CN106033973B - 可穿戴设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括：内置在可穿戴设备的光电标识OEID；其中，该OEID包括：光电池模块和光通讯模块；光电池模块，用于将接收到的光的光能转化为电能，其中，电能用于对可穿戴设备进行供电；光通讯模块，用于接收和发射与外部设备进行光通讯交互的数据，并存储接收的数据。通过本发明，解决了相关技术中需要采用有线或无线的充电器对可穿戴设备进行充电导致用户操作不便利的问题，进而到达了提升用户对可穿戴设备操作体验的效果。

Description

可穿戴设备
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种可穿戴设备。
背景技术
可穿戴设备是消费电子领域内新分出来的一个类别，它包括智能眼镜、智能手表、以及智能健康手环等。它的一个主要的应用是记录健康或运动的数据，当然它还可以提供其他的简易功能，如：时钟或提供一些简单的拍摄功能。
相关技术中可穿戴设备除了需要采集健康以及运动的数据的模块外，还必须具有两个功能模块，一个是通讯模块，另一个是电池模块，图1是相关技术中可穿戴设备的结构框图，如图1所示，该通讯模块采用了蓝牙、WiFi等无线的通讯方式，或采取有线的通讯方式，将其数据传递等对应的电子设备，或者从电子设备对其进行参数设置；电池模块的主要功能是给可穿戴设备供电，其主要形式是蓄电池，它可以通过有线的方式，或无线的方式对其充电。这种工作方式使得可穿戴设备使用起来有些不方便，即需要经常携带充电器在身边，另外射频传输也会造成泄密以及对人体辐射，这也是可穿戴设备最大耗电所在。
针对相关技术中需要采用有线或无线的充电器对可穿戴设备进行充电导致用户操作不便利的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可穿戴设备，以至少解决相关技术中需要采用有线或无线的充电器对可穿戴设备进行充电导致用户操作不便利的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括：内置在所述可穿戴设备的光电标识(Optoelectronic Identification，简称为OEID)；其中，所述OEID包括：光电池模块和光通讯模块；所述光电池模块，用于将接收到的光的光能转化为电能，其中，所述电能用于对所述可穿戴设备进行供电；所述光通讯模块，用于接收和发射与外部设备进行光通讯交互的数据，并存储接收的所述数据。
进一步地，所述光通讯模块包括：光发射模块、光接收模块和OEID芯片；所述光发射模块，与所述OEID芯片连接，用于通过可见光通讯(Visible Light Communication，简称为VLC)的方式发射上行光数据信号给与所述外部设备；所述光接收模块，与所述OEID芯片连接，用于通过可见光通讯VLC的方式接收所述外部设备给予的下行光数据信号；所述OEID芯片，与所述光电池模块连接，用于控制所述电池模块向所述光发射模块和所述光接收模块供电，并控制所述光发射模块和所述光接收模块与所述外部设备进行光通讯数据的交互。
进一步地，所述光电池模块为太阳能电池或光伏电池接收器(Photonic VoltageDetector，简称为PVD)。
进一步地，所述太阳能电池，用于将接收到的光的光能转化为电能，并将所述电能传输到所述OEID芯片；所述PVD，用于将接收到的光的光能转化为电能，并将所述电能传输到所述OEID芯片，且能接收所述外部设备发送的数据，并将光信号转为电信号传输到所述OEID芯片。
进一步地，在所述光电池模块为所述太阳能电池时，所述光发射模块为第一光发射器，光接收模块为光接收器；所述第一光发射器，与所述OEID芯片连接，用于接收所述OEID芯片发送的数据，并向所述外部设备发射所述数据，其中，所述第一光发射器为发光二极管(Light Emitting Diode，简称为LED)；所述光接收器，与所述OEID连接，用于接收所述外部设备发送的数据，并向所述OEID芯片转发所述数据，其中，所述光接收器为PIN光电二极管PIN-PD。
