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CN106464163B - 用于实现模块化移动电子设备的系统 - Google Patents

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CN106464163B CN201580023896.8A CN201580023896A CN106464163B CN 106464163 B CN106464163 B CN 106464163B CN 201580023896 A CN201580023896 A CN 201580023896A CN 106464163 B CN106464163 B CN 106464163B
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Abstract

一种用于实现模块化移动电子设备的系统包括：模块电源网络，其实现模块化移动电子设备的模块之间的数据传输；模块电源网络，其实现模块移动电子设备的模块之间的电力传输；以及一组模块接口，其可拆卸地和机械地将模块化移动电子设备的模块耦合至模块化移动电子设备。

Description

用于实现模块化移动电子设备的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年4月7日提交的美国临时申请No.61/976,173的权益，该美国临时申请通过引用被全部合并入本文。
技术领域
本发明一般地涉及移动电子领域，并且更具体地涉及移动电子领域中用于实现模块化移动电子设备的新型和有用的系统。
背景技术
移动电子设备设计的当前方法创建了在功能方面和在设计方面两者上都处于静态的设备。许多公司试图通过生产具有不同功能和不同设计的范围广泛的设备来解决该问题。结果，这样的设备的用户被迫作出妥协；它们缺乏能力来定制他们的移动设备的功能和设计以确实地满足他们的需要和偏好。因此，在移动电子领域中需要创建用于实现模块化移动电子设备的系统。本发明提供了这样的新型且有用系统。
附图说明
图1是一个发明实施例的系统的示意图；
图2A和图2B是基于一个发明实施例的系统的示例移动电子设备的图像视图；
图3是一个发明实施例的系统的模块通信网络的示意图；
图4是一个发明实施例的系统的模块通信网络的可扩缩带宽通信的示意图；
图5是一个发明实施例的系统的模块电源网络的示意图；
图6是一个发明实施例的系统的模块电源网络电池的示意图；并且
图7是一个发明实施例的系统的模块接口的示意图。
具体实施方式
本发明的实施例的以下描述不意图将本发明限于这些发明实施例，而是使得本领域的任何技术人员能够制造和使用本发明。
如图1中所示，用于实现模块化移动电子设备的系统100包括模块通信网络110、模块电源网络120、监督控制器130和多个模块接口140。
系统100用作通过使用用户可拆卸模块来实现模块化移动电子设备的创建或修改。模块优选地经由模块接口140连接到系统100；在连接到系统100后，模块优选地能够使用模块通信网络110来彼此进行通信并且使用模块电源网络120来从彼此接收电力或向彼此发送电力。监督控制器130优选地管理模块通信网络110和模块电源网络120这两者。当多个模块连接到系统100时，系统100优选地使得处于联合的模块能够充当移动电子设备。由这样的联合创建的移动电子设备的特征优选为联合的模块以及联合的参数，其优选由系统100和联合的模块确定。如图2A中所示，被配置来充当智能电话的模块化移动电子设备是通过系统100实现的可能的移动电子设备的示例。可能的移动电子设备的其他示例包括被配置来充当平板计算机、膝上型计算机、媒体播放器、相机、测量设备、游戏系统、车辆计算设备、机顶盒、以及电视机的那些移动电子设备。
由系统100连接的模块优选地是用户可拆卸的和可替换的，使得用户能够创建具有高度多样的形式、布置、和功能的移动电子设备。例如，如图2B中所示，用户可以将相机模块、闪速存储器模块、处理器模块、电池模块、和触摸屏LCD模块连接到系统100，以创建小型且轻便的相机。用户可以稍后添加手机无线电模块和麦克风/扬声器模块，以创建相机电话。模块优选地遵循开放标准，使得第三方开发者和实体能够开发模块。
