CN113992268B - 基于屏幕光调制的低速通讯方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于屏幕光调制的低速通讯方法和系统，包括步骤1：编辑需从发送设备传输至接收设备的数据，进行预处理后转为二进制数据包，并转交图像编码程序；步骤2：调整接收设备和发送设备的相对位置，通过光电传感器采样射入接收设备的光信号强度，转换为电压信号并传输至模数转换器，判断光强是否满足数据传输标准；步骤3：通过发射设备进行数据同步；步骤4：发送设备每两个屏幕扫描周期切换一次时钟信号，同时每个扫描周期向每个信息显示区依次发送一个比特的显示数据，校验后判断信息是否成功传输。本发明有效解决了屏幕闪烁种造成的屏幕的残影闪烁等副作用，实现了低成本无网络设备之间的可靠低速数据传输。

Description

基于屏幕光调制的低速通讯方法和系统

技术领域

本发明涉及光调制数据传输技术领域，具体地，涉及一种基于屏幕光调制的低速通讯方法和系统。

背景技术

目前常用的无需射频信号或其他物理连接的短距离动态数据传输的方法主要是条形码或二维码，接收设备通过扫描输入设备上显示的动态条形码或二维码(QR code)实现数据传递。条形码及其变种是将需要传递的信息依照某种特定几何图形按照一定规律在平面分布组合为黑白相间的图形以代表数据记录，然后在信息接收端通过特定的图像输入设备或光电扫描设备进行识别并解码后恢复数据记录以实现数据传输的方式，广泛应用于各个行业的设备到设备间数据交换。但条形码及其变种的局限性例如接收端用于图形输入的传感器(摄像模组)成本昂贵，对主控制器的图形计算能力有一定的要求，以及空间保密性不足等限制了其在及低成本接收设备的应用，例如玩具，物联，门禁，监控等场景。

专利文献CN112235047A(申请号：CN202011099131.1)公开了一种基于可见光通信的屏幕双向通信系统，涉及可见光通信系统。设信号处理模块、信号编码模块、信号解码模块、电路判决模块、发送电路驱动模块、接收电路驱动模块、LED屏幕模块以及光偏振模块；信号处理模块设信号处理器，信号编码模块输入端与信号处理模块连接，发送电路驱动模块设LED发送驱动电路与信号调制电路，LED屏幕模块由RGB三色LED组成；光偏振模块包含偏振片，偏振片贴在LED屏幕模块的表面；接收电路驱动模块设LED接收驱动电路、信号解调电路；信号解码模块的与接收电路驱动模块相连，将解调电路的输出信号还原为原始传输信号。然而该专利无法直接用于LCD或OLED等显示屏幕，该专利所用数据编码方式也无法解决屏幕闪烁种造成的屏幕的残影闪烁等副作用，且接收方电路复杂，成本昂贵，无法实现低成本无网络设备之间的可靠低速数据传输。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于屏幕光调制的低速通讯方法和系统。

根据本发明提供的基于屏幕光调制的低速通讯方法，包括：

步骤1：编辑需从发送设备传输至接收设备的数据，进行预处理后转为二进制数据包，并转交图像编码程序，完成编码后，在屏幕上显示对准和阈值判断图案，并提示进行对准操作；

步骤2：调整接收设备和发送设备的相对位置，通过光电传感器采样射入接收设备的光信号强度，将光信号强度转换为电压信号并传输至模数转换器，读取模数转换器以判断光强是否满足数据传输标准，并反馈用户结果；

步骤3：在得到接收设备的反馈后，通过发射设备进行数据同步：将两个时钟显示区改变为差分形式，一个亮，另一个暗；两个时钟显示区依照每两个扫描周期切换一次的规律，在亮和暗之间切换，保持两个时钟之间的相位差为90°；信号区域每两个扫描周期切换一次亮和暗，保持与相邻的时钟区域180°的相位差；

步骤4：在传输阶段，发送设备每两个周期切换一次时钟信号，并保证两个时钟信号区的显示相位相差90°，同时每个周期向每个信息显示区依次发送一个比特的显示数据，校验后判断信息是否成功传输。

优选的，所述步骤1包括：

数据编码以字节为单位，计算数据总长度，将数据包长度作为数据包的第一个字节，数据负载尾随其后，最后加上校验码；

图像编码程序首先对数据包中每个字节进行8b-10b转换，然后进行并行转串行转换，生成图形帧序列，每一帧包含多个数据传输区，如果接收设备的光传感器带有红绿蓝滤色片，则编码时使用颜色区分多个bit数据后使用同一个数据传输区发送。

