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  • android音频发生器

    这是前一段时间遇到的问题了， 想用android手机的音频口发送消息，消息内容可以是字符串，可以是命令，甚至可以是文件。由于智能手机的普及，今后在工业领域可能会推广，所以在这里分享一下。

    现在开始：

    一（语文是硬伤，标题想不出来）：

    本例只实现了发送字符串的功能（用的是方波标记），而且界面布局很简单，贴图：

    点击【send】将会发送出一段噪音，噪音的内容是用你所输入的字符串编码过来的，用的是Ascall码转换成高低电频，当然在手机的耳机插口需要插入一个自己开发的信号转换器，接收端需要安装配套的信号接受器，而且成本很低，似乎是用单片机开发的。好吧，露馅了，我不懂硬件……

     


    绑定button。

    [java] view plaincopy
     
    1. listener = new Listener();  
    2.         play = (Button)findViewById(R.id.play);  
    3.         text = (EditText)findViewById(R.id.text);  
    4.         play.setOnClickListener(listener);  


    listener的内容：

    [java] view plaincopy
     
    1. private class Listener implements OnClickListener  
    2.     {  
    3.   
    4.   
    5.         @Override  
    6.         public void onClick(View arg0) {  
    7.             // TODO Auto-generated method stub  
    8.             sendme = text.getText().toString();  
    9.             Log.d("!!!!!!","listener");  
    10.             if(sendme != ""&& sendme != null)  
    11.             {     
    12.                 if(thread == null)  
    13.                 {  
    14.                     thread = new AudioThread();  
    15.                     thread.start();  
    16.                 }  
    17.                 else  
    18.                     thread.letRun();  
    19.             }  
    20.               
    21.         }  
    22.           
    23.     }  


    thread的内容：

    [java] view plaincopy
     
    1. class AudioThread extends Thread{  
    2.   
    3.           
    4.         @Override  
    5.         public void run() {  
    6.             // TODO Auto-generated method stub  
    7.             while(true)  
    8.             {  
    9.                 if(isrun)  
    10.                 {  
    11.                     Log.d("!!!!!!","runner");  
    12.                     audioplayer = new AudioSend();  
    13.                     audioplayer.play(sendme);  
    14.                     try {  
    15.                         sleep(1000);  
    16.                     } catch (InterruptedException e) {  
    17.                         // TODO Auto-generated catch block  
    18.                         e.printStackTrace();  
    19.                     }  
    20.                     isrun =false;  
    21.                 }  
    22.                   
    23.             }  
    24.         }  
    25.         public void letRun()  
    26.         {  
    27.             Log.d("!!!!!!","letrunner");  
    28.             isrun = true;  
    29.         }  
    30.           
    31.           
    32.   
    33.     }  



    已经发现重点就在audioplayer这个对象，这个是自己编写的audiosend类构造的，运用的是AudioTrack，查看api就可以发现这个类有个write（）方法，方法是重载的：write（byte【】，int，int）或者是write（short【】，int，int），那么数组中包含的究竟是什么？

     

    二：数组内容解析

    先来了解下耳机的构造：（耳机够着此段转载于http://blog.csdn.net/xl19862005/article/details/8522869）

    我们知道，耳机是用来听音乐，打电话的，既然是和声音相关的，那么耳机线上传输的就是音频信号，常见的音频信号一般都是在100Hz——10KHz左右的范围内，那么手机里面的音频输出系统（DA和音频功放）的幅频特性（也既带宽）一定也是在这个范围（这是本人的猜想，由于设备和仪器有限，没有进行系统的测试，有兴趣的朋友可以用相关的测试仪器测测），那么，既然有带宽，好家伙，我们就可以通过努力在这个频带内实现我们的通信信道了！另外值得提的一点是，耳机线上传输的音频信号是交流的！

        下面我们来看看市面上常见的耳机座（公头）的引脚定义，android手机上用的耳机大多都是3.5mm的四芯座，在这四个芯中，分别是：地、左声道、右声道和线控开关（MIC）

    1、国家标准


    发现其实耳机接受的就是电流，那么猜测那个数组中包含的应该就是电流的强度。那么我们只需要将所要发送的内容转换为电流的强度来标记，并且在接受端按照相同的方式来解码即可。

