Android提高第十一篇之模拟信号示波器

本文来自http://blog.csdn.net/hellogv/，引用必须注明出处！

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：

 <?xmlversion="1.0"encoding="utf-8"?>
 <LinearLayoutxmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
 android:orientation="vertical"android:layout_width="fill_parent"
 android:layout_height="fill_parent">
 <LinearLayoutandroid:id="@+id/LinearLayout01"
 android:layout_height="wrap_content"android:layout_width="fill_parent"
 android:orientation="horizontal">
 <Buttonandroid:layout_height="wrap_content"android:id="@+id/btnStart"
 android:text="开始"android:layout_width="80dip"></Button>
 <Buttonandroid:layout_height="wrap_content"android:text="停止"
 android:id="@+id/btnExit"android:layout_width="80dip"></Button>
 <ZoomControlsandroid:layout_width="wrap_content"
 android:layout_height="wrap_content"android:id="@+id/zctlX"></ZoomControls>
 <ZoomControlsandroid:layout_width="wrap_content"
 android:layout_height="wrap_content"android:id="@+id/zctlY"></ZoomControls>
 </LinearLayout>
 <SurfaceViewandroid:id="@+id/SurfaceView01"
 android:layout_height="fill_parent"android:layout_width="fill_parent"></SurfaceView>
 </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：

 packagecom.testOscilloscope;
 importjava.util.ArrayList;
 importandroid.graphics.Canvas;
 importandroid.graphics.Color;
 importandroid.graphics.Paint;
 importandroid.graphics.Rect;
 importandroid.media.AudioRecord;
 importandroid.view.SurfaceView;
 publicclassClsOscilloscope{
 privateArrayList<short[]>inBuf=newArrayList<short[]>();
 privatebooleanisRecording=false;//线程控制标记
 /**
 *X轴缩小的比例
 */
 publicintrateX=4;
 /**
 *Y轴缩小的比例
 */
 publicintrateY=4;
 /**
 *Y轴基线
 */
 publicintbaseLine=0;
 /**
 *初始化
 */
 publicvoidinitOscilloscope(intrateX,intrateY,intbaseLine){
 this.rateX=rateX;
 this.rateY=rateY;
 this.baseLine=baseLine;
 }
 /**
 *开始
 *
 *@paramrecBufSize
 *AudioRecord的MinBufferSize
 */
 publicvoidStart(AudioRecordaudioRecord,intrecBufSize,SurfaceViewsfv,
 PaintmPaint){
 isRecording=true;
 newRecordThread(audioRecord,recBufSize).start();//开始录制线程
 newDrawThread(sfv,mPaint).start();//开始绘制线程
 }
 /**
 *停止
 */
 publicvoidStop(){
 isRecording=false;
 inBuf.clear();//清除
 }
 /**
 *负责从MIC保存数据到inBuf
 *
 *@authorGV
 *
 */
 classRecordThreadextendsThread{
 privateintrecBufSize;
 privateAudioRecordaudioRecord;
 publicRecordThread(AudioRecordaudioRecord,intrecBufSize){
 this.audioRecord=audioRecord;
 this.recBufSize=recBufSize;
 }
 publicvoidrun(){
 try{
 short[]buffer=newshort[recBufSize];
 audioRecord.startRecording();//开始录制
 while(isRecording){
 //从MIC保存数据到缓冲区
 intbufferReadResult=audioRecord.read(buffer,0,
 recBufSize);
 short[]tmpBuf=newshort[bufferReadResult/rateX];
 for(inti=0,ii=0;i<tmpBuf.length;i++,ii=i
 *rateX){
 tmpBuf[i]=buffer[ii];
 }
 synchronized(inBuf){//
 inBuf.add(tmpBuf);//添加数据
 }
 }
 audioRecord.stop();
 }catch(Throwablet){
 }
 }
 };
 /**
 *负责绘制inBuf中的数据
 *
 *@authorGV
 *
 */
 classDrawThreadextendsThread{
 privateintoldX=0;//上次绘制的X坐标
 privateintoldY=0;//上次绘制的Y坐标
 privateSurfaceViewsfv;//画板
 privateintX_index=0;//当前画图所在屏幕X轴的坐标
 privatePaintmPaint;//画笔
 publicDrawThread(SurfaceViewsfv,PaintmPaint){
 this.sfv=sfv;
 this.mPaint=mPaint;
 }
 publicvoidrun(){
 while(isRecording){
 ArrayList<short[]>buf=newArrayList<short[]>();
 synchronized(inBuf){
 if(inBuf.size()==0)
 continue;
 buf=(ArrayList<short[]>)inBuf.clone();//保存
 inBuf.clear();//清除
 }
 for(inti=0;i<buf.size();i++){
 short[]tmpBuf=buf.get(i);
 SimpleDraw(X_index,tmpBuf,rateY,baseLine);//把缓冲区数据画出来
 X_index=X_index+tmpBuf.length;
 if(X_index>sfv.getWidth()){
 X_index=0;
 }
 }
 }
 }
 /**
 *绘制指定区域
 *
 *@paramstart
 *X轴开始的位置(全屏)
 *@parambuffer
 *缓冲区
 *@paramrate
 *Y轴数据缩小的比例
 *@parambaseLine
 *Y轴基线
 */
 voidSimpleDraw(intstart,short[]buffer,intrate,intbaseLine){
 if(start==0)
 oldX=0;
 Canvascanvas=sfv.getHolder().lockCanvas(
 newRect(start,0,start+buffer.length,sfv.getHeight()));//关键:获取画布
 canvas.drawColor(Color.BLACK);//清除背景
 inty;
 for(inti=0;i<buffer.length;i++){//有多少画多少
 intx=i+start;
 y=buffer[i]/rate+baseLine;//调节缩小比例，调节基准线
 canvas.drawLine(oldX,oldY,x,y,mPaint);
 oldX=x;
 oldY=y;
 }
 sfv.getHolder().unlockCanvasAndPost(canvas);//解锁画布，提交画好的图像
 }
 }
 }