优选的，所述步骤2包括：

数据传输标准为：两个时钟电压值都低于预设电压；用于定位和确定阈值的信息电压值都高于预设电压；信息电压值-时钟电压值＞预设阈值；

若光强不满足数据传输标准，则告知用户调整接收设备和发送设备屏幕的相对位置，或者将发送设备屏幕的亮度调高；

若光强满足数据传输标准，则阈值中间点为：(信息电压值-时钟电压值)/2，阈值高点和低点为：阈值中间点+/-预设阈值/2。

优选的，所述步骤3包括：

在接收设备在完成阈值计算后，自动进入等待时钟同步阶段，当发射设备开始闪烁屏幕后，通过计算的阈值获得当前发射设备发射的各时钟信号，并确认各时钟信号和其相邻的信息信号相位相反；同时启动定时器，记录每次时钟信号切换的时间点；

当接收设备接收到预设个数的时钟信号周期后，根据每个信号周期的时间值计算时钟周期，完成和发送设备屏幕刷新率之间的同步；

发送设备发送完预设数量时钟周期的同步信号后，默认接收设备已经同步成功，将两个时钟区域都设置为亮，以通知接收设备准备接收数据，等待预设时间后自动进入传输阶段；

如果接收设备未接收到时钟信号，或者接收到的时钟信号不符合预设要求，则重新进行对准和阈值判断。

优选的，所述步骤4包括：

通过接收设备在每个模数转换周期里依次或者同步采样两个时钟传感器和所有信息传感器，并与计算的阈值比较后转换为0/1字节流，然后根据两个时钟传感器的逻辑状态的异或结果判断是否是有效时钟，在每次有效时钟的0到1或者1到0转换的时候，保存当前的信息传感器的逻辑值，并将该逻辑值保存到解码缓冲区内，并递增一个解码缓冲区指针；

当解码缓冲区指针超过10，立刻对缓冲区内的数据进行10B-8B解码，得到字节流的长度并将解码缓冲区指针清零，并将该长度设置为接收缓冲区指针的上限；

接收设备继续接收信息直到接收超时，表示接收失败并通知用户；

接收缓冲区指针等于字节流长度，表示接收完成，进行校验码计算，如果校验码正确，则通知用户信息接收成功，否则通知用户接收失败。

根据本发明提供的基于屏幕光调制的低速通讯系统，包括：

模块M1：编辑需从发送设备传输至接收设备的数据，进行预处理后转为二进制数据包，并转交图像编码程序，完成编码后，在屏幕上显示对准和阈值判断图案，并提示进行对准操作；

模块M2：调整接收设备和发送设备的相对位置，通过光电传感器采样射入接收设备的光信号强度，将光信号强度转换为电压信号并传输至模数转换器，读取模数转换器以判断光强是否满足数据传输标准，并反馈用户结果；

模块M3：在得到接收设备的反馈后，通过发射设备进行数据同步：将两个时钟显示区改变为差分形式，一个亮，另一个暗；两个时钟显示区依照每两个扫描周期切换一次的规律，在亮和暗之间切换，保持两个时钟之间的相位差为90°；信号区域每两个扫描周期切换一次亮和暗，保持与相邻的时钟区域180°的相位差；

模块M4：在传输阶段，发送设备每两个周期切换一次时钟信号，并保证两个时钟信号区的显示相位相差90°，同时每个周期向每个信息显示区依次发送一个比特的显示数据，校验后判断信息是否成功传输。

优选的，所述模块M1包括：

数据编码以字节为单位，计算数据总长度，将数据包长度作为数据包的第一个字节，数据负载尾随其后，最后加上校验码；

图像编码程序首先对数据包中每个字节进行8b-10b转换，然后进行并行转串行转换，生成图形帧序列，每一帧包含多个数据传输区，如果接收设备的光传感器带有红绿蓝滤色片，则编码时使用颜色区分多个bit数据后使用同一个数据传输区发送。

优选的，所述模块M2包括：

数据传输标准为：两个时钟电压值都低于预设电压；用于定位和确定阈值的信息电压值都高于预设电压；信息电压值-时钟电压值＞预设阈值；

若光强不满足数据传输标准，则告知用户调整接收设备和发送设备屏幕的相对位置，或者将发送设备屏幕的亮度调高；

若光强满足数据传输标准，则阈值中间点为：(信息电压值-时钟电压值)/2，阈值高点和低点为：阈值中间点+/-预设阈值/2。

优选的，所述模块M3包括：

在接收设备在完成阈值计算后，自动进入等待时钟同步阶段，当发射设备开始闪烁屏幕后，通过计算的阈值获得当前发射设备发射的各时钟信号，并确认各时钟信号和其相邻的信息信号相位相反；同时启动定时器，记录每次时钟信号切换的时间点；

