對于Java開發(fā)人員來說，Android 平臺是通過使用硬件傳感器創(chuàng)建創(chuàng)新應(yīng)用程序的理想平臺。我們將學(xué)習(xí)一些可用于 Android 應(yīng)用程序的接口連接選項(xiàng)，包括使用傳感器子系統(tǒng)和錄制音頻片段。

利用配備Android 的設(shè)備的硬件功能可以構(gòu)建哪些應(yīng)用程序呢?任何需要電子監(jiān)視和監(jiān)聽的應(yīng)用程序都可以構(gòu)建。嬰兒監(jiān)視器、安全系統(tǒng)，甚至地震儀都可以。理論上講，您不能同時 出現(xiàn)在兩個地方，但 Android 可以利用一些可行的方法實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)?？v觀本文始末，您必須記住，使用的 Android 設(shè)備不僅僅局限于 “手機(jī)”，還可以是部署在固定位置、具有無線網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備，比如 EDGE 或 WiFi。

使用 Android 平臺有一個很新穎的地方，那就是您可以在設(shè)備內(nèi)部訪問一些 “好工具”。過去，訪問設(shè)備底層硬件的能力一度讓移動開發(fā)人員感到非常棘手。盡管 Android Java 環(huán)境的角色仍然是您和設(shè)備的橋梁，但 Android 開發(fā)團(tuán)隊(duì)讓許多硬件功能浮出了水面。該平臺是一個開源平臺，因此您可以自由地編寫代碼實(shí)現(xiàn)您的任務(wù)。

如果尚未安裝 Android，您可以 下載 Android SDK。您還可以 瀏覽 android.hardware 包的內(nèi)容并參考本文的示例。android.media 包 包含了一些提供有用和新穎功能的類。

Android SDK 中包含的一些面向硬件的功能描述如下。

表 1. Android SDK 中提供的面向硬件的特性

android.hardware.SensorManager 包含幾個常量，這表示 Android 傳感器系統(tǒng)的不同方面，包括：

傳感器類型

方向、加速表、光線、磁場、臨近性、溫度等。

采樣率

最快、游戲、普通、用戶界面。當(dāng)應(yīng)用程序請求特定的采樣率時，其實(shí)只是對傳感器子系統(tǒng)的一個提示，或者一個建議。不保證特定的采樣率可用。

準(zhǔn)確性

高、低、中、不可靠。

SensorListener 接口是傳感器應(yīng)用程序的中心。它包括兩個必需方法：

onSensorChanged(int sensor,float values[]) 方法在傳感器值更改時調(diào)用。該方法只對受此應(yīng)用程序監(jiān)視的傳感器調(diào)用(更多內(nèi)容見下文)。該方法的參數(shù)包括：一個整數(shù)，指示更改的傳感器;一個浮點(diǎn)值數(shù)組，表示傳感器數(shù)據(jù)本身。有些傳感器只提供一個數(shù)據(jù)值，另一些則提供三個浮點(diǎn)值。方向和加速表傳感器都提供三個數(shù)據(jù)值。

當(dāng)傳感器的準(zhǔn)確性更改時，將調(diào)用 onAccuracyChanged(int sensor,int accuracy) 方法。參數(shù)包括兩個整數(shù)：一個表示傳感器，另一個表示該傳感器新的準(zhǔn)確值。

要與傳感器交互，應(yīng)用程序必須注冊以偵聽與一個或多個傳感器相關(guān)的活動。注冊使用 SensorManager 類的 registerListener 方法完成。本文中的 代碼示例 演示了如何注冊和注銷 SensorListener。

記住，并非所有支持 Android 的設(shè)備都支持 SDK 中定義的所有傳感器。如果某個傳感器無法在特定的設(shè)備上使用，您的應(yīng)用程序就會適當(dāng)?shù)亟导墶?/p>

樣例應(yīng)用程序僅監(jiān)控對方向和加速表傳感器的更改(源代碼見 下載)。當(dāng)收到更改時，傳感器值在 TextView 小部件的屏幕上顯示。圖 1 展示了該應(yīng)用程序的運(yùn)行情況。

圖 1. 監(jiān)視加速和方向

使用 Eclipse 環(huán)境和 Android Developer Tools 插件創(chuàng)建的應(yīng)用程序。(關(guān)于使用 Eclipse 開發(fā) Android 應(yīng)用程序的信息，請參見 參考資料。)清單 1 展示了該應(yīng)用程序的代碼。