模块联合所提供的灵活性优选地允许系统100实现多个有利结果。用户能够仅购买对于他们的需要必要的模块，允许成本上的降低。用户也能够选择随后替换模块或添加附加的模块。组合地，这两个结果可以有助于增加对全世界的移动电子设备(并且在许多情况下互联网)的可访问性，对于对其而言智能电话或PC目前不是良好的价值主张的人们而言尤其如此。例如，用户可以购买价格低的系统100和基本的模块组，并且通过稍后添加模块来转变为更高级的电话。这两个结果也可以有助于通过允许将移动电子设备升级或修改而非更换来减缓电子垃圾的产生。此外，因为系统100与高度多样的形式和功能的模块兼容，并且因为模块优选地基于开放标准，所以模块联合可以允许小的或专业的公司发挥他们的实力来制造模块而无需设计完整的移动电子设备。
系统100优选地与大范围的模块类型兼容。模块可以用作任何功能或目的，只要它们能够连接到系统100并且通过系统100来进行通信。一些示例模块类型包括传感器模块、处理器模块、存储模块、通信模块、显示模块、和电源模块。传感器模块的示例包括加速度计模块、GPS模块、相机模块、深度成像模块、指纹读取器模块、生物测定模块、麦克风模块、数字/模拟输入模块、触觉输入模块、红外闪光灯模块、计步器模块、气压计模块、磁力计模块、和陀螺仪模块。处理器模块的示例包括应用处理器模块和图形处理器模块。存储模块的示例包括闪速存储器模块和RAM模块。通信模块的示例包括Wi-Fi无线电模块、GSM/CDMA无线电模块、HDMI连接器模块、NFC模块、蓝牙无线电模块、和USB连接器模块。显示模块的示例包括触摸屏LCD模块、非触摸图形显示器模块、和电子墨水显示器模块。电源模块的示例包括电池模块、太阳能电池板模块、和电池充电模块。该多种模块优选地用作提供计算设备的输入、输出、数据存储、数据处理、通信、电源、以及其他合适的方面的各个选项和组合。注意，这些示例模块类型决不是穷尽或排他的；即模块可以包含来自这些示例类型中的许多的功能或包含完全不来自这些示例类型的功能，并且模块可以另外地或替选地包含本文未描述的合适的功能。
如图3中所示，模块通信网络110(以下称作MCN 110)用作允许在连接到系统100的模块之间的数据通信。通过MCN 110的数据传输优选地是高速的(千兆位/秒)、低功率的(例如通过低摆幅信号传输和待机模式)、低引线数(low pin count)、可靠、以及鲁棒的。MCN110优选地实现连接到系统100的任何两个模块之间的直接通信，但是可以另外地或替选地实现连接到系统100的模块之间的间接通信(例如，使得一个模块能够通过中间模块来与另一个模块进行通信)。MCN 110优选地通过将每个模块接口140与MCN交换机111连接来实现模块之间的直接通信，但是可以另外地或替选地使用任何替选连接架构(例如将模块连接到数据总线)来实现模块之间的直接通信。
MCN交换机111用作通过在模块之间创建数据链路(MCN交换机111能够优选地修改、监视、或控制该数据链路)来实现模块之间的直接通信。通过监视和/或控制模块之间的数据链路，MCN交换机111优选地对模块数据传输进行调解。MCN交换机111优选地使用分组交换来操作，但是可以另外地或替选地以任何合适的方式来操作。MCN交换机111优选地受监督控制器130控制，但是可以另外或替选地受MCN 110的数据管理器控制或者受任何其他合适的源控制。监督控制器130可以通过下述方式来控制MCN交换机111：全局地或针对个体模块来设置带宽限制、通路指派、数据速率限制、或者任何其他合适的数据传输配置数据。数据传输配置数据的其他示例包括模块优先级水平；模块优先级水平确定模块如何随着时间被指派带宽。例如，如果两个模块同时发送数据传输请求，并且MCN 110仅能够串行地(与并行相对)处理它们，则MCN 110(或者直接地或者通过监督控制器130)优选地允许具有较高模块优先级水平的模块首先传输数据。作为另一个示例，如果两个模块请求400MBpbs的通信带宽，但是MCN 110仅具有600MBps的带宽可用，则MCN 110(或监督控制器130)可以给予具有较高优先级水平的模块全部所请求的400MBps，同时向具有较低优先级水平的模块许可仅200MBps的通信带宽。
直接通信优选地指代不需要用于通信的主机或中间模块的数据传输。例如，在MCN110利用MCN交换机111的情况下，模块优选地能够通过向MCN交换机111发送分组来直接地进行通信，该分组然后基于目的地址(由发起模块设置)来被直接发送到其他模块。这与需要主机的架构完全不同；例如，连接到USB总线的外围设备需要主设备能够在彼此之间传递信息。其另一个后果是可用于设备间通信的最大带宽固有地受与主设备的连接的带宽和主设备的处理能力的限制。