当接收设备接收到预设个数的时钟信号周期后，根据每个信号周期的时间值计算时钟周期，完成和发送设备屏幕刷新率之间的同步；

发送设备发送完预设数量时钟周期的同步信号后，默认接收设备已经同步成功，将两个时钟区域都设置为亮，以通知接收设备准备接收数据，等待预设时间后自动进入传输阶段；

如果接收设备未接收到时钟信号，或者接收到的时钟信号不符合预设要求，则重新进行对准和阈值判断。

优选的，所述模块M4包括：

通过接收设备在每个模数转换周期里依次或者同步采样两个时钟传感器和所有信息传感器，并与计算的阈值比较后转换为0/1字节流，然后根据两个时钟传感器的逻辑状态的异或结果判断是否是有效时钟，在每次有效时钟的0到1或者1到0转换的时候，保存当前的信息传感器的逻辑值，并将该逻辑值保存到解码缓冲区内，并递增一个解码缓冲区指针；

当解码缓冲区指针超过10，立刻对缓冲区内的数据进行10B-8B解码，得到字节流的长度并将解码缓冲区指针清零，并将该长度设置为接收缓冲区指针的上限；

接收设备继续接收信息直到接收超时，表示接收失败并通知用户；

接收缓冲区指针等于字节流长度，表示接收完成，进行校验码计算，如果校验码正确，则通知用户信息接收成功，否则通知用户接收失败。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明通过采用对称编码调制二进制数据产生与比特流对应的特殊显示图形，调制屏幕不同区域的光强变化实现低速率轻量数据传输，在数据发送端可使用设备已配备的任何自发光的平板显示器如LCD/OLED等，无需增加任何成本，在数据接收端可使用廉价的硅基半导体光传感器如光电二极管、光电放大管等实现对调制光信号的接收，并通过8位或4位微处理器即可对数据进行解码和校验，极大的降低了设备成本。同时本发明所使用的编码方式使用交替闪烁的时钟显示区，并在接收端用两个时钟接受区的信号的异或结果作为触发信号以锁存数据信号，提高了接收数据的正确率，并有效解决了屏幕闪烁种造成的屏幕的残影闪烁等副作用，实现了低成本无网络设备之间的可靠低速数据传输。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为数据发送端运行流程图；

图2为数据接收端运行流程图；

图3为数据传输设备示意图；

图4为数据发送设备示意图；

图5为发送设备显示屏示意图；

图6为接收设备传感器示意图；

图7为屏幕刷新显示示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，包括采用不同颜色调制时钟与数据信息以提高通讯速率，在接收端以带滤光片的光传感器进行解码等本质与本发明相同的改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例：

根据本发明提供的基于屏幕光调制的低速通讯系统，包括：

数据发送端，运行流程如图1：

1.输入二进制数据；

2.在传输层通讯协议对输入数据进行编码；

3.对显示器进行场同步信号；

4.将场同步信号作为信号传输时钟信号；

5.对传输层数据包进行数据编码；

6.对同步信号进行编码；

7.将编码后的图形数据(包括同步信息和数据信息)写入图形显示设备的帧缓存区域；

8.显示驱动芯片在每个场同步信号使能期间，依次读取已经编码的帧缓存，并通过图形显示数据通道发送给显示器；

9.通过显示器显示编码的图案；

10.产生调制光(编码图案)。

数据接收端，运行流程如图2：

11.对准和同步模块；

12.接收数据信号光传感器，光电二极管+滤色片(可选)；

13.接收时钟信号光传感器，光电二极管；

14.设置ADC模拟数字转换器，或阈值可调的史密斯触发器/比较器；

15.设置用于判断逻辑状态的阈值；

16.设置锁存器；

17.进行串行协议解码及验证；

18.串行转并行，输出二进制数据。

根据本发明提供的基于屏幕光调制的低速通讯方法，包括：

1.编码和准备阶段：

用户编辑所需从发送设备传输至接收设备的数据，进行必要的处理后转为二进制数据包，数据编码以字节为单位，计算数据总长度。将数据包长度作为数据包的第一个字节(或者字，依据数据包长度和具体用户协议而定)，数据负载尾随其后，最后加上校验码。完成数据包准备后，将数据包转交图像编码程序。