进一步地，在所述光电池模块为所述PVD时，在所述光发射模块包括：与在所述光电池模块为所述PVD时，所述PVD包含所述光接收模块，在所述光发射模块为与所述OEID芯片连接的第二光发射器；所述第二光发射器，用于向所述外部设备发送数据，其中，所述第二光发射器为发光二极管LED；所述PVD，与所述OEID芯片连接，用于接收所述外部设备发送的数据，并向所述OEID芯片转发所述数据。
进一步地，所述OEID芯片包括：信号发射单元、信号接收单元、控制管理单元、数据存储单元以及电源管理单元；所述数据存储单元，与所述控制管理单元连接，用于存储所述设备与所述外部设备进行光通讯交互的数据；所述电源管理单元，与所述控制管理单元连接，用于接收并存储所述光电池模块传输的电能，并按照所述控制管理单元的指示给所需单元供电；所述控制管理单元，用于将接收的数据存储在所述数据存储单元中，以及控制所述电源管理单元向所述可穿戴设备的其他单元供电。
进一步地，所述OEID芯片还包括：所述信号接收单元，与所述光接收器或所述PVD连接，用于接收所述外部设备通过所述光接收器或所述PVD发送的数据；所述信号发射单元，与所述第一光发射器或所述第二光发射器连接，用于从所述数据存储单元获取数据，并向所述第一光发射器或所述第二光发射器发送所述数据；所述控制管理单元，还用于控制所述信号发射单元和信号接收单元进行光通讯的数据交互，以及对所述数据进行存储。
进一步地，所述OEID芯片还包括：与所述电源管理单元连接的蓄电池单元；所述蓄电池单元，用于存储所述电能。
进一步地，在所述OEID中通过互补金属氧化物半导体CMOS方式将所述光电池模块以及所述光通讯模块集成在同一芯片上。
通过本发明，采用将OEID内置在可穿戴设备中，而在该OEID中包括：光电池模块和光通讯模块，通过该光电池模块将接收到的光的光能转化为电能，该电能用于对可穿戴设备进行供电，以及通过光通讯模块，用于接收和发射与外部设备进行光通讯交互的数据，并存储接收的数据；通过本发明，解决了相关技术中需要采用有线或无线的充电器对可穿戴设备进行充电导致用户操作不便利，进而到达了提升用户对可穿戴设备操作体验的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是相关技术中可穿戴设备的结构框图；
图2是根据本发明实施例的可穿戴设备的结构框图；
图3是根据本发明实施例的可穿戴设备的可选结构框图一；
图4是根据本发明实施例的可穿戴设备的可选结构框图二；
图5是根据本发明实施例的可穿戴设备的可选结构框图三；
图6是根据本发明实施例的可穿戴设备的可选结构框图四；
图7是根据本发明可选实施例的可穿戴设备与读写设备连接的结构框图；
图8是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID的结构框图一；
图9是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID芯片结构框图一；
图10是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID的结构框图二；
图11是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID芯片的结构框图二；
图12是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID芯片的结构框图三；
图13是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID的结构框图四。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本实施例提供了一种可穿戴设备，图2是根据本发明实施例的可穿戴设备的结构框图，如图2所示，该可穿戴设备102包括：内置在可穿戴设备的光电标识104OEID；其中，OEID104包括：光电池模块106和光通讯模块108；
光电池模块106，用于将接收到的光的光能转化为电能，其中，电能用于对可穿戴设备进行供电；
光通讯模块108，用于接收和发射与外部设备进行光通讯交互的数据，并存储接收的数据。
