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分类: 嵌入式

2011-07-12 15:44:42

转自:http://blog.csdn.net/hellogv/
上次简单地介绍了AudioRecord和AudioTrack的使用,这次就结合SurfaceView实现一个Android版的手机模拟信号示波器(PS:以前也讲过J2ME版的手机示波器)。最近物联网炒得很火,作为手机软件开发者,如何在不修改手机硬件电路的前提下实现与第三方传感器结合呢?麦克风就是一个很好的ADC接口,通过麦克风与第三方传感器结合,再在软件里对模拟信号做相应的处理,就可以提供更丰富的传感化应用。

先来看看本文程序运行的效果图(屏幕录像速度较慢,真机实际运行起来会更加流畅):

       本文程序使用8000hz的采样率,对X轴方向绘图的实时性要求较高,如果不降低X轴的分辨率,程序的实时性较差,因此程序对X轴数据缩小区间为8 倍~16倍。由于采用16位采样,因此Y轴数据的高度相对于手机屏幕来说也偏大,程序也对Y轴数据做缩小,区间为1倍~10倍。在SurfaceView 的OnTouchListener方法里加入了波形基线的位置调节,直接在SurfaceView控件上触摸即可控制整体波形偏上或偏下显示。

main.xml源码如下:

  1. xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
  2. <LinearLayout xmlns:android=""  
  3.     android:orientation="vertical" android:layout_width="fill_parent"  
  4.     android:layout_height="fill_parent">  
  5.     <LinearLayout android:id="@+id/LinearLayout01"  
  6.         android:layout_height="wrap_content" android:layout_width="fill_parent"  
  7.         android:orientation="horizontal">  
  8.         <Button android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/btnStart"  
  9.             android:text="开始" android:layout_width="80dip">Button>  
  10.         <Button android:layout_height="wrap_content" android:text="停止"  
  11.             android:id="@+id/btnExit" android:layout_width="80dip">Button>  
  12.         <ZoomControls android:layout_width="wrap_content"  
  13.             android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/zctlX">ZoomControls>  
  14.         <ZoomControls android:layout_width="wrap_content"  
  15.             android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/zctlY">ZoomControls>  
  16.     LinearLayout>  
  17.     <SurfaceView android:id="@+id/SurfaceView01"  
  18.         android:layout_height="fill_parent" android:layout_width="fill_parent">SurfaceView>  
  19. LinearLayout>  

ClsOscilloscope.java是实现示波器的类库,包含AudioRecord操作线程和SurfaceView绘图线程的实现,两个线程同步操作,代码如下:

  1. package com.testOscilloscope;  
  2. import java.util.ArrayList;  
  3. import android.graphics.Canvas;  
  4. import android.graphics.Color;  
  5. import android.graphics.Paint;  
  6. import android.graphics.Rect;  
  7. import android.media.AudioRecord;  
  8. import android.view.SurfaceView;  
  9. public class ClsOscilloscope {  
  10.     private ArrayList<short[]> inBuf = new ArrayList<short[]>();  
  11.     private boolean isRecording = false;// 线程控制标记  
  12.     /** 
  13.      * X轴缩小的比例 
  14.      */  
  15.     public int rateX = 4;  
  16.     /** 
  17.      * Y轴缩小的比例 
  18.      */  
  19.     public int rateY = 4;  
  20.     /** 
  21.      * Y轴基线 
  22.      */  
  23.     public int baseLine = 0;  
  24.     /** 
  25.      * 初始化 
  26.      */  
  27.     public void initOscilloscope(int rateX, int rateY, int baseLine) {  
  28.         this.rateX = rateX;  
  29.         this.rateY = rateY;  
  30.         this.baseLine = baseLine;  
  31.     }  
  32.     /** 
  33.      * 开始 
  34.      *  
  35.      * @param recBufSize 
  36.      *            AudioRecord的MinBufferSize 
  37.      */  
  38.     public void Start(AudioRecord audioRecord, int recBufSize, SurfaceView sfv,  
  39.             Paint mPaint) {  
  40.         isRecording = true;  
  41.         new RecordThread(audioRecord, recBufSize).start();// 开始录制线程  
  42.         new DrawThread(sfv, mPaint).start();// 开始绘制线程  
  43.     }  
  44.     /** 
  45.      * 停止 
  46.      */  
  47.     public void Stop() {  
  48.         isRecording = false;  
  49.         inBuf.clear();// 清除  
  50.     }  
  51.     /** 
  52.      * 负责从MIC保存数据到inBuf 
  53.      *  
  54.      * @author GV 
  55.      *  
  56.      */  
  57.     class RecordThread extends Thread {  
  58.         private int recBufSize;  
  59.         private AudioRecord audioRecord;  
  60.         public RecordThread(AudioRecord audioRecord, int recBufSize) {  
  61.             this.audioRecord = audioRecord;  
  62.             this.recBufSize = recBufSize;  
  63.         }  
  64.         public void run() {  
  65.             try {  
  66.                 short[] buffer = new short[recBufSize];  
  67.                 audioRecord.startRecording();// 开始录制  
  68.                 while (isRecording) {  
  69.                     // 从MIC保存数据到缓冲区  
  70.                     int bufferReadResult = audioRecord.read(buffer, 0,  
  71.                             recBufSize);  
  72.                     short[] tmpBuf = new short[bufferReadResult / rateX];  
  73.                     for (int i = 0, ii = 0; i < tmpBuf.length; i++, ii = i  
  74.                             * rateX) {  
  75.                         tmpBuf[i] = buffer[ii];  
  76.                     }  
  77.                     synchronized (inBuf) {//  
  78.                         inBuf.add(tmpBuf);// 添加数据  
  79.                     }  
  80.                 }  
  81.                 audioRecord.stop();  
  82.             } catch (Throwable t) {  
  83.             }  
  84.         }  
  85.     };  
  86.     /** 
  87.      * 负责绘制inBuf中的数据 
  88.      *  
  89.      * @author GV 
  90.      *  
  91.      */  
  92.     class DrawThread extends Thread {  
  93.         private int oldX = 0;// 上次绘制的X坐标  
  94.         private int oldY = 0;// 上次绘制的Y坐标  
  95.         private SurfaceView sfv;// 画板  
  96.         private int X_index = 0;// 当前画图所在屏幕X轴的坐标  
  97.         private Paint mPaint;// 画笔  
  98.         public DrawThread(SurfaceView sfv, Paint mPaint) {  
  99.             this.sfv = sfv;  
  100.             this.mPaint = mPaint;  
  101.         }  
  102.         public void run() {  
  103.             while (isRecording) {  
  104.                 ArrayList<short[]> buf = new ArrayList<short[]>();  
  105.                 synchronized (inBuf) {  
  106.                     if (inBuf.size() == 0)  
  107.                         continue;  
  108.                     buf = (ArrayList<short[]>) inBuf.clone();// 保存  
  109.                     inBuf.clear();// 清除  
  110.                 }  
  111.                 for (int i = 0; i < buf.size(); i++) {  
  112.                     short[] tmpBuf = buf.get(i);  
  113.                     SimpleDraw(X_index, tmpBuf, rateY, baseLine);// 把缓冲区数据画出来  
  114.                     X_index = X_index + tmpBuf.length;  
  115.                     if (X_index > sfv.getWidth()) {  
  116.                         X_index = 0;  
  117.                     }  
  118.                 }  
  119.             }  
  120.         }  
  121.         /** 
  122.          * 绘制指定区域 
  123.          *  
  124.          * @param start 
  125.          *            X轴开始的位置(全屏) 
  126.          * @param buffer 
  127.          *            缓冲区 
  128.          * @param rate 
  129.          *            Y轴数据缩小的比例 
  130.          * @param baseLine 
  131.          *            Y轴基线 
  132.          */  
  133.         void SimpleDraw(int start, short[] buffer, int rate, int baseLine) {  
  134.             if (start == 0)  
  135.                 oldX = 0;  
  136.             Canvas canvas = sfv.getHolder().lockCanvas(  
  137.                     new Rect(start, 0, start + buffer.length, sfv.getHeight()));// 关键:获取画布  
  138.             canvas.drawColor(Color.BLACK);// 清除背景  
  139.             int y;  
  140.             for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {// 有多少画多少  
  141.                 int x = i + start;  
  142.                 y = buffer[i] / rate + baseLine;// 调节缩小比例,调节基准线  
  143.                 canvas.drawLine(oldX, oldY, x, y, mPaint);  
  144.                 oldX = x;  
  145.                 oldY = y;  
  146.             }  
  147.             sfv.getHolder().unlockCanvasAndPost(canvas);// 解锁画布,提交画好的图像  
  148.         }  
  149.     }  
  150. }  

testOscilloscope.java是主程序,控制UI和ClsOscilloscope,代码如下:

  1. package com.testOscilloscope;  
  2. import android.app.Activity;  
  3. import android.graphics.Color;  
  4. import android.graphics.Paint;  
  5. import android.media.AudioFormat;  
  6. import android.media.AudioRecord;  
  7. import android.media.MediaRecorder;  
  8. import android.os.Bundle;  
  9. import android.view.MotionEvent;  
  10. import android.view.SurfaceView;  
  11. import android.view.View;  
  12. import android.view.View.OnTouchListener;  
  13. import android.widget.Button;  
  14. import android.widget.ZoomControls;  
  15. public class testOscilloscope extends Activity {  
  16.     /** Called when the activity is first created. */  
  17.     Button btnStart,btnExit;  
  18.     SurfaceView sfv;  
  19.     ZoomControls zctlX,zctlY;  
  20.       
  21.     ClsOscilloscope clsOscilloscope=new ClsOscilloscope();  
  22.       
  23.     static final int frequency = 8000;//分辨率  
  24.     static final int channelConfiguration = AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO;  
  25.     static final int audioEncoding = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;  
  26.     static final int xMax = 16;//X轴缩小比例最大值,X轴数据量巨大,容易产生刷新延时  
  27.     static final int xMin = 8;//X轴缩小比例最小值  
  28.     static final int yMax = 10;//Y轴缩小比例最大值  
  29.     static final int yMin = 1;//Y轴缩小比例最小值  
  30.       
  31.     int recBufSize;//录音最小buffer大小  
  32.     AudioRecord audioRecord;  
  33.     Paint mPaint;  
  34.     @Override  
  35.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
  36.         super.onCreate(savedInstanceState);  
  37.         setContentView(R.layout.main);  
  38.         //录音组件  
  39.         recBufSize = AudioRecord.getMinBufferSize(frequency,  
  40.                 channelConfiguration, audioEncoding);  
  41.         audioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, frequency,  
  42.                 channelConfiguration, audioEncoding, recBufSize);  
  43.         //按键  
  44.         btnStart = (Button) this.findViewById(R.id.btnStart);  
  45.         btnStart.setOnClickListener(new ClickEvent());  
  46.         btnExit = (Button) this.findViewById(R.id.btnExit);  
  47.         btnExit.setOnClickListener(new ClickEvent());  
  48.         //画板和画笔  
  49.         sfv = (SurfaceView) this.findViewById(R.id.SurfaceView01);   
  50.         sfv.setOnTouchListener(new TouchEvent());  
  51.         mPaint = new Paint();    
  52.         mPaint.setColor(Color.GREEN);// 画笔为绿色    
  53.         mPaint.setStrokeWidth(1);// 设置画笔粗细   
  54.         //示波器类库  
  55.         clsOscilloscope.initOscilloscope(xMax/2, yMax/2, sfv.getHeight()/2);  
  56.           
  57.         //缩放控件,X轴的数据缩小的比率高些  
  58.         zctlX = (ZoomControls)this.findViewById(R.id.zctlX);  
  59.         zctlX.setOnZoomInClickListener(new View.OnClickListener() {  
  60.             @Override  
  61.             public void onClick(View v) {  
  62.                 if(clsOscilloscope.rateX>xMin)  
  63.                     clsOscilloscope.rateX--;  
  64.                 setTitle("X轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍"  
  65.                         +","+"Y轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateY)+"倍");  
  66.             }  
  67.         });  
  68.         zctlX.setOnZoomOutClickListener(new View.OnClickListener() {  
  69.             @Override  
  70.             public void onClick(View v) {  
  71.                 if(clsOscilloscope.rateX
  72.                     clsOscilloscope.rateX++;      
  73.                 setTitle("X轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍"  
  74.                         +","+"Y轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateY)+"倍");  
  75.             }  
  76.         });  
  77.         zctlY = (ZoomControls)this.findViewById(R.id.zctlY);  
  78.         zctlY.setOnZoomInClickListener(new View.OnClickListener() {  
  79.             @Override  
  80.             public void onClick(View v) {  
  81.                 if(clsOscilloscope.rateY>yMin)  
  82.                     clsOscilloscope.rateY--;  
  83.                 setTitle("X轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍"  
  84.                         +","+"Y轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateY)+"倍");  
  85.             }  
  86.         });  
  87.           
  88.         zctlY.setOnZoomOutClickListener(new View.OnClickListener() {  
  89.             @Override  
  90.             public void onClick(View v) {  
  91.                 if(clsOscilloscope.rateY
  92.                     clsOscilloscope.rateY++;      
  93.                 setTitle("X轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍"  
  94.                         +","+"Y轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateY)+"倍");  
  95.             }  
  96.         });  
  97.     }  
  98.     @Override  
  99.     protected void onDestroy() {  
  100.         super.onDestroy();  
  101.         android.os.Process.killProcess(android.os.Process.myPid());  
  102.     }  
  103.       
  104.     /** 
  105.      * 按键事件处理 
  106.      * @author GV 
  107.      * 
  108.      */  
  109.     class ClickEvent implements View.OnClickListener {  
  110.         @Override  
  111.         public void onClick(View v) {  
  112.             if (v == btnStart) {  
  113.                 clsOscilloscope.baseLine=sfv.getHeight()/2;  
  114.                 clsOscilloscope.Start(audioRecord,recBufSize,sfv,mPaint);  
  115.             } else if (v == btnExit) {  
  116.                 clsOscilloscope.Stop();  
  117.             }  
  118.         }  
  119.     }  
  120.     /** 
  121.      * 触摸屏动态设置波形图基线 
  122.      * @author GV 
  123.      * 
  124.      */  
  125.     class TouchEvent implements OnTouchListener{  
  126.         @Override  
  127.         public boolean onTouch(View v, MotionEvent event) {  
  128.             clsOscilloscope.baseLine=(int)event.getY();  
  129.             return true;  
  130.         }  
  131.           
  132.     }  

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