    三：audiosend类内容：

    [java] view plaincopy
     
    1. <span style="font-size:14px;">public class AudioSend {  
    2.     static int baudRate = 4800;  
    3.     static int maxRate = 48000;  
    4.     static int delayBit = 0;  
    5.     private static byte ihigh = (byte) (-128);  
    6.     private static byte ilow = (byte) (16);  
    7.       
    8.     AudioTrack audioplayer;  
    9.     static int minSize;  
    10.       
    11.       
    12.     static byte[] getBuffer(String str)  
    13.     {  
    14.         int bytesinframe = delayBit + 10;//delay + 8bit + 一个标识开始的位 + 一个标识结束的位  
    15.         byte[] sendme = str.getBytes();  
    16.         int n = maxRate/baudRate;  
    17.         boolean[] bits = new boolean[sendme.length * bytesinframe];//  
    18.         byte[] waveform = new byte[(sendme.length*bytesinframe* n)]; //防止失真，延长每个波的变化的播放时间  
    19.       
    20.         Arrays.fill(bits, true); //当其不断传出电流的时候标志着无信息传送，一旦有低压电流标志开始传送数据  
    21.   
    22.         int i,m,k,j = 0;  
    23.         for (i=0;i<sendme.length;++i)  
    24.         {  
    25.             m=i*bytesinframe;  
    26.             bits[m]=false;  
    27.             bits[++m]=((sendme[i]&1)==1);//位操作，也可以先转换成数字再用 Integer.toBinaryString  
    28.             bits[++m]=((sendme[i]&2)==2);  
    29.             bits[++m]=((sendme[i]&4)==4);  
    30.             bits[++m]=((sendme[i]&8)==8);  
    31.             bits[++m]=((sendme[i]&16)==16);  
    32.             bits[++m]=((sendme[i]&32)==32);  
    33.             bits[++m]=((sendme[i]&64)==64);  
    34.             bits[++m]=((sendme[i]&128)==128);  
    35.             //加上延时的位  
    36.             for(k=0;k<bytesinframe-9;k++)   
    37.                 bits[++m]=true;  
    38.         }  
    39.   
    40.         //转换成需要的byte数组  
    41.         for (i=0;i<bits.length;i++)  
    42.         {  
    43.             for (k=0;k<n;k++)  
    44.             {  
    45.                 waveform[j++]=(bits[i])?((byte) (ihigh)):((byte) (ilow));  
    46.               
    47.             }  
    48.         }  
    49.   
    50.   
    51.         bits=null;  
    52.         return waveform;  
    53.     }  
    54.     public void play (String str)  
    55.     {  
    56.         byte[] send = getBuffer(str);  
    57.         minSize = AudioTrack.getMinBufferSize(4800,AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO  
    58.                 ,AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);  
    59.         audioplayer = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, 4800, AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO,  
    60.                         AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, minSize, AudioTrack.MODE_STREAM);  
    61.           
    62.         audioplayer.play();  
    63.         audioplayer.write(send, 0, send.length);  
    64.         audioplayer.stop();  
    65.         audioplayer.release();  
    66.     }  
    67.       
    68. }  
    69. </span>  

    在够着audiotrack的时候

    [java] view plaincopy
     
    1. <span style="font-size:14px;">minSize = AudioTrack.getMinBufferSize(4800,AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO  
    2.                 ,AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);  
    3.         audioplayer = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, 4800, AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO,  
    4.                         AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, minSize, AudioTrack.MODE_STREAM);</span>  

    第一行其实是获取最小缓冲区大小，阐述按顺序依次是采样率，声道，和采样精度，在这里简单讲一下，如果还不懂还是自己google吧

    如果画成坐标图，横轴是时间，纵轴是电流的话：

    采样率就是每秒钟要发送多少个点过去，也就是告诉audiotrack对象每秒需要从我所write的数组中提取多少个点，当然在播放音乐的时候采样率越高就会音质效果越好。我们来极端假设一下，如果采样率是1,（其实android上只能是4800,44100,48000）那么意味着你一秒这个区段听到的声音都是一样的，不敢想象，它会吧”忐忑“播成什么样。

    声道不废话了

    采样精度就是电流的强度的上限和下限，当然也是越大音质越好，目前似乎只能是8BIT和16BIT，应该也就是这个原因所以write接受的是byte和short数组吧。

    接下来将编码：

    对于编码也就是我的代码的getbuffer方法了。

    先来讲一下通信的协议吧。如图所示通信协议中每十个位标记位发送的一个字母，开始位定义成低电流终止位定义成高电流（我们没有定奇偶校检位），中间的八位来定义字母的内容（也就是字母转换成Acall码之后的内容）但是每个电流如果用1和0表示的话差别太小了，单片机很可能检测不到，或者检测失误，所以我将高电流定义为-128，低电流定义为16，代码先将每个字母转化成对应的ascll码，然后再将它转换成对应的高低电流的波峰和波谷。

    对于

    [java] view plaincopy
     
    1. <span style="font-size:14px;">//转换成需要的byte数组  
    2.         for (i=0;i<bits.length;i++)  
    3.         {  
    4.             for (k=0;k<n;k++)  
    5.             {  
    6.                 waveform[j++]=(bits[i])?((byte) (ihigh)):((byte) (ilow));  
    7.               
    8.             }  
    9.         }  
    10. </span>  
    目的是为了保真而延时，也就是将每个波的变化延长k个单位时间，k呢是48000/4800得来的（其实这块是总监要求的我不是很懂），我猜测，应该是android手机固定的是播放48000的采样点，即便你定义成4800也必须自己做延时，但是不对啊，那还定义那个参数干嘛？或者是单片机只能每秒接受480个点，也不对，因为那样的话k应该等于4800/480而不是48000/4800（虽然结果一样）。具体我也不知道，应该是总监错了，公司硬件还没做好，过段时间才能测试，如果出错了我再回来修改。
    好了，终于写完了。
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