图像编码程序首先对数据包中每个字节进行8b-10b转换(可选)，然后进行并行转串行转换，生成图形帧序列，每一帧可包含多个数据传输区，即包含多个bit的数据，如果接收设备的光传感器带有红绿蓝滤色片，编码时可以使用颜色区分多个bit数据后使用同一个数据传输区发送，如图3。

图像编码程序完成编码后，即在屏幕上显示对准和阈值判断图案，并提示用户将接收设备放置于发送设备屏幕上并开始对准操作。

图形编码程序可集成于网页浏览器或者HTML5页面以减少客户端开发工作，也可集成于各类用户程序中，如图4。

2.对准和阈值判断阶段

屏幕上显示对准和阈值判断图案，图案由两个位置在中下方的亮色块(时钟图案区)和数个位置在中上方的暗色块(信息区)组成，图案的四周显示十字标帮助用户将设备对准调制图案的中心，如图5、图6。

用户调整接收设备和发送设备的相对位置，同时接收设备上的光电传感器(时钟光电管x2，数据光电管xn)采样射入设备的光信号强度，光信号强度转换为电压信号并送给设备上的模数转换器，设备控制器读取模数转换器以判断光强是否满足数据传输标准：

--两个时钟电压信号都为较低电压；

--用于定位和确定阈值的信息电压信号都为较高电压；

--信息电压信号减时钟电压信号高于预设阈值以保证接收灵敏度；

如果光强不满足数据传输标准，设备控制器通过其他反馈方式告知用户调整接收设备和发送设备屏幕的相对位置，或者将发送设备屏幕亮度调高。

一旦光强满足数据传输标准，设备控制器以“(信息电压值-时钟电压值)/2”作为阈值中间点，以“阈值中间点+/-预设阈值/2”作为输入高和输入低的阈值(VIH/VIL)，完成阈值计算后，接收设备控制器通过其他反馈方式通知用户第一阶段完成。

3.时钟同步阶段

用户得到接收设备反馈后，即可操作发射设备开始数据传输，数据传输有两阶段组成，第一阶段为同步阶段，在该阶段里：

--首先将两个时钟显示区改变为差分形式，一个亮，另一个暗；

--两个时钟显示区依照每两个扫描周期切换一次的规律，在亮和暗之间切换，保持两个时钟之间的相位差为90°；

--信号区域每两个扫描周期切换一次亮和暗，保持与相邻的时钟区域180°的相位差。

接收设备在完成阈值计算后，自动进入等待时钟同步阶段，当发射设备开始闪烁屏幕后，接收设备控制器通过之前计算的阈值，获得当前发射设备发射的各时钟信号，并确认各时钟信号和其相邻的信息信号相位相反。

接收设备同时启动定时器，记录每次时钟信号切换的时间点。

当接收设备接收到足够多的时钟信号周期(比如16个)，接收设备根据每个信号周期的时间值，自动计算时钟周期，以完成和发送设备屏幕刷新率之间的同步。

发送设备发送完一定数量时钟周期的同步信号后(比如20个)，默认接收设备已经同步成功，将两个时钟区域都设置为亮，以通知接收设备准备接收数据，等待一段时间后(比如20ms)自动进入下一阶段—传输阶段。

如果接收设备未接收到有效的时钟信号，或者接收到的时钟信号周期差异太大，又或者时钟信号和相邻信息信号相位不是180°，接收设备应通过其他方式通知用户，应重新进行对准和阈值判断。

4.传输阶段

在传输阶段，发送设备每两个周期切换一次时钟信号，并保证两个时钟信号区的显示相位相差90°。同时每个周期向每个信息显示区依次发送一个比特的显示数据。

接收设备在每个模数转换周期里依次或者同步采样两个时钟传感器和所有信息传感器，并与之前计算的阈值比较后转换为0/1字节流，然后接收设备根据两个时钟传感器的逻辑状态的异或(差分)结果判断是否是有效时钟，在每次有效时钟的0->1或者1->0转换的时候，保存当前的信息传感器的逻辑值，并将该逻辑值保存到解码缓冲区内，并递增一个解码缓冲区指针。

一旦解码缓冲区指针超过10，接收设备立刻对缓冲区内的数据进行10B-8B解码以得到字节流的长度并将解码缓冲区指针清零，并将该长度设置为接收缓冲区指针的上限。

接收设备继续接收信息，每次解码缓冲区内收到完整10bit数据，接收设备都立刻进行解码，并将结果放入接收缓冲区并递增接收缓冲区指针，直到接收超时，表示接收失败，接受设备应该以某种方式通知用户。