模块优选地通过多个数据通路连接到MCN 110，其中连接到每个模块的数据通路允许在模块和MCN 110之间的同时数据传输。每个数据通路对应于一个或多个数据传输链路(并且不一定对应于任何独立的物理连接或连接组)。在模块和MCN 110之间的数据传输的带宽优选由可用数据通路的数目和每个通路的数据速率确定。通过改变模块(和/或MCN110)在使用的通路的数目，MCN 110能够控制模块和MCN 110之间的数据传输的速率。改变模块在使用的通路的数目是动态地扩缩模块可用的最大带宽的方式。当(在许多情形下典型地)MCN 110在总数据传输带宽上受限制并且该总带宽小于所有连接的模块的总带宽之和时，该动态带宽扩缩是有用的。例如，如图4中所示，三个模块连接到MCN 110。每个模块通过三个数据通路连接到MCN 110，每个数据通路具有带宽B(使得每个模块可用的最大带宽是3B)。MCN交换机111一次能够交换至多6B的数据。在第一配置中，MCN交换机111向每个模块指派2B的带宽，但是在第二配置中，MCN交换机111分别向模块1、2、和3指派3B、2B、和1B的带宽。配置1可以是理想上适合具有基本上类似的数据传输要求的三个模块的配置，而配置2可以是理想上适合具有不同的传输要求的模块的配置。注意，虽然本示例利用交换机，但是动态地调整连接到MCN 110的模块可用的数据通路的概念也适用于利用不同架构(例如数据总线)的MCN 110。
MCN 110优选经由导线电连接到模块接口140，但是可以另外地或替选地经由任何合适的连接方法连接到模块接口140。在一个示例中，MCN 110使用光学连接来连接到模块接口140。在本示例中，MCN 110可以包括每个模块接口140的光发射器和检测器；可以通过光纤、通过光背板、或者通过另一类型的波导或光学电路组件来传递光。MCN 110可以另外使用光学交换机(或者直接交换光的光交换机或将光变换为电以执行交换的光交换机)。
MCN 110优选地包括每模块接口140至少两条数据线；数据传送线和数据接收线，但是可以另外地或替选地包括任何合适数目的数据线。如果MCN 110针对每个模块接口140包括数据接收线和数据传送线，则这对数据线对应于一个数据通路。另外地或替选地，在数据线和数据通路之间可以存在任何对应(例如每条线多个数据通路或反之亦然)。在一个示例中，MCN 110仅包括每个模块接口140一条数据线，在其上即接收和又传送数据。在第二示例中，MCN 110包括每个模块接口140四条线：数据接收线、数据传送线、时钟接收线、和时钟传送线。一般地，MCN 110可以包括任何数目的数据线(但是优选地包括至少一条)和任何数目的其他线(例如时钟线、唤醒线)。MCN 110优选能够在其数据线上进行全双工通信，但是可以另外地或替选地被限于半双工通信。MCN 110优选地使用可调节低电压信号传输(SLVS)来与模块进行通信，但是可以另外地或替选地使用低电压差分信号传输(LVDS)或任何其他合适的信号传输技术。MCN 110优选地支持热插拔模块，允许它们在未断电的情况下被断开；能够优选地在不干扰MCN 110通信的情况下执行热插拔。
MCN 110优选地针对所有的模块和所有的模块类型使用单个协议和架构来在模块之间传送数据。针对所有的模块使用相同的架构和协议使得所有模块接口140能够有可能完全相同。替选地，MCN 110可以使用多个协议和/或架构来在模块之间传送数据。在一些情形下，模块硬件可以以不同于MCN 110的原生协议的协议来内部地进行通信。在这些情况下，该模块优选地包括模块桥接器，其允许通过MCN 110的原生协议的通信。另外地或替选地，MCN 110可以包括这样的桥接器(允许该模块以其内部协议来与MCN 110通信，由MCN110来处理向MCN 110的本地协议的变换)。
MCN 110优选使用支持网络特征(允许使用MCN交换机111)和具有范围广泛的数据传输要求的范围广泛的应用的协议，但是可以另外地或替选地使用任何合适的协议。MCN110还优选使用能够支持大量的已连接模块的协议。
在一个示例实施例中，MCN 110使用通常被称为
Figure BDA0001146988200000071
UniProSM的接口技术和通常被称为
Figure BDA0001146988200000072
的物理层规范来操作。
