מחבר Lightning של אפל מפורט בהגשת פטנטים נרחבים חדשים

שלישיית בקשות לפטנטים של אפל שהוגשו למשרד הפטנטים והסימנים המסחריים בארה"ב ביום חמישי חושפת את המורכבויות של פרוטוקול הקלט/פלט האחרון של החברה עבור מכשירי iOS: מחבר ה-Lightning.

כאשר אפל הציגה את Lightning לצד האייפון 5בספטמבר 2012, לא הרבה היה ידוע על הפרוטוקול מלבד העיצוב האגנסטי הקטן שלו והכיוון, שתי סטיות עצומות ממחבר העגינה המכובד בעל 30 פינים שהוא החליף.

חקירה נוספת, כולל ניתוק שמצא שבב אימות מובנה, העלתה שהמחבר החדשמוקצה באופן דינמיסיכות מגע כדי לאפשר שימוש הפיך. חשב שהעיבוד מבוצע על ידי יחידת בקרה על גבי האייפון, אם כי פעולתו הפנימית האמיתית של הפרוטוקול נותרה בלתי ידועה במידה רבה.

שלושת בקשות הפטנטים שהתגלו היום מניבות מבט מפורט על האופן שבו Lightning עובד, הן מהצד של האביזרים והן מהצד של האייפון או המכשיר המארח, כמו גם כיצד המחבר הפיזי מתוכנן להקל על פעולה אמינה.

החל מהבנייה, הגשת הפטנט של אפל עבור "מחבר כיוון כפול עם מגעים חיצוניים ומסגרת מוליכה" הואלעומק בצורה מדהימהסקירה כללית של עיצוב החומרה, הבנייה והפונקציונליות המוצעת של Lightning.

עם Lightning, אפל ניסתה להתגבר על חוסרים עם מחברים קודמים, כולל אנשי תעשייה כמו שקע אוזניות 3.5 מ"מ ו-USB הקיים בכל מקום. בתכנון הפרוטוקול החדש, החברה הייתה זקוקה למשהו קצר מספיק כדי לאפשר הכללת מסכי מכשירים ניידים שהולכים וגדלים, ודק מספיק כדי להתאים לדרישת הצרכנים של גורמי צורה דקים במיוחד.

כמו כן, נשקללה הפרעות אות עקב הצטברות פסולת בחללי מחברים וקלות השימוש הקשורה לאופן כיוון התקע כאשר הוא מוכנס למכשיר. לבסוף, הובאה בחשבון ה"תחושה" של מחבר, כאשר נדנוד לא רצוי והחדרה וחילוץ לא מדויקים הם נקודת דבק.

על מנת לשמר את הלשונית, למשל, מופעלים מעצורים על מעטפת המתכת, בעוד שזרועות בצד הנשי מחזיקות את המחבר במקומו. מנגנון דומה שימש במחבר 30 פינים של אפל.

אחד השיקולים החשובים ביותר היה יצירת מחבר רב אוריינטציה. ברבים מהתגלמויות ההמצאה, נידונים סידור הפינים של מחבר ה-Lightning ועיצוב "הלשונית" הכולל. למרות שלכל אחד יש פריסת סיכה משלו, כולם מצביעים על חלק פחוס עם שני משטחים גדולים שבצדם שני משטחים קטנים יותר, או דפנות.

המגעים במחבר כוללים הארקה, פיני אותות נתונים מרובים ופינים מזהים לציון כיוון. הבעיה ביצירת עיצוב אגנוסטי לכיוון היא כיצד להקל על הזיהוי של כל פין במחבר. כדי לפתור את הדילמה הזו, אפל זרקה מודול מזהה שמחובר באופן תפעולי למגע הפינים בצד המכשיר.

בהתגלמות אחת, ההמצאה דורשת מערכת כללים לגבי מיקום פיני אותות נתונים ומגעי קרקע, כאשר המיקום נשקף משני צידי הלשונית, או מונח זה מול זה. החיווט בתוך הלשונית, אשר משויך כתוצאה מכך ל-pinout הנכון, מחבר מגעים בצד אחד של הלשונית עם מגע השותף שלו בצד הנגדי. עם זאת, יש לציין ששני מגעים, מזהה אביזר וכוח אביזר, ממוקמים בפינת חתלתול זה לזה בצדדים מנוגדים של הלשונית. תצורה זו מאפשרת את תאימות הכיוון הכפול הנראית ב-Lightning.

פינאוט ברק לפי התגלמות אחת של הפטנט.

האפליקציה ממשיכה ומסבירה את הדרישות החשמליות השונות הדרושות כדי לגרום למערכת לעבוד, כולל מתחים לכל פין וחיווט פנימי. יש לציין גם טכניקות ייצור לייצור התקן החדש.

פטנט החומרה של Lightning של אפל הוגש לראשונה בנובמבר 2012 והוא מזכה את אלברט ג'יי גולקו, אריק ס. ג'ול, מתיאס ו. שמידט וג'פרי ג'יי טרליזי כממציאיו.

שתי בקשות הפטנט הנותרות (1,2), שניהם בשם "טכניקות להגדרת מגעים של מחבר", עוסקות בהקצאה דינמית של פינים על המחבר על ידי מערכת זיהוי צד מארח.

בעיקרון, המאפיינים מתארים את מערכות המארחים והאביזרים הנחוצות כדי להקצות לפינים תפקיד מסוים באופן דינמי, בין אם זה כמגע אות נתונים או מגע מתח.

עיצובי סיכות שונים עבור ברק.

על פי שפת הפטנט, באחד התגלמות המגעים מוגדרים על ידי זיהוי תחילה של התאמה של שני מחברים. בתגובה, היחידה המארחת שולחת פקודה דרך שני אנשי קשר בצד המארח, ובהתאם לאילו החזרות מתקבלת תגובה חוקית, קובעת את כיוון המחבר.

בפעולה, מתג למגע ראשון לזיהוי כיוון נפתח ונשלח אות פקודה מהמכשיר המארח. אם מוחזר אות בר-קיימא, שניתן לתרגם על ידי מודול ה-ID, תהליך ההתמצאות נעצר והכיוון מוגדר. אם, לעומת זאת, לא מתקבל אות, כפי שיהיה במקרה אם החיבור הוא עם קו מתח, מתג OD1 נסגר ו-OD2 חוזר על התהליך.

כפי שצוין לעיל, מגעי הכוח של האביזר ותקשורת האביזרים ממוקמים זה בזה בפינת החתול, ולכן אם איש קשר OD מוצא את פין החיבור של האביזר, ניתן להסיק את הכיוון הנכון של המחבר.

ממידע זה, ניתן להקצות באופן דינמי את המחברים הנותרים עם נתיב נכון של הספק ואות נתונים.

לאחר תיאור דרישות החומרה, התיוק נכנס לפרטי פרטים ומתאר כיצד ניתן לתכנת את מודול הזיהוי הנ"ל עם מידע זיהוי ותצורה כדי לתקשר בהצלחה עם המחבר. מודול אימות משמש לשרת שגרת מפתח הצפנה עם ההתקן המארח, בעוד ווסת זרם המוטמע באחד משבבי הזיהוי יכול לתפקד כמווסת מתח.

בקשות הפטנט הוגשו בחודשים נובמבר ודצמבר 2012, וזיכו את ג'פרי טרליצי, סקוט מולינס, אלכסיי קוסוט וג'האן מינאו כממציאיהם.