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android音频通信

2017年12月16日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4757字 ⁄ 字号 评论关闭

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。

listener = new Listener();
		play = (Button)findViewById(R.id.play);
		text = (EditText)findViewById(R.id.text);
		play.setOnClickListener(listener);

listener的内容:

private class Listener implements OnClickListener
	{


		@Override
		public void onClick(View arg0) {
			// TODO Auto-generated method stub
			sendme = text.getText().toString();
			Log.d("!!!!!!","listener");
			if(sendme != ""&& sendme != null)
			{	
				if(thread == null)
				{
					thread = new AudioThread();
					thread.start();
				}
				else
					thread.letRun();
			}
			
		}
		
	}

thread的内容:

class AudioThread extends Thread{

		
		@Override
		public void run() {
			// TODO Auto-generated method stub
			while(true)
			{
				if(isrun)
				{
					Log.d("!!!!!!","runner");
					audioplayer = new AudioSend();
					audioplayer.play(sendme);
					try {
						sleep(1000);
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
					isrun =false;
				}
				
			}
		}
		public void letRun()
		{
			Log.d("!!!!!!","letrunner");
			isrun = true;
		}
		
		

	}

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:

public class AudioSend {
	static int baudRate = 4800;
	static int maxRate = 48000;
	static int delayBit = 0;
	private static byte ihigh = (byte) (-128);
	private static byte ilow = (byte) (16);
	
	AudioTrack audioplayer;
	static int minSize;
	
	
	static byte[] getBuffer(String str)
	{
		int bytesinframe = delayBit + 10;//delay + 8bit + 一个标识开始的位 + 一个标识结束的位
		byte[] sendme = str.getBytes();
		int n = maxRate/baudRate;
		boolean[] bits = new boolean[sendme.length * bytesinframe];//
		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
	
		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

		int i,m,k,j = 0;
		for (i=0;i<sendme.length;++i)
		{
			m=i*bytesinframe;
			bits[m]=false;
			bits[++m]=((sendme[i]&1)==1);//位操作,也可以先转换成数字再用 Integer.toBinaryString
			bits[++m]=((sendme[i]&2)==2);
			bits[++m]=((sendme[i]&4)==4);
			bits[++m]=((sendme[i]&8)==8);
			bits[++m]=((sendme[i]&16)==16);
			bits[++m]=((sendme[i]&32)==32);
			bits[++m]=((sendme[i]&64)==64);
			bits[++m]=((sendme[i]&128)==128);
			//加上延时的位
			for(k=0;k<bytesinframe-9;k++) 
				bits[++m]=true;
		}

		//转换成需要的byte数组
		for (i=0;i<bits.length;i++)
		{
			for (k=0;k<n;k++)
			{
				waveform[j++]=(bits[i])?((byte) (ihigh)):((byte) (ilow));
			
			}
		}


		bits=null;
		return waveform;
	}
	public void play (String str)
	{
		byte[] send = getBuffer(str);
		minSize = AudioTrack.getMinBufferSize(48000,AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO
				,AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
		audioplayer = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, 48000, AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO,
						AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, minSize, AudioTrack.MODE_STREAM);
		
		audioplayer.play();
		audioplayer.write(send, 0, send.length);
		audioplayer.stop();
		audioplayer.release();
	}
	
}

在够着audiotrack的时候

minSize = AudioTrack.getMinBufferSize(48000,AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO
				,AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT);
		audioplayer = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, 48000, AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO,
						AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, minSize, AudioTrack.MODE_STREAM);

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

//转换成需要的byte数组
		for (i=0;i<bits.length;i++)
		{
			for (k=0;k<n;k++)
			{
				waveform[j++]=(bits[i])?((byte) (ihigh)):((byte) (ilow));
			
			}
		}

目的是为了达到我们想要的采样率而延时,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,也就是我机器每秒发送48000个电流变化值出去,但是现在我想只让它发送4800个,那也就需要把每个点复制十份然后发送。当然,如果你是想把采样率定为4800的话可以直接在初始化的时候写,但是在硬件设置中采样率(其实硬件中叫波特率)就有很多选择了可以是600,1200,2400,4800,44100等等,为了可以尽可能的满足不同硬件需求,建议这样写。
接下来贴出单片机的电路板(做法不说了,因为我也不会),有了它就可以用手机上的这个程序控制家里的大多数电器了……比如用手机软件打开电视冰箱洗衣机热水器等,不过现在还是有线的,如果加上无线装置的话,控制范围可能也不会超过10米

好了,终于写完了。

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