如图5中所示，模块电源网络120(以下称为MPN 120)用作向连接到系统100的模块分配电力。MPN 120优选地使得连接到系统100的任何模块能够向连接到该系统的任何其他模块发送电力或者从其接收电力。MPN 120优选地通过将每个模块接口140连接到MPN 120的公共电源总线来实现模块之间的电力传输，但是可以另外地或替选地使用任何替选连接架构(例如开关电源架构)来实现在模块之间的直接电力传输。MPN 120优选地经由导线连接到模块接口140，但是可以另外地或替选地经由任何合适的连接方法来电连接到模块接口140。
MPN 120特别优选地支持三种类型的模块(注意，一些模块可以是多于一种类型的)：电力消耗模块(例如相机、显示器)、电力产生模块(例如充电器、太阳能电池板)、和电力存储模块(例如电池、电容器)。MPN 120优选支持热插拔模块，包括电池模块。
MPN 120优选地在由连接到MPN 120的电源部分地设置的单一未稳压的直流电压下操作。更优选地，MPN 120被设计为在直流3.0V至5.5V的总线电压下操作。在该场景下，根据电源总线上的最高电压电源来设置MPN 120电压。这允许直接地使用电池(其电压随着使用/时间变化)而不蒙受双重转换损失。另外地或替选地，MPN 120可以在单一稳压DC电压、多个(稳压的或未稳压的)DC电压、AC电压、或其任何组合下操作。
MPN 120优选地包括电源监视器/控制单元121(以下称为PMC 121，也被称为电源管理单元)，并且更优选地针对每个模块接口140包括一个PMC 121。PMC 121用作监视和/或控制去往和来自模块接口140的电力。针对每个模块接口140具有一个PMC 121允许模块接口140单独地被接通或关断，以用于每模块地来测量功耗，以及用于在每模块的基础上应用电源状态设置。PMC 121优选地受监督控制器130控制，但是可以另外地或替选地受MPN 120的电源管理器或受任何其他合适的源控制。每个PMC 121优选地包括接口电压监视器、接口电流监视器、接口电流限制器、和接口开关。接口电压和电流监视器优选地监视接口处的电压和通过该接口的电流。接口电流限制器优选地防止接口由于短接或模块故障而导致的抽拉过多电流，并且接口开关优选地控制该接口是否连接到MPN 120。PMC 121可以另外地或替选地包括使得MPN 120能够执行对在MPN 120上的电力的监视、控制、和/或路由选择的任何硬件。
对于利用浮动电压电源总线的MPN 120，PMC 121优选使得MPN 120能够通过在多个电源连接到浮动电压电源总线时连接或断开电源来改变电源总线的电压。作为示例，考虑连接到两个电池模块的MPN 120：，具有4.5V输出电压的第一电池模块以及具有4V输出第二电池模块。如果期望4V的输出电压，则MPN 120可以通过使用PMC 121来在将第一模块从MPN分离的同时将第二电池电耦合到MPN 120。注意，在这种情况下，PMC 121的输出电压(即在电源总线处的电压)与第一电池的输出电压不同。如果期望4.5V的输出电压，则MPN可以相反地进行；另外地或替选地，MPN 120可以将两个电池都连接到MPN 120以使得4.5V的电池能够向MPN 120供电并且也对4V的电池充电。例如，这可以通过将PMC 121切换到电池充电模式(其中PMC 121允许电流流入4V电池但是不流出4V电池)来实现。
此外，MPN 120可以包括MPN电池122。MPN电池122用作确保MPN 120的电源管理器和MCN 110的数据管理器(优选监督控制器)即使在未连接电源模块时也具有电力(例如实现电池模块的热插拔)。此外，MPN电池122可以向其他模块提供电力(例如，在电池模块被热插拔以使用另一个电池模块的同时)。MPN电池122可以是任何类型的电力存储设备(例如锂离子电池、超级电容器、压缩流体存储)。如在图6中所示，MPN电池122优选包括充电电路，该充电电路包括充电控制器、充电开关、和理想二极管控制器。该充电电路优选在未对MPN电池122的电池充电(经由理想二极管控制器)时防止电流流入该电池内，并且还在对该电池充电时(经由充电控制器)管理充电的速率和方法。
连接到系统100(和MPN 120)的模块优选能够在处于操作范围内、由电源总线供应的任何电压下在电源总线上操作。如果模块出于某种原因而需要特定的稳压电压(并且不包括开关电源转换器)，则MPN 120可以另外地包括开关电源转换器123。开关电源转换器123用作将电源总线的电压调节和变换为其他电压；例如，将电源总线的直流3.0-5.5V电压转换为稳压的3.3V和1.2V线电压。