通过本实施例，采用将OEID104内置在可穿戴设备中，而在OEID中设置有OEID104包括：光电池模块106和光通讯模块108，通过该光电池模块106将接收到的光的光能转化为电能，该电能用于对可穿戴设备进行供电，以及通过光通讯模块108，用于接收和发射与外部设备进行光通讯交互的数据，并存储接收的数据；通过本实施例光充电的方式，解决了相关技术中需要采用有线或无线的充电器对可穿戴设备进行充电导致用户操作不便利，进而到达了提升用户对可穿戴设备操作体验的效果。
图3是根据本发明实施例的可穿戴设备的可选结构框图一，如图3所示，光通讯模块108包括：光发射模块110、光接收模块136和OEID芯片112；光发射模块110，与OEID芯片112连接，通过可见光通讯VLC的方式发射上行光数据信号给与外部设备；光接收模块136，与OEID芯片112连接，用于通过可见光通讯VLC的方式接收外部设备给予的下行光数据信号；OEID芯片112，与光电池模块106连接，用于控制光电池模块向光发射模块110和光接收模块136供电，并控制光发射模块110和光接收模块136与外部设备进行光通讯数据的交互。
可选地，对于本实施例涉及到的光电池模块106可以为太阳能电池114或光伏电池接收器PVD116；太阳能电池114，用于将接收到的光的光能转化为电能，并将电能传输到OEID芯片112；PVD116，用于将接收到的光的光能转化为电能，并将电能传输到OEID芯片112，且能接收外部设备发送的数据，并将光信号转为电信号传输到OEID芯片112。
图4是根据本发明实施例的可穿戴设备的可选结构框图二，如图4所示，在光电池模块106为太阳能电池114时，该设备还可以包括：第一光发射器118，与OEID芯片连接，用于接收OEID芯片发送的数据，并向外部设备发射数据；光接收器120，与OEID连接，用于接收外部设备发送的数据，并向OEID芯片112转发数据。
图5是根据本发明实施例的可穿戴设备的可选结构框图三，如图5所示，在光电池模块为PVD122时，PVD122包含光接收模块136，该光发射模块110可以为与OEID芯片112连接的第二光发射器122；该第二光发射器122，用于向外部设备发送数据。
可选地，对于本实施例中涉及到的第一光发射器118和第二光发射器122为发光二极管LED，光接收器120为PIN光电二极管PIN-PD。
图6是根据本发明实施例的可穿戴设备的可选结构框图四，如图6所示，OEID芯片112包括：信号发射单元124、信号接收单元126、控制管理单元128、数据存储单元130以及电源管理单元132；数据存储单元130，与控制管理单元128连接，用于存储设备与外部设备进行光通讯交互的数据；电源管理单元132，与控制管理单元128连接，用于接收并存储光电池模块传输的电能，并按照控制管理单元128的指示给所需单元供电；控制管理单元128，用于将接收的数据存储在数据存储单元130中，以及指示电源管理单元132给所需单元供电；
信号接收单元126，与光接收器或PVD连接，用于接收外部设备通过光接收器或PVD发送的数据；信号发射单元124，与第一光发射器118或第二光发射器122连接，用于从数据存储单元130获取数据，并向第一光发射器118或第二光发射器122发送数据；控制管理单元128，还用于控制信号发射单元124和信号接收单元126进行光通讯的数据交互，以及对数据进行存储。
OEID芯片112还包括：与电源管理单元132连接的蓄电池134；蓄电池134，用于存储电能。
下面结合本发明可选实施例对本发明进行举例说明；
本可选实施例提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备将光电标识OEID集成在可穿戴设备中，由于OEID本身具有光无线通讯，光无线充电以及数据存储功能，进而可以取代相关技术中可穿戴设备中的射频通讯模块、蓄电池和充电以及数据存储功能；使得本可选实施例的可穿戴设备的体积更加袖珍，携带起来更加方便，不需要携带任何充电器，也不需要寻找有供电的地方，任何地点只要有光(自然光或灯光)均可以对本可选实施例中的可穿戴设备随时随地进行充电，这样使得本可选实施例中的可穿戴设备使用起来更加方便。