接收缓冲区指针等于字节流长度，表示接收完成，接受设备控制器即进行校验码计算，如果校验码正确，则以某种方式通知用户信息成功接收，否则通知用户接收失败，如图7。

该发明通过一种编码调制平板显示器的显示内容，实现对信息的编码和发送，在接收方通过光电二极管或光电放大管接收光信号并解码信息。该编码方式有效的防止了在刷新屏幕时，由于屏幕的极性翻转特性造成的屏幕残影和闪烁的问题。通过该方式传输数据，接收方不需要任何网络连接即可接收数据，且成本低廉。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种基于屏幕光调制的低速通讯方法，其特征在于，包括：

步骤1：编辑需从发送设备传输至接收设备的数据，进行预处理后转为二进制数据包，并转交图像编码程序，完成编码后，在屏幕上显示对准和阈值判断图案，并提示进行对准操作；

步骤2：调整接收设备和发送设备的相对位置，通过光电传感器采样射入接收设备的光信号强度，将光信号强度转换为电压信号并传输至模数转换器，读取模数转换器以判断光强是否满足数据传输标准，并反馈用户结果；

步骤3：在得到接收设备的反馈后，通过发射设备进行数据同步：将两个时钟显示区改变为差分形式，一个亮，另一个暗；两个时钟显示区依照每两个屏幕扫描周期切换一次的规律，在亮和暗之间切换，保持两个时钟之间的相位差为90°；信号区域每两个扫描周期切换一次亮和暗，保持与相邻的时钟区域180°的相位差；

步骤4：在传输阶段，发送设备每两个扫描周期切换一次时钟信号，并保证两个时钟信号区的显示相位相差90°，同时每个周期向每个信息显示区依次发送一个比特的显示数据，校验后判断信息是否成功传输；

所述步骤3包括：

在接收设备在完成阈值计算后，自动进入等待时钟同步阶段，当发射设备开始闪烁屏幕后，通过计算的阈值获得当前发射设备发射的各时钟信号，并确认各时钟信号和其相邻的信息信号相位相反；同时启动定时器，记录每次时钟信号切换的时间点；

当接收设备接收到预设个数的时钟信号周期后，根据每个信号周期的时间值计算时钟周期，完成和发送设备屏幕刷新率之间的同步；

发送设备发送完预设数量时钟周期的同步信号后，默认接收设备已经同步成功，将两个时钟区域都设置为亮，以通知接收设备准备接收数据，等待预设时间后自动进入传输阶段；

如果接收设备未接收到时钟信号，或者接收到的时钟信号不符合预设要求，则重新进行对准和阈值判断；

所述步骤4包括：

通过接收设备在每个模数转换周期里依次或者同步采样两个时钟传感器和所有信息传感器，并与计算的阈值比较后转换为0/1字节流，然后根据两个时钟传感器的逻辑状态的异或结果判断是否是有效时钟，在每次有效时钟的0到1或者1到0转换的时候，保存当前的信息传感器的逻辑值，并将该逻辑值保存到解码缓冲区内，并递增一个解码缓冲区指针；

当解码缓冲区指针超过10，立刻对缓冲区内的数据进行10B-8B解码，得到字节流的长度并将解码缓冲区指针清零，并将该长度设置为接收缓冲区指针的上限；

接收设备继续接收信息并解码输出字节流并将数据保存至接收缓冲区，若接收超时，则表示接收失败并通知用户；

接收缓冲区指针等于字节流长度，表示接收完成，进行校验码计算，如果校验码正确，则通知用户信息接收成功，否则通知用户接收失败。

2.根据权利要求1所述的基于屏幕光调制的低速通讯方法，其特征在于，所述步骤1包括：

数据编码以字节为单位，计算数据总长度，将数据包长度作为数据包的第一个字节，数据负载尾随其后，最后加上校验码；

图像编码程序首先对数据包中每个字节进行8b-10b转换，然后进行并行转串行转换，生成图形帧序列，每一帧包含多个数据传输区，如果接收设备的光传感器带有红绿蓝滤色片，则编码时使用颜色区分多个bit数据后使用同一个数据传输区发送。