在发明实施例的一个变型中，MPN 120也被用于通信。在该变型中，可以通过MPN120来传送数据信号(例如通过电源总线)，允许在由MCN 110供应的通信带宽之上有附加的通信带宽。这些数据信号可以是与通过MCN 110发送的数据信号类似的格式或者可以是不同的格式。通过MPN 120发送的数据优选是模块和监督控制器130之间的通信(例如，监督控制器向模块发送初始化指令)，但是可以另外地或替选地是具有任何形式或功能的数据。
监督控制器130用作监视和/或控制通过MCN 110和MPN 120的数据和电力。监督控制器130优选包括微处理器或微控制器和存储(例如闪速存储器、EEPROM)。监督控制器130优选被直接连接到MCN 110和MPN 120两者的组件，但是可以另外地或替选地以任何合适的方式监视和/或控制数据和电力。
监督控制器130优选包括一组电源状态，其用作实现在多个电源模式下操作的能力。该组电源状态优选至少包括休眠状态和活动状态。在休眠状态下，监督控制器优选地仅抽拉少量电力，但是如果必要能够被迅速唤醒。在没有模块连接到系统100时或者在模块不必向连接到系统100的其他模块传送数据或电力或者从其接收数据或电力时可以使用休眠状态。
监督控制器130优选地管理MCN 110和MPN 120，并且由此控制模块与MCN 110和MPN 120交互的方式，包括模块的添加和去除。
监督控制器130优选地通过监视经过MCN交换机111的流量并且通过控制MCN交换机111来管理MCN 110，但是替选地可以以任何合适的方式来管理MCN 110。因此，监督控制器130优选地在管理模式下通信地耦合到MCN交换机111。监督控制器130优选地也通过MCN110与模块进行通信，以向模块给出指令或信息。具体地，监督控制器130优选地设置模块通过其与MCN 110进行通信的条款(terms)；这可以包括向模块指派的带宽量、模块经由MCN交换机111对其他模块的访问级别、和/或通过MCN 110的模块的通信优先级。这些条款可以是MCN配置状态的一部分。监督控制器130优选地通过与模块进行通信来实现通信条款中的一些条款(例如，利用模块来设置所建立的通信的速率)，并且通过与MCN交换机111进行通信来实现通信条款中的一些条款(例如模块通信优先级)，但是可以另外地或替选地以任何合适的方式来实现通信条款。
监督控制器130优选以三个主要方式来管理MPN 120；通过PMC 121、通过MPN电池122(如果存在)、以及通过在MCN 110上与模块的通信；但是可以另外地或替选地以任何合适的方式来管理MPN 120。例如，如果MPN 120包括开关电源转换器123，则监督控制器130也可以经由对开关电源转换器123的控制来管理MPN。
监督控制器130优选地通过监视和/或控制流过每个PMC 121的电力来通过PMC121管理MPN 120。监视在PMC 121处的电流和电压优选地允许监督控制器130来确保模块在指定参数内操作(例如，不抽拉过多电流或向MPN 120提供过高电压)。控制通过PMC 121的电力优选包括限制能够流过PMC 121的电流(在任何方向上)。例如，限制电流可以有助于防止模块接口140短接抽拉过多的电力。控制通过PMC 121的电力可以另外地或替选地包括关断(switch)PMC 121以使得电流无法再经过它；如果PMC 121直接处于模块接口140前面，则关断PMC 121可以用作将模块接口140从MPN 120断开。
监督控制器130优选地通过与电池进行通信和/或直接地控制MPN电池122电路来通过MPN电池122管理MPN 120。具体地，监督控制器130优选控制MPN电池122是否处于充电模式(例如它能够从MPN 120抽拉电力)、供电模式(例如它能够向MPN 120供应电力)、或者断开模式(例如将它从MPN 120分离)中。监督控制器130可以通过以下方式来对这进行控制：向MPN电池122发送控制信号或者直接更改连接到MPN电池122的电路的状态。
监督控制器130优选地通过向模块提供它们应当如何与MPN 120相接口的指令来利用通过MCN 110与模块的通信对MPN 120进行管理。这可以包括对模块进行指令：它们仅可以使用一定电量，或者在模块能够向MPN 120供应电力(例如电池模块)的情况下，那些模块是否应当接收电力或者向MPN 120供应电力。这也可以包括对模块的、关于电力使用的任何其他合适的指令。这些指令可以是由监督控制器130设置或管理的模块电力状态的一部分。如果模块未遵循监督控制器130的指令，则监督控制器130可以断开或者以其他方式限制模块对MPN 120的访问。