本可选实施例中该OEID集成在可穿戴设备中，与外部的读写设备构成一个系统，图7是根据本发明可选实施例的可穿戴设备与读写设备连接的结构框图，如图7所示，读写设备可以对可穿戴设备中的OEID标识进行光无线充电，也可以对其进行光无线通讯，也就是说可以对其进行参数设置以及接收其上行数据，同时本可选实施例中的可穿戴设备也可通过外界的自然光或灯光对自身进行充电，该充电过程可以一直进行，只要有光可以随时随地一直持续直到充满为止，不需人为干预；此外，只要可穿戴设备工作时耗电的速度小于其供电速度，其可以一直工作下去。通常情况下可穿戴设备只是在用户的需要时，才开启工作模式，而且其工作时耗电量较小，通常只有在通讯状态下其耗电量较大，但是读写设备可以给其持续充电。
图8是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID的结构框图一，如图8所示，该可穿戴设备的OEID包括：太阳能电池、光发射器、光接收器以及OEID芯片组成；
其中，OEID芯片它具有电源管理功能，以及信号控制和处理功能，并且给整个可穿戴设备进行供电，以及收集可穿戴设备的数据传送给外部读写设备；由太阳能电池将接收的光转化为电给OEID芯片中的电源管理模块，电源管理模块将电能存储在其内置的电容器上，并给光发射器、光接收器以及OEID芯片供电；其光发射器可选的采用发光二极管LED，用于是发射上行信号将可穿戴设备的数据传送给外部读写设备；光接收器可选的为PIN光电二极管PIN-PD或者将PIN-PD与太阳能电池合二为一成为PVD用于收集外部读写设备传递的下行信号，将其转化为电信号传送给OEID芯片处理。
图9是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID芯片结构框图一，如图9所示，OEID芯片是通过互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor简称为CMOS)技术将OEID芯片内部的功能单元集成在一起；该功能包括：信号发射单元、信号接收单元、控制管理单元、电源管理单元以及数据存储单元；其中信号发射单元，用于是根据控制管理单元的要求从数据存储单元提取数据，调控光发射器LED发射上行数据；信号接收单元用于调控光接收器，将其传送过来的电信号传送到控制管理单元处理；控制管理单元用于控制以及处理数据，即对上下行数据进行处理；电源管理单元，用于将太阳能电池转化过来的电存储起来，并且给各个单元、模块提供所需要的电；数据存储单元的主要作用是将可穿戴单元的传送过来的数据存储起来，并且向信号接收单元提供数据供其发射上行信号，它也可以存储相应的由外部读写设备赋予的ID信息；其中电源管理模块包含有一个存储电能的电容器，而控制管理单元管理信号发射单元、信号接收单元以及数据信息存储单元。
由于内置OEID本身是无源的，它是由外界光源对其进行充电，然后其将电能存储在电源管理单元中，当可穿戴设备进入正常工作状态时，电源管理单元可以对其进行供电。可穿戴设备的数据和设置是通过光无线通讯的方式一般情况下即通过可见光通信VLC的方式与读写设备进行通讯交互的，即读写设备发出下行光给内置OEID标识，可穿戴设备接收到指令后，将其数据通过内置的LED发送给读写设备。这个过程是半双工的时分模式，读写设备在等待上行光数据的条件下，可以发出连续下行光给内置OEID标识充电，这样可以保证可穿戴设备有足够的电能来保证其完成通讯的任务。
图10是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID的结构框图二，如图10所示该OEID标识包括：光伏电池接收器PVD、光发射器以及OEID芯片；
其中，该PVD是太阳能电池与光接收器合二为一的器件，用于将外界的光转化为电，传送给OEID芯片中电源管理模块存储起来，同时也能接收外界的脉冲光信号转化为电信号传送给OEID芯片；光发射器可选的为LED，用于发射上行信号将可穿戴设备的数据传送给外部读写设备；OEID芯片它具有电源管理功能，以及信号控制和处理功能，并且给整个可穿戴设备进行供电，以及收集可穿戴设备的数据传送给外部读写设备。
