輯板24和擴(kuò)展板16產(chǎn)生的熱 量不會(huì)對(duì)彼此造成影響，使得散熱問題被最小化。
硬件開發(fā)工具(HDK)可被提供以限定電接口、插腳引線(pinout)、 信號(hào)質(zhì)量和特性，運(yùn)行狀態(tài)，電力需求(電力質(zhì)量和特性)。HDK可以 是至主邏輯板24的接口以及用于封裝(例如，后蓋14、前蓋12、密封裝置26)的機(jī)械細(xì)節(jié)以及組裝PDA為一個(gè)整體所需的任何硬件。
與擴(kuò)展板16的通信和與擴(kuò)展連接器22的通信之間存在軟件隔離。 通過FPGA固件，軟件能夠被隔離并控制擴(kuò)展裝置和主邏輯板24之間的
通信以啟動(dòng)或禁止其功能性。
PDA 10的內(nèi)部擴(kuò)展接口給主設(shè)計(jì)者或外部團(tuán)隊(duì)一個(gè)機(jī)會(huì)來根據(jù)他們
的需要開發(fā)設(shè)備的外殼，其設(shè)置擴(kuò)展技術(shù)，并使得電連接和接口是現(xiàn)成 的和可用的。具有這樣的可用性確保外殼不受環(huán)境的危及。
參考圖l一4和6，說明了擴(kuò)展接口 (例如連接器22)和主邏輯板24 上的FPGA的一個(gè)例子。擴(kuò)展接口 50包括1 )至主邏輯板24上的FPGA60 的接口 ， 2)至USB集線器的接口 ，以及3)至直接電池電源(direct battery power)的接口。
FPGA 60用于控制擴(kuò)展裝置和PDA技術(shù)的內(nèi)核之間的通信/發(fā)信號(hào)/ 控制。FPGA60提供多項(xiàng)服務(wù)，包括緩沖和多路復(fù)用快閃(CF)信號(hào) (例如，圖6的62)至PDA10 (例如，圖6的70)的主CPU;用于同步 串行數(shù)據(jù)鏈路至PDA IO的CPU的串行外圍接口 (SPI)(例如，圖6的 64)的直接地址分配；多路箄用用于多路成像設(shè)備(相機(jī)或其它加在成 像引擎上的設(shè)備)的相機(jī)接口 (例如，圖6的66);識(shí)別ID以允許信號(hào) 和電源的啟動(dòng)/禁止；以及I2C連接。
擴(kuò)展接口 50進(jìn)一步將擴(kuò)展裝置(16)直接延伸至PDA 10的USB集 線器。此外，擴(kuò)展接口 50為擴(kuò)展裝置(16)提供直接系統(tǒng)電源(direct system power) o
一個(gè)或更多當(dāng)前的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)通過示例的方式被描述。對(duì)本領(lǐng) 域技術(shù)人員顯而易見的是在不背離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情 況下能夠做出多種變動(dòng)和改變。
權(quán)利要求
1. 一種便攜式電子設(shè)備，包括主邏輯板；擴(kuò)展裝置，用于擴(kuò)展所述便攜式電子設(shè)備的功能性；柔性互連裝置，用于將所述擴(kuò)展裝置在邏輯上連接到所述主邏輯板，所述主邏輯板與所述擴(kuò)展裝置機(jī)械隔離；以及封裝，用于將所述主邏輯板和所述擴(kuò)展裝置一起裝入所述便攜式電子設(shè)備中，在裝入所述封裝后所述擴(kuò)展裝置與所述主邏輯板在物理上間隔開。
2. 如權(quán)利要求l所述的便攜式電子設(shè)備，進(jìn)一步包括擴(kuò)展接口，其安裝在所述主邏輯板上，用于在所述主邏輯板和擴(kuò)展裝置之間進(jìn)行邏輯通信，所述擴(kuò)展裝置通過所述互連裝置互連至所述擴(kuò)展接口。
3. 如權(quán)利要求2所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述擴(kuò)展接口包括采用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的連接器。
4. 如權(quán)利要求l所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述封裝包括前蓋、后蓋以及用于連接所述前蓋和后蓋的密封裝置。
5. 如權(quán)利要求4所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述密封裝置包括橡膠墊圈。