在MPN 120被用于通信的发明实施例的变型中，监督控制器130优选地通过上述技术的组合来控制通过MPN 120的通信，但是可以另外地或替选地以任何合适的方式来控制通过MPN 120的通信。
监督控制器130优选地在其存储器中存储与MCN 110和MPN 120的操作相关的数据。该数据优选地基于系统100的状态来指令监督控制器130如何管理MCN 110和MPN 120。例如，在监督控制器130中存储的数据可以指令监督控制器130断开抽拉超过500mA电流的任何模块。作为另一个示例，该数据可以指令监督控制器130在模块被添加至系统100时如何枚举该模块。在监督控制器130上存储的数据可以另外地或替选地包括模块信息数据、电力状态数据、以及任何其他合适的数据。模块信息数据优选包括关于应当如何基于标识号或其他特性来对模块进行处理的信息。例如，模块信息数据可以包括与显示模块相对应的模块标识号的列表。连同应当在MCN 110上给予显示模块优先级的规则，这允许监督控制器130帮助保证在系统100上的服务质量。电力状态数据优选包括关于能够在模块中(或在系统100中)实现的电力状态的数据。例如，这可以包括存储关于应当向模块发送什么命令以实现节能模式的信息。监督控制器130可以另外地或替选地包含由模块供应的信息；例如，在系统启动或模块初始化时，监督控制器130可以向模块询问关于模块的某些信息。然后，该信息可以被存储(并且可能是其他模块可访问的)。对该信息的访问优选地使得模块能够知道系统100的状态，和/或基于系统100的状态(或基于连接的模块的状态)来修改它们的状态。
监督控制器130优选地使得模块能够在任何时候连接到系统100或从系统100断开。监督控制器130优选地在模块最初连接到系统100时启动模块初始化过程；模块初始化过程优选地初始化系统100和模块之间的通信。该模块初始化过程优选地包括检测(在监督控制器130处)新连接的模块的存在。可以以任何合适的方式检测模块的存在，并且可以包括如果监督控制器130处于休眠状态则唤醒监督控制器130。模块存在检测的一些示例包括：经由连接到监督控制器130的传感器(例如，标明所连接的模块的、检测何时模块接口140的物理引线被压下的电路)来检测模块；经由MCN 110来检测模块(例如，模块通过MCN110的数据线向MCN交换机111或任何其他合适的位置发送唤醒信号，或者模块的连接以其他方式改变由MCN交换机111检测到的信号)；或者经由MPN 120来检测模块(例如，模块到MPN 120的连接引起测量到的在功率上的下降，或者模块通过MPN电力线来发送信号)。
一旦监督控制器130已经检测到模块，则监督控制器130优选地通过MCN 110(优选地经由MCN交换机111)来建立模块和监督控制器130之间的连接，并且向模块提供指令以与MCN 110和MPN 120连接。模块初始化过程可以另外地或替选地包括将模块连接到MPN 120或修改与MPN 120的默认连接(如在下面的示例中所述)。
在一个示例中，模块在系统100处于休眠状态时连接到系统100。在该休眠模式中，MCN交换机111被关闭，并且监督控制器130处于休眠状态。MPN 120被配置为向每个模块接口140供应少量的电力。当模块被连接时，它经由MPN 120接收电流受限制的电力供应，允许该模块至少部分地接通。然后，该模块通过唤醒线(唤醒线将该模块直接连接到监督控制器130)向监督控制器130发送唤醒信号，唤醒监督控制器130。然后，监督控制器130开启MCN交换机111并且也指令MPN 120向模块供应全功率。在开启MCN交换机111后，监督控制器130优选地在MCN 110和模块之间建立通信链路，并且完成模块初始化过程。
除了管理与MCN 110和MPN 120相关的模块之外，监督控制器130也可以以任何其他合适的方式来管理模块。例如，监督控制器可以连接被集成到模块接口140内的热传感器，并且以这种方式，检测连接到系统100的模块的热性质。例如，如果模块开始变得过热，则监督控制器130能够指令该模块降低功耗，并且如果模块没有响应，则监督控制器可以切断经由MPN 120供给该模块的电力，以保护该模块和/或系统100以免损坏。监督控制器也可以执行功能，诸如基于来自其他模块的信号来指令一个模块进入休眠模式；例如，在检测到来自运动检测模块的显示模块一段时间的不活动后将显示模块置于休眠。