3.根据权利要求1所述的基于屏幕光调制的低速通讯方法，其特征在于，所述步骤2包括：

数据传输标准为：两个时钟电压值都低于预设电压；用于定位和确定阈值的信息电压值都高于预设电压；信息电压值-时钟电压值＞预设阈值；

若光强不满足数据传输标准，则告知用户调整接收设备和发送设备屏幕的相对位置，或者将发送设备屏幕的亮度调高；

若光强满足数据传输标准，则阈值中间点为：(信息电压值-时钟电压值)/2，阈值高点和低点为：阈值中间点+/-预设阈值/2。

4.一种基于屏幕光调制的低速通讯系统，其特征在于，包括：

模块M1：编辑需从发送设备传输至接收设备的数据，进行预处理后转为二进制数据包，并转交图像编码程序，完成编码后，在屏幕上显示对准和阈值判断图案，并提示进行对准操作；

模块M2：调整接收设备和发送设备的相对位置，通过光电传感器采样射入接收设备的光信号强度，将光信号强度转换为电压信号并传输至模数转换器，读取模数转换器以判断光强是否满足数据传输标准，并反馈用户结果；

模块M3：在得到接收设备的反馈后，通过发射设备进行数据同步：将两个时钟显示区改变为差分形式，一个亮，另一个暗；两个时钟显示区依照每两个扫描周期切换一次的规律，在亮和暗之间切换，保持两个时钟之间的相位差为90°；信号区域每两个扫描周期切换一次亮和暗，保持与相邻的时钟区域180°的相位差；

模块M4：在传输阶段，发送设备每两个周期切换一次时钟信号，并保证两个时钟信号区的显示相位相差90°，同时每个周期向每个信息显示区依次发送一个比特的显示数据，校验后判断信息是否成功传输；

所述模块M3包括：

在接收设备在完成阈值计算后，自动进入等待时钟同步阶段，当发射设备开始闪烁屏幕后，通过计算的阈值获得当前发射设备发射的各时钟信号，并确认各时钟信号和其相邻的信息信号相位相反；同时启动定时器，记录每次时钟信号切换的时间点；

当接收设备接收到预设个数的时钟信号周期后，根据每个信号周期的时间值计算时钟周期，完成和发送设备屏幕刷新率之间的同步；

发送设备发送完预设数量时钟周期的同步信号后，默认接收设备已经同步成功，将两个时钟区域都设置为亮，以通知接收设备准备接收数据，等待预设时间后自动进入传输阶段；

如果接收设备未接收到时钟信号，或者接收到的时钟信号不符合预设要求，则重新进行对准和阈值判断；

所述模块M4包括：

通过接收设备在每个模数转换周期里依次或者同步采样两个时钟传感器和所有信息传感器，并与计算的阈值比较后转换为0/1字节流，然后根据两个时钟传感器的逻辑状态的异或结果判断是否是有效时钟，在每次有效时钟的0到1或者1到0转换的时候，保存当前的信息传感器的逻辑值，并将该逻辑值保存到解码缓冲区内，并递增一个解码缓冲区指针；

当解码缓冲区指针超过10，立刻对缓冲区内的数据进行10B-8B解码，得到字节流的长度并将解码缓冲区指针清零，并将该长度设置为接收缓冲区指针的上限；

接收设备继续接收信息直到接收超时，表示接收失败并通知用户；

接收缓冲区指针等于字节流长度，表示接收完成，进行校验码计算，如果校验码正确，则通知用户信息接收成功，否则通知用户接收失败。

5.根据权利要求4所述的基于屏幕光调制的低速通讯系统，其特征在于，所述模块M1包括：

数据编码以字节为单位，计算数据总长度，将数据包长度作为数据包的第一个字节，数据负载尾随其后，最后加上校验码；

图像编码程序首先对数据包中每个字节进行8b-10b转换，然后进行并行转串行转换，生成图形帧序列，每一帧包含多个数据传输区，如果接收设备的光传感器带有红绿蓝滤色片，则编码时使用颜色区分多个bit数据后使用同一个数据传输区发送。

6.根据权利要求4所述的基于屏幕光调制的低速通讯系统，其特征在于，所述模块M2包括：

数据传输标准为：两个时钟电压值都低于预设电压；用于定位和确定阈值的信息电压值都高于预设电压；信息电压值-时钟电压值＞预设阈值；

若光强不满足数据传输标准，则告知用户调整接收设备和发送设备屏幕的相对位置，或者将发送设备屏幕的亮度调高；

若光强满足数据传输标准，则阈值中间点为：(信息电压值-时钟电压值)/2，阈值高点和低点为：阈值中间点+/-预设阈值/2。

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