图11是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID芯片的结构框图二，如图11所示，该OEID用CMOS技术将五个单元集成在一起，分别为信号发射单元、信号接收单元、控制管理单元、电源管理单元以及数据存储单元。
信号发射单元，用于根据控制管理单元的要求从数据存储单元提取数据，调控光发射器LED发射上行数据；信号接收单元的接收PVD传送过来的电信号传输到控制管理单元处理；电源管理单元，用于将PVD转化过来的电存储起来，并且给各个单元、模块提供所需要的电；控制管理单元是控制以及数据处理中心，用于对上下行数据进行处理，由于PVD是合二为一器件，它与电源管理单元以及信号控制单元均有连接，控制管理单元需要对来自PVD的信号进行判别的处理，例如，连续的电信号将有电源管理单元处理，脉冲的电信号有信号接收单元处理；数据存储单元的主要作用是将可穿戴单元的传送过来的数据存储起来，并且向信号接收单元提供数据供其发射上行信号，它也可以存储相应的由外部读写设备赋予的ID信息。
图12是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID芯片的结构框图三，如图12所示，该OEID是通过CMOS技术将所有的OEID标识的所有工作单元集成在一起，成为一个单片集成的OEID标识芯片；该OEID芯片包括：光伏电池接收器PVD、光发射器LED以及OEID控制存储单元；
其中，PVD是太阳能电池与光接收器合二为一的器件，用于将外界的光转化为电，传送给OEID控制存储单元中电源管理模块存储起来，同时也能接收外界的脉冲光信号转化为电信号传送给OEID控制存储单元；光发射器可选的为LED，用于发射上行信号将可穿戴设备的数据传送给外部读写设备；OEID控制存储单元具有电源管理功能，以及信号控制和处理功能，并且给整个可穿戴设备进行供电，以及收集可穿戴设备的数据传送给外部读写设备。
图13是根据本发明可选实施例的可穿戴设备的OEID的结构框图四，如图13所示，该OEID除了上述实施例中的单元之外，还可以包括：蓄电池单元。
由于OEID电源管理模块中的电容器存储电量有限，增加蓄电池单元取代了原有的电容器，可以使得OEID储更多的电量，也能提供更多的电量给电量大的可穿戴设备，如具有摄像功能的可穿戴设备。蓄电池单元是一个独立的器件单元，它与太阳能电池直接相连，如果OEID是通过CMOS技术单片集成的，如图11所示，将于其太阳能电池部分，以及电源管理部分相连，由电源管理单元给其他部分，如：可穿戴单元提供相应的电源；如果OEID是有分离器件组成的，蓄电池单元设置在太阳能电池与OEID的芯片之间，它也是通过OEID芯片中电源管理模块给其它部分、如：光发射器以及可穿戴单元提供合适的电源。
对于本可选实施例涉及到的内置OEID的可穿戴设备，具备了对外通讯以及蓄电池的两项功能，外部的读写设备只要具有VLC的功能，均可以成为OEID的读写设备，如：手机、电脑、LED灯以及其他的电子设备等，它可选的为一个LED、PIN-PD或CCD光接收器以及能运行VLC的芯片，通过APP软件完成VLC的功能。内置OEID的可穿戴设备与外部设备是通过VLC的方式进行通讯传输的，其通讯的特点是采取半双工的方式，上行和下行是时分的方式传输的，由外部设备向可穿戴设备发出下行指令以及设置参数，而可穿戴设备向外部设备传送上行数据，它们之间是点到点(Point to Point简称为P2P)的方式进行通讯传输的，通过上述VLC的功能可以有效解决相关技术中可穿戴设备中原有的射频通讯模式对人体有伤害和信息容易泄露，以及传输数据速率较低等缺点的问题。
可穿戴设备是由内置OEID标识给其供电的，由于OEID具有太阳能电池，因此外界可以通过自然光、灯光对其进行无线充电，由于外界光源到处可见，因此只要有光就可以给可穿戴设备进行充电，也不需要任何充电器，这样方便可穿戴设备的携带，特别是在荒郊野外等恶劣的环境下，这种内置OEID标识的可穿戴设备也可运行正常；对于需要用更多电量的可穿戴设备，如：具有摄像功能的可穿戴设备，可以选用具有蓄电池储能功能的内置OEID，通过外界光给其充电，使得它能存储更多的电能来保证可穿戴设备的正常运行。