在发明实施例的一个变型中，监督控制器130其自身可以由连接到系统100的模块管理或控制。例如，如果应用处理器模块被连接到系统100，则该应用处理器可以能够修改监督控制器130的操作，包括修改监督控制器130存储的内容和/或从监督控制器130夺取某些功能。
在发明实施例的另一个变型中，监督控制器130可以接收编程，该编程使得监督控制器130能够执行附加功能(例如模块功能数据)。例如，监督控制器130可以从模块(例如应用处理器)接收编程，该编程使得它能够执行该模块的一些功能。所接收的编程可以被用来允许监督控制器130在缺少模块的情况下执行该模块的某些功能。在被发送到监督控制器130时或者在经监督控制器130处理后，所接收的程序优选地形成模块仿真简档(规定监督控制器130应当如何仿真模块的功能中的一些功能的指令)。作为示例，通过麦克风模块、按钮模块、存储模块、触摸屏模块、应用处理器模块、和电池模块与系统100的连接来创建声音记录设备。声音记录设备根据由用户经由触摸屏模块输入并且由应用处理器模块应用的参数来工作。在一个操作模式下，按钮按下在所设置时间段的设定延迟后记录声音。在本示例中，用户可以命令应用处理器模块来对监督控制器130编程，以给定的延迟和时间段执行该相同的功能。在监督控制器130已经被编程后，用户去除应用处理器模块和触摸屏模块。因为在监督控制器130中的编程，所以按钮按下仍然如编程中所设置的那样来记录声音，使得监督控制器130能够执行先前由应用处理器处理的功能中的一些功能。
模块接口140用作实现模块与系统100的连接。模块接口140优选允许模块连接到MCN 110和MPN 120二者；模块接口140优选地利用导线连接到MCN 110和MPN 120，但是如先前所描述的，可以另外地或替选地以任何合适的方式连接到MCN 110和MPN 120。模块接口140可以以任何合适的方式将模块连接到MCN 110和MPN 120(例如，电地、光学地来连接)；给定模块与MCN 110的连接方式和与MPN 120的连接方式可以是相同类型的或不同类型的。例如，模块可以使用接触方法(例如经由插头和插座的导电接触)和/或非接触方法(例如，光学的、电容、的和RF数据/电力传输方法)来连接到模块接口140。如图7中所示，模块可以(通过模块接口140)使用非接触电容性数据传输方法连接到MCN 110，并且使用经由弹簧引线而与导电垫接口的导电接触来连接到MPN 120。
模块接口140优选为完全相同的，允许任何兼容的模块连接到系统100的任何模块接口140，但是可以替选地不完全相同(例如，针对不同的模块类型的单独的接口类型)。
本领域技术人员从以上具体实施方式以及从附图和权利要求将认识到，在不偏离所附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下，能够对本发明的实施例作出修改和改变。

Claims (16)

1.一种用于实现模块化移动电子设备的系统，所述系统包括：
模块通信网络，包括网络交换机，其中，在所述模块通信网络上，在所述模块化移动电子设备的第一模块和第二模块之间、与在所述模块化移动电子设备的第三模块和第四模块之间的直接数据传输同时地直接传输数据；
模块电源网络，包括浮动电压电源总线，其中，所述模块电源网络实现在所述模块化移动电子设备的模块之间的电力传输；
模块电源网络电池，所述模块电源网络电池电耦合至所述模块电源网络；
多个模块接口，所述多个模块接口将所述模块化移动电子设备的相应模块可拆卸地电耦合至所述模块电源网络和所述模块通信网络；以及
多个电源管理单元，其中，所述多个电源管理单元中的每个电源管理单元将所述多个模块接口中的至少一个模块接口电连接至所述浮动电压电源总线，其中，所述多个电源管理单元中的每个电源管理单元控制和监视在所述浮动电压电源总线和此电源管理单元将其电连接至所述浮动电压电源总线的相应模块接口之间的电力传输。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，通过电耦合至所述模块电源网络的模块的输出电压来确定所述浮动电压电源总线的电压。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述浮动电压电源总线的所述电压等于电耦合至所述模块电源网络的所述模块的所述输出电压。