6. 如權(quán)利要求4所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述擴(kuò)展裝置安裝在所述前蓋和后蓋之一的內(nèi)側(cè)。
7. 如權(quán)利要求6所述的便攜式電子設(shè)備，進(jìn)一步包括用于在所述封裝上安裝所述擴(kuò)展裝置的安裝接口。
8. 如權(quán)利要求l所述的便攜式電子設(shè)備，其中用于所述便攜式電子設(shè)備的系統(tǒng)電源通過所述柔性互連裝置直接提供給所述擴(kuò)展裝置。
9. 如權(quán)利要求I所述的便攜式電子設(shè)備，其中現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)安裝在所述主邏輯板上。
10. 如權(quán)利要求9所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述FPGA提供下列中的至少一個(gè)緩沖和多路復(fù)用快閃(CF)信號(hào)至所述便攜式電子設(shè)備的主CPU;用于至所述便攜式電子設(shè)備的所述CPU的同步串行數(shù)據(jù)鏈路的串行外圍接口 (SPI)的直接地址分配；多路復(fù)用用于多路成像裝置的接口；識(shí)別ID以允許信號(hào)和電源的啟用/禁用；以及I2C連接。
11. 一種用于便攜式電子設(shè)備的內(nèi)部擴(kuò)展，包括擴(kuò)展板，用于擴(kuò)展所述便攜式電子設(shè)備的功能性；擴(kuò)展接口，用于將所述擴(kuò)展板在邏輯上連接到所述便攜式電子設(shè)備的主邏輯板；以及柔性互連裝置，用于互連所述擴(kuò)展板和所述擴(kuò)展接口，所述擴(kuò)展裝置被安裝在所述便攜式電子設(shè)備中，以在組裝后與所述主邏輯板在物理上間隔開。
12. 如權(quán)利要求ll所述的內(nèi)部擴(kuò)展，其中所述擴(kuò)展接口包括采用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的連接器。
13. 如權(quán)利要求ll所述的內(nèi)部擴(kuò)展，其中所述便攜式電子設(shè)備包括殼體，其用于將具有所述主邏輯板的電子元件和所述擴(kuò)展接口、擴(kuò)展板和互聯(lián)裝置封閉起來。
14. 如權(quán)利要求13所述的內(nèi)部擴(kuò)展，其中所述殼體包括前蓋、后蓋以及用于連接所述前蓋和后蓋的密封裝置，其中所述密封裝置包括橡膠墊圈。
15. 如權(quán)利要求13所述的內(nèi)部擴(kuò)展，其中所述殼體包括前蓋和后蓋，以及其中所述擴(kuò)展裝置安裝在所述前蓋和后蓋之一的內(nèi)側(cè)。
16. 如權(quán)利要求ll所述的內(nèi)部擴(kuò)展，其中用于所述便攜式電子設(shè)備的系統(tǒng)電源被通過所述柔性互連裝置直接提供給所述擴(kuò)展板。
17. 如權(quán)利要求ll所述的內(nèi)部擴(kuò)展，其中所述擴(kuò)展接口包括下列中的至少一個(gè)至所述主邏輯板上的FPGA的接口；至所述便攜式電子設(shè)備中的USB集線器的接口；以及至直接電池電源的接口。
全文摘要
提供了一種用于便攜式電子設(shè)備的擴(kuò)展系統(tǒng)。便攜式電子設(shè)備包括主邏輯板；用于擴(kuò)展便攜式電子設(shè)備的功能性的擴(kuò)展裝置；用于將所述擴(kuò)展裝置邏輯連接到主邏輯板的柔性互連裝置；以及用于共同裝入主邏輯板和擴(kuò)展裝置的封裝。主邏輯板與擴(kuò)展裝置機(jī)械隔離。當(dāng)包圍在封裝中時(shí)擴(kuò)展裝置與主邏輯板物理間隔開。一種用于便攜式電子設(shè)備的內(nèi)部擴(kuò)展，其包括用于擴(kuò)展便攜式電子設(shè)備的功能性的擴(kuò)展板，用于將擴(kuò)展板邏輯連接至便攜式電子設(shè)備的主邏輯板的擴(kuò)展接口，以及用于互連擴(kuò)展板和擴(kuò)展接口的柔性互連裝置。擴(kuò)展裝置安裝在便攜式電子設(shè)備上，以在組裝后與主邏輯板物理間隔開。
文檔編號(hào)G06F1/16GK101477387SQ20081019087
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者拉杰米·塞亞馮格 申請(qǐng)人:得邏輯公司