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

 packagecom.testOscilloscope;
 importandroid.app.Activity;
 importandroid.graphics.Color;
 importandroid.graphics.Paint;
 importandroid.media.AudioFormat;
 importandroid.media.AudioRecord;
 importandroid.media.MediaRecorder;
 importandroid.os.Bundle;
 importandroid.view.MotionEvent;
 importandroid.view.SurfaceView;
 importandroid.view.View;
 importandroid.view.View.OnTouchListener;
 importandroid.widget.Button;
 importandroid.widget.ZoomControls;
 publicclasstestOscilloscopeextendsActivity{
 /**Calledwhentheactivityisfirstcreated.*/
 ButtonbtnStart,btnExit;
 SurfaceViewsfv;
 ZoomControlszctlX,zctlY;

 ClsOscilloscopeclsOscilloscope=newClsOscilloscope();

 staticfinalintfrequency=8000;//分辨率
 staticfinalintchannelConfiguration=AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO;
 staticfinalintaudioEncoding=AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;
 staticfinalintxMax=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
 staticfinalintxMin=8;//X轴缩小比例最小值
 staticfinalintyMax=10;//Y轴缩小比例最大值
 staticfinalintyMin=1;//Y轴缩小比例最小值

 intrecBufSize;//录音最小buffer大小
 AudioRecordaudioRecord;
 PaintmPaint;
 @Override
 publicvoidonCreate(BundlesavedInstanceState){
 super.onCreate(savedInstanceState);
 setContentView(R.layout.main);
 //录音组件
 recBufSize=AudioRecord.getMinBufferSize(frequency,
 channelConfiguration,audioEncoding);
 audioRecord=newAudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC,frequency,
 channelConfiguration,audioEncoding,recBufSize);
 //按键
 btnStart=(Button)this.findViewById(R.id.btnStart);
 btnStart.setOnClickListener(newClickEvent());
 btnExit=(Button)this.findViewById(R.id.btnExit);
 btnExit.setOnClickListener(newClickEvent());
 //画板和画笔
 sfv=(SurfaceView)this.findViewById(R.id.SurfaceView01);
 sfv.setOnTouchListener(newTouchEvent());
 mPaint=newPaint();
 mPaint.setColor(Color.GREEN);//画笔为绿色
 mPaint.setStrokeWidth(1);//设置画笔粗细
 //示波器类库
 clsOscilloscope.initOscilloscope(xMax/2,yMax/2,sfv.getHeight()/2);

 //缩放控件，X轴的数据缩小的比率高些
 zctlX=(ZoomControls)this.findViewById(R.id.zctlX);
 zctlX.setOnZoomInClickListener(newView.OnClickListener(){
 @Override
 publicvoidonClick(Viewv){
 if(clsOscilloscope.rateX>xMin)
 clsOscilloscope.rateX--;
 setTitle("X轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍"
 +","+"Y轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateY)+"倍");
 }
 });
 zctlX.setOnZoomOutClickListener(newView.OnClickListener(){
 @Override
 publicvoidonClick(Viewv){
 if(clsOscilloscope.rateX<xMax)
 clsOscilloscope.rateX++;
 setTitle("X轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍"
 +","+"Y轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateY)+"倍");
 }
 });
 zctlY=(ZoomControls)this.findViewById(R.id.zctlY);
 zctlY.setOnZoomInClickListener(newView.OnClickListener(){
 @Override
 publicvoidonClick(Viewv){
 if(clsOscilloscope.rateY>yMin)
 clsOscilloscope.rateY--;
 setTitle("X轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍"
 +","+"Y轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateY)+"倍");
 }
 });

 zctlY.setOnZoomOutClickListener(newView.OnClickListener(){
 @Override
 publicvoidonClick(Viewv){
 if(clsOscilloscope.rateY<yMax)
 clsOscilloscope.rateY++;
 setTitle("X轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateX)+"倍"
 +","+"Y轴缩小"+String.valueOf(clsOscilloscope.rateY)+"倍");
 }
 });
 }
 @Override
 protectedvoidonDestroy(){
 super.onDestroy();
 android.os.Process.killProcess(android.os.Process.myPid());
 }

 /**
 *按键事件处理
 *@authorGV
 *
 */
 classClickEventimplementsView.OnClickListener{
 @Override
 publicvoidonClick(Viewv){
 if(v==btnStart){
 clsOscilloscope.baseLine=sfv.getHeight()/2;
 clsOscilloscope.Start(audioRecord,recBufSize,sfv,mPaint);
 }elseif(v==btnExit){
 clsOscilloscope.Stop();
 }
 }
 }
 /**
 *触摸屏动态设置波形图基线
 *@authorGV
 *
 */
 classTouchEventimplementsOnTouchListener{
 @Override
 publicbooleanonTouch(Viewv,MotionEventevent){
 clsOscilloscope.baseLine=(int)event.getY();
 returntrue;
 }

 }
 }