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 Android教程網 >> Android技術 >> Android開發實例 >> Android提高第十一篇之模擬信號示波器

Android提高第十一篇之模擬信號示波器

編輯：Android開發實例

     上次簡單地介紹了AudioRecord和AudioTrack的使用，這次就結合SurfaceView實現一個Android版的手機模擬信號示波器(PS：以前也講過J2ME版的手機示波器)。最近物聯網炒得很火，作為手機軟件開發者，如何在不修改手機硬件電路的前提下實現與第三方傳感器結合呢？麥克風就是一個很好的ADC接口，通過麥克風與第三方傳感器結合，再在軟件裡對模擬信號做相應的處理，就可以提供更豐富的傳感化應用。

先來看看本文程序運行的效果圖(屏幕錄像速度較慢，真機實際運行起來會更加流暢)：

       本文程序使用8000hz的采樣率，對X軸方向繪圖的實時性要求較高，如果不降低X軸的分辨率，程序的實時性較差，因此程序對X軸數據縮小區間為8倍～16倍。由於采用16位采樣，因此Y軸數據的高度相對於手機屏幕來說也偏大，程序也對Y軸數據做縮小，區間為1倍～10倍。在SurfaceView的OnTouchListener方法裡加入了波形基線的位置調節，直接在SurfaceView控件上觸摸即可控制整體波形偏上或偏下顯示。

main.xml源碼如下：

 

  1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
  2. <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/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="開始" 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是實現示波器的類庫，包含AudioRecord操作線程和SurfaceView繪圖線程的實現，兩個線程同步操作，代碼如下：

 

  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;// 線程控制標記  
  12.     /**  
  13.      * X軸縮小的比例  
  14.      */ 
  15.     public int rateX = 4;  
  16.     /**  
  17.      * Y軸縮小的比例  
  18.      */ 
  19.     public int rateY = 4;  
  20.     /**  
  21.      * Y軸基線  
  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.      * 開始  
  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();// 開始錄制線程  
  42.         new DrawThread(sfv, mPaint).start();// 開始繪制線程  
  43.     }  
  44.     /**  
  45.      * 停止  
  46.      */ 
  47.     public void Stop() {  
  48.         isRecording = false;  
  49.         inBuf.clear();// 清除  
  50.     }  
  51.     /**  
  52.      * 負責從MIC保存數據到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();// 開始錄制  
  68.                 while (isRecording) {  
  69.                     // 從MIC保存數據到緩沖區  
  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);// 添加數據  
  79.                     }  
  80.                 }  
  81.                 audioRecord.stop();  
  82.             } catch (Throwable t) {  
  83.             }  
  84.         }  
  85.     };  
  86.     /**  
  87.      * 負責繪制inBuf中的數據  
  88.      *   
  89.      * @author GV  
  90.      *   
  91.      */ 
  92.     class DrawThread extends Thread {  
  93.         private int oldX = 0;// 上次繪制的X坐標  
  94.         private int oldY = 0;// 上次繪制的Y坐標  
  95.         private SurfaceView sfv;// 畫板  
  96.         private int X_index = 0;// 當前畫圖所在屏幕X軸的坐標  
  97.         private Paint mPaint;// 畫筆  
  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);// 把緩沖區數據畫出來  
  114.                     X_index = X_index + tmpBuf.length;  
  115.                     if (X_index > sfv.getWidth()) {  
  116.                         X_index = 0;  
  117.                     }  
  118.                 }  
  119.             }  
  120.         }  
  121.         /**  
  122.          * 繪制指定區域  
  123.          *   
  124.          * @param start  
  125.          *            X軸開始的位置(全屏)  
  126.          * @param buffer  
  127.          *            緩沖區  
  128.          * @param rate  
  129.          *            Y軸數據縮小的比例  
  130.          * @param baseLine  
  131.          *            Y軸基線  
  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()));// 關鍵:獲取畫布  
  138.             canvas.drawColor(Color.BLACK);// 清除背景  
  139.             int y;  
  140.             for (int i = 0; i < buffer.length; i++) {// 有多少畫多少  
  141.                 int x = i + start;  
  142.                 y = buffer[i] / rate + baseLine;// 調節縮小比例，調節基准線  
  143.                 canvas.drawLine(oldX, oldY, x, y, mPaint);  
  144.                 oldX = x;  
  145.                 oldY = y;  
  146.             }  
  147.             sfv.getHolder().unlockCanvasAndPost(canvas);// 解鎖畫布，提交畫好的圖像  
  148.         }  
  149.     }  
  150. }  

testOscilloscope.java是主程序，控制UI和ClsOscilloscope，代碼如下：

 

  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軸縮小比例最大值,X軸數據量巨大，容易產生刷新延時  
  27.     static final int xMin = 8;//X軸縮小比例最小值  
  28.     static final int yMax = 10;//Y軸縮小比例最大值  
  29.     static final int yMin = 1;//Y軸縮小比例最小值  
  30.       
  31.     int recBufSize;//錄音最小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.         //錄音組件  
  39.         recBufSize = AudioRecord.getMinBufferSize(frequency,  
  40.                 channelConfiguration, audioEncoding);  
  41.         audioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, frequency,  
  42.                 channelConfiguration, audioEncoding, recBufSize);  
  43.         //按鍵  
  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.         //畫板和畫筆  
  49.         sfv = (SurfaceView) this.findViewById(R.id.SurfaceView01);   
  50.         sfv.setOnTouchListener(new TouchEvent());  
  51.         mPaint = new Paint();    
  52.         mPaint.setColor(Color.GREEN);// 畫筆為綠色    
  53.         mPaint.setStrokeWidth(1);// 設置畫筆粗細   
  54.         //示波器類庫  
  55.         clsOscilloscope.initOscilloscope(xMax/2, yMax/2, sfv.getHeight()/2);  
  56.           
  57.         //縮放控件，X軸的數據縮小的比率高些  
  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軸縮小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍" 
  65.                         +","+"Y軸縮小"+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<xMax)  
  72.                     clsOscilloscope.rateX++;      
  73.                 setTitle("X軸縮小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍" 
  74.                         +","+"Y軸縮小"+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軸縮小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍" 
  84.                         +","+"Y軸縮小"+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<yMax)  
  92.                     clsOscilloscope.rateY++;      
  93.                 setTitle("X軸縮小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍" 
  94.                         +","+"Y軸縮小"+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.      * 按鍵事件處理  
  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.      * 觸摸屏動態設置波形圖基線  
  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.     }  
  133. } 

 

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