Android 模拟信号示波器示例代码

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。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：
XML/HTML代码

<linearlayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"android:orientation="vertical" android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="fill_parent"> <linearlayout android:id="@+id/LinearLayout01"android:layout_height="wrap_content" android:layout_width="fill_parent" android:orientation="horizontal"> <button android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/btnStart"android:text="开始" android:layout_width="80dip"> <button android:layout_height="wrap_content" android:text="停止"android:id="@+id/btnExit" android:layout_width="80dip"> <zoomcontrols android:layout_width="wrap_content"android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/zctlX"> <zoomcontrols android:layout_width="wrap_content"android:layout_height="wrap_content" android:id="@+id/zctlY"><surfaceview android:id="@+id/SurfaceView01"android:layout_height="fill_parent" android:layout_width="fill_parent">

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：

package com.testOscilloscope; import java.util.ArrayList; import android.graphics.Canvas; import android.graphics.Color; import android.graphics.Paint; import android.graphics.Rect; import android.media.AudioRecord; import android.view.SurfaceView; public class ClsOscilloscope { private ArrayList inBuf = new ArrayList（）; private boolean isRecording = false;// 线程控制标记 /*** X轴缩小的比例*/ public int rateX = 4; /*** Y轴缩小的比例*/ public int rateY = 4; /*** Y轴基线*/ public int baseLine = 0; /*** 初始化*/ public void initOscilloscope（int rateX, int rateY, int baseLine） { this.rateX = rateX; this.rateY = rateY; this.baseLine = baseLine; } /*** 开始** @param recBufSize*AudioRecord的MinBufferSize*/ public void Start（AudioRecord audioRecord, int recBufSize, SurfaceView sfv, Paint mPaint） { isRecording = true; new RecordThread（audioRecord, recBufSize）.start（）;// 开始录制线程 new DrawThread（sfv, mPaint）.start（）;// 开始绘制线程 } /*** 停止*/ public void Stop（） { isRecording = false; inBuf.clear（）;// 清除 } /*** 负责从MIC保存数据到inBuf** @author GV**/ class RecordThread extends Thread { private int recBufSize; private AudioRecord audioRecord; public RecordThread（AudioRecord audioRecord, int recBufSize） { this.audioRecord = audioRecord; this.recBufSize = recBufSize; } public void run（） { try { short[] buffer = new short[recBufSize]; audioRecord.startRecording（）;// 开始录制 while （isRecording） { // 从MIC保存数据到缓冲区 int bufferReadResult = audioRecord.read（buffer, 0, recBufSize）; short[] tmpBuf = new short[bufferReadResult / rateX]; for （int i = 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 （Throwable t） { } } }; /*** 负责绘制inBuf中的数据** @author GV**/ class DrawThread extends Thread { private int oldX = 0;// 上次绘制的X坐标 private int oldY = 0;// 上次绘制的Y坐标 private SurfaceView sfv;// 画板 private int X_index = 0;// 当前画图所在屏幕X轴的坐标 private Paint mPaint;// 画笔 public DrawThread（SurfaceView sfv, Paint mPaint） { this.sfv = sfv; this.mPaint = mPaint; } public void run（） { while （isRecording） { ArrayList buf = new ArrayList（）; synchronized （inBuf） { if （inBuf.size（） == 0） continue; buf = （ArrayList） inBuf.clone（）;// 保存 inBuf.clear（）;// 清除 } for （int i = 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** @param start*X轴开始的位置（全屏）* @param buffer*缓冲区* @param rate*Y轴数据缩小的比例* @param baseLine*Y轴基线*/ void SimpleDraw（int start, short[] buffer, int rate, int baseLine） { if （start == 0） oldX = 0; Canvas canvas = sfv.getHolder（）.lockCanvas（ new Rect（start, 0, start + buffer.length, sfv.getHeight（）））;// 关键:获取画布 canvas.drawColor（Color.BLACK）;// 清除背景 int y; for （int i = 0; i < buffer.length; i++） {// 有多少画多少 int x = 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：

package com.testOscilloscope; import android.app.Activity; import android.graphics.Color; import android.graphics.Paint; import android.media.AudioFormat; import android.media.AudioRecord; import android.media.MediaRecorder; import android.os.Bundle; import android.view.MotionEvent; import android.view.SurfaceView; import android.view.View; import android.view.View.OnTouchListener; import android.widget.Button; import android.widget.ZoomControls; public class testOscilloscope extends Activity { /** Called when the activity is first created. */ Button btnStart,btnExit; SurfaceView sfv; ZoomControls zctlX,zctlY;ClsOscilloscope clsOscilloscope=new ClsOscilloscope（）;static final int frequency = 8000;//分辨率 static final int channelConfiguration = AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO; static final int audioEncoding = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT; 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 static final int xMin = 8;//X轴缩小比例最小值 static final int yMax = 10;//Y轴缩小比例最大值 static final int yMin = 1;//Y轴缩小比例最小值int recBufSize;//录音最小buffer大小 AudioRecord audioRecord; Paint mPaint; @Override public void onCreate（Bundle savedInstanceState） { super.onCreate（savedInstanceState）; setContentView（R.layout.main）; //录音组件 recBufSize = AudioRecord.getMinBufferSize（frequency, channelConfiguration, audioEncoding）; audioRecord = new AudioRecord（MediaRecorder.AudioSource.MIC, frequency, channelConfiguration, audioEncoding, recBufSize）; //按键 btnStart = （Button） this.findViewById（R.id.btnStart）; btnStart.setOnClickListener（new ClickEvent（））; btnExit = （Button） this.findViewById（R.id.btnExit）; btnExit.setOnClickListener（new ClickEvent（））; //画板和画笔 sfv = （SurfaceView） this.findViewById（R.id.SurfaceView01）;sfv.setOnTouchListener（new TouchEvent（））; mPaint = new Paint（）;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（new View.OnClickListener（） { @Override public void onClick（View v） { 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（new View.OnClickListener（） { @Override public void onClick（View v） { 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（new View.OnClickListener（） { @Override public void onClick（View v） { 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（new View.OnClickListener（） { @Override public void onClick（View v） { 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 protected void onDestroy（） { super.onDestroy（）; android.os.Process.killProcess（android.os.Process.myPid（））; }/*** 按键事件处理* @author GV**/ class ClickEvent implements View.OnClickListener { @Override public void onClick（View v） { if （v == btnStart） { clsOscilloscope.baseLine=sfv.getHeight（）/2; clsOscilloscope.Start（audioRecord,recBufSize,sfv,mPaint）; } else if （v == btnExit） { clsOscilloscope.Stop（）; } } } /*** 触摸屏动态设置波形图基线* @author GV**/ class TouchEvent implements OnTouchListener{ @Override public boolean onTouch（View v, MotionEvent event） { clsOscilloscope.baseLine=（int）event.getY（）; return true; }} }

以上就是对Android 实现模拟系信号示波器的示例详解，后续继续补充相关知识，谢谢大家对本站的支持！