上述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括：内置在所述可穿戴设备的光电标识OEID；其中，所述OEID包括：光电池模块和光通讯模块；
所述光电池模块，用于将接收到的光的光能转化为电能，其中，所述电能用于对所述可穿戴设备进行供电；
所述光通讯模块，用于接收和发射与外部设备进行光通讯交互的数据，并存储接收的所述数据；
其中，所述光通讯模块包括：光发射模块、光接收模块和OEID芯片；
所述光发射模块，与所述OEID芯片连接，用于通过可见光通讯VLC的方式发射上行光数据信号给与所述外部设备；
所述光接收模块，与所述OEID芯片连接，用于通过可见光通讯VLC的方式接收所述外部设备给予的下行光数据信号；
所述OEID芯片，与所述光电池模块连接，用于控制所述电池模块向所述光发射模块和所述光接收模块供电，并控制所述光发射模块和所述光接收模块与所述外部设备进行光通讯数据的交互。
2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，所述光电池模块为太阳能电池或光伏电池接收器PVD。
3.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其特征在于，
所述太阳能电池，用于将接收到的光的光能转化为电能，并将所述电能传输到所述OEID芯片；
所述PVD，用于将接收到的光的光能转化为电能，并将所述电能传输到所述OEID芯片，且能接收所述外部设备发送的数据，并将光信号转为电信号传输到所述OEID芯片。
4.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，在所述光电池模块为所述太阳能电池时，所述光发射模块为第一光发射器，所述光接收模块为光接收器；
所述第一光发射器，与所述OEID芯片连接，用于接收所述OEID芯片发送的数据，并向所述外部设备发射所述数据，其中，所述第一光发射器为发光二极管LED；
所述光接收器，与所述OEID连接，用于接收所述外部设备发送的数据，并向所述OEID芯片转发所述数据，其中，所述光接收器为PIN光电二极管PIN-PD。
5.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其特征在于，在所述光电池模块为所述PVD时，所述PVD包含所述光接收模块，所述光发射模块为第二光发射器；
所述第二光发射器，用于向所述外部设备发送数据，其中，所述第二光发射器为发光二极管LED；
所述PVD，与所述OEID芯片连接，用于接收所述外部设备发送的数据，并向所述OEID芯片转发所述数据。
6.根据权利要求4或5所述的可穿戴设备，其特征在于，所述OEID芯片包括：信号发射单元、信号接收单元、控制管理单元、数据存储单元以及电源管理单元；
所述数据存储单元，与所述控制管理单元连接，用于存储所述设备与所述外部设备进行光通讯交互的数据；
所述电源管理单元，与所述控制管理单元连接，用于接收并存储所述光电池模块传输的电能，并按照所述控制管理单元的指示给所需单元供电；
所述控制管理单元，用于将接收的数据存储在所述数据存储单元中，以及指示所述电源管理单元给所需单元供电。
7.根据权利要求6所述的可穿戴设备，其特征在于，所述OEID芯片还包括：
所述信号接收单元，与所述光接收器或所述PVD连接，用于接收所述外部设备通过所述光接收器或所述PVD发送的数据；
所述信号发射单元，与所述第一光发射器或所述第二光发射器连接，用于从所述数据存储单元获取数据，并向所述第一光发射器或所述第二光发射器发送所述数据；
所述控制管理单元，还用于控制所述信号发射单元和信号接收单元进行光通讯的数据交互，以及对所述数据进行存储。
8.根据权利要求7所述的可穿戴设备，其特征在于，所述OEID芯片还包括：与所述电源管理单元连接的蓄电池单元；
所述蓄电池单元，用于存储所述电能。
9.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其特征在于，在所述OEID中通过互补金属氧化物半导体CMOS方式将所述光电池模块以及所述光通讯模块集成在同一芯片上。
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