4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括多个数据通路，所述多个数据通路将所述模块化移动电子设备的每个模块接口连接到所述网络交换机，每个模块接口具有通过数据通路利用率来确定的可扩缩带宽。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述第一模块通过两条数据通路连接至所述网络交换机，在所述第一模块和所述网络交换机之间的数据传输发生在所述两条数据通路中的仅一条数据通路上，所述数据传输具有第一最大可用带宽。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二模块通过两条数据通路来连接至所述网络交换机，在所述第二模块和所述网络交换机之间的数据传输发生在所述两条数据通路两者上，所述数据传输具有第二最大可用带宽，其中，所述第二最大可用带宽是所述第一最大可用带宽的两倍。
7.一种用于实现模块化移动电子设备的系统，所述系统包括：
多个模块接口，所述多个模块接口将所述模块化移动电子设备的多个模块分别可拆卸地耦合至所述模块化移动电子设备；
模块通信网络，所述模块通信网络被配置为在所述模块机械地耦合至所述模块化移动电子设备时实现通过所述模块通信网络的所述模块之间的数据传输；以及
模块电源网络，所述模块电源网络被配置为在所述模块通过所述多个模块接口电耦合至所述模块化移动电子设备时实现所述模块之间的电力传输；
其中，所述模块电源网络包括多个电源管理单元，其中，所述多个电源管理单元中的每个电源管理单元将所述多个模块接口中的至少一个模块接口电连接至所述系统的电源总线，其中，所述多个电源管理单元中的每个电源管理单元控制和监视在所述电源总线和此电源管理单元将其电连接至所述电源总线的相应模块接口之间的电力传输。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述模块通信网络包括网络交换机；其中，由所述网络交换机来对所述模块化移动电子设备的模块之间的数据传输进行调解。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述网络交换机是分组交换机或电路交换机。
10.根据权利要求7所述的系统，其中，在所述模块通信网络上的第一模块和第二模块之间的数据传输由所述第一模块发起，并且在不使用主机或中间模块的情况下完成。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述模块化移动电子设备的第一模块和第二模块之间的数据传输与所述模块化移动电子设备的第三模块和第四模块之间的数据传输同时地在所述模块通信网络上发生。
12.根据权利要求7所述的系统，其中，所述电源总线具有恒定的稳压电压。
13.根据权利要求7所述的系统，其中，所述电源总线具有浮动电压，所述浮动电压通过电耦合至所述模块电源网络的电源的输出电压来确定。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述电源是模块电源网络电池。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述电源是从一组电源选择的第一电源；其中，所述一组电源中的第二电源被所述多个电源管理单元中的一个电源管理单元从所述电源总线电分离。
16.一种可拆卸地接收多个模块以形成模块化电子设备的系统，所述多个模块分别具有多个不同的功能，所述系统包括：
多个模块接口，所述多个模块接口将所述模块化移动电子设备的所述多个模块分别可拆卸地耦合至所述模块化移动电子设备，其中，所述多个模块接口是相同的，以允许任何兼容的模块通过所述多个模块接口中的任何模块接口可拆卸地耦合到所述系统；以及
模块电源网络，所述模块电源网络被配置为在所述模块通过所述多个模块接口电耦合到所述系统时实现在所述模块之间的电力传输，其中，所述模块电源网络包括多个电源管理单元；
其中，所述多个电源管理单元中的每个电源管理单元将所述多个模块接口中的至少一个模块接口电连接至所述系统的电源总线，其中，所述多个电源管理单元中的每个电源管理单元控制和监视在所述电源总线和此电源管理单元将其电连接至所述电源总线的相应模块接口之间的电力传输。
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