清單 1. IBMEyes.java

package com.msi.ibm.eyes; 
import android.app.Activity; 
import android.os.Bundle; 
import android.util.Log; 
import android.widget.TextView; 
import android.hardware.SensorManager; 
import android.hardware.SensorListener; 
public class IBMEyes extends Activity implements SensorListener { 
final String tag = "IBMEyes"; 
SensorManager sm = null; 
TextView xViewA = null; 
TextView yViewA = null; 
TextView zViewA = null; 
TextView xViewO = null; 
TextView yViewO = null; 
TextView zViewO = null; 
 
/** Called when the activity is first created. */ 
@Override 
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { 
super.onCreate(savedInstanceState); 
// get reference to SensorManager 
sm = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE); 
setContentView(R.layout.main); 
xViewA = (TextView) findViewById(R.id.xbox); 
yViewA = (TextView) findViewById(R.id.ybox); 
zViewA = (TextView) findViewById(R.id.zbox); 
xViewO = (TextView) findViewById(R.id.xboxo); 
yViewO = (TextView) findViewById(R.id.yboxo); 
zViewO = (TextView) findViewById(R.id.zboxo); 
} 
public void onSensorChanged(int sensor, float[] values) { 
synchronized (this) { 
Log.d(tag, "onSensorChanged: " + sensor + ", x: " +  
values[0] + ", y: " + values[1] + ", z: " + values[2]); 
if (sensor == SensorManager.SENSOR_ORIENTATION) { 
xViewO.setText("Orientation X: " + values[0]); 
yViewO.setText("Orientation Y: " + values[1]); 
zViewO.setText("Orientation Z: " + values[2]); 
} 
if (sensor == SensorManager.SENSOR_ACCELEROMETER) { 
xViewA.setText("Accel X: " + values[0]); 
yViewA.setText("Accel Y: " + values[1]); 
zViewA.setText("Accel Z: " + values[2]); 
}  
} 
} 
 
public void onAccuracyChanged(int sensor, int accuracy) { 
Log.d(tag,"onAccuracyChanged: " + sensor + ", accuracy: " + accuracy); 
} 
@Override 
protected void onResume() { 
super.onResume(); 
// register this class as a listener for the orientation and accelerometer sensors 
sm.registerListener(this,  
SensorManager.SENSOR_ORIENTATION |SensorManager.SENSOR_ACCELEROMETER, 
SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL); 
} 
 
@Override 
protected void onStop() { 
// unregister listener 
sm.unregisterListener(this); 
super.onStop(); 
}  
} 

編寫應(yīng)用程序必須基于常見的活動，因?yàn)樗皇抢脧膫鞲衅鳙@取的數(shù)據(jù)更新屏幕。在設(shè)備可能在前臺執(zhí)行其他活動的應(yīng)用程序中，將應(yīng)用程序構(gòu)建為服務(wù)可能更加合適。

該活動的 onCreate 方法可以引用 SensorManager，其中包含所有與傳感器有關(guān)的函數(shù)。onCreate 方法還建立了對 6 個 TextView 小部件的引用，您需要使用傳感器數(shù)據(jù)值更新這些小部件。

onResume() 方法使用對 SensorManager 的引用通過 registerListener 方法注冊傳感器更新：

第一個參數(shù)是實(shí)現(xiàn) SensorListener 接口的類的實(shí)例。

第二個參數(shù)是所需傳感器的位掩碼。在本例中，應(yīng)用程序從 SENSOR_ORIENTATION 和 SENSOR_ACCELEROMETER 請求數(shù)據(jù)。

第三個參數(shù)是一個系統(tǒng)提示，指出應(yīng)用程序更新傳感器值所需的速度。

應(yīng)用程序(活動)暫停后，需要注銷偵聽器，這樣以后就不會再收到傳感器更新。這通過 SensorManager 的 unregisterListener 方法實(shí)現(xiàn)。惟一的參數(shù)是 SensorListener 的實(shí)例。

在 registerListener 和 unregisterListener 方法調(diào)用中，應(yīng)用程序使用關(guān)鍵字 this。注意類定義中的 implements 關(guān)鍵字，其中聲明了該類實(shí)現(xiàn) SensorListener 接口。這就是要將它傳遞到 registerListener 和 unregisterListener 的原因。

SensorListener 必須實(shí)現(xiàn)兩個方法 onSensorChange 和 onAccuracyChanged。示例應(yīng)用程序不關(guān)心傳感器的準(zhǔn)確度，但關(guān)注傳感器當(dāng)前的 X、Y 和 Z 值。onAccuracyChanged 方法實(shí)質(zhì)上不執(zhí)行任何操作;它只在每次調(diào)用時添加一個日志項(xiàng)。

似乎經(jīng)常需要調(diào)用 onSensorChanged 方法，因?yàn)榧铀俦砗头较騻鞲衅髡诳焖侔l(fā)送數(shù)據(jù)。查看第一個參數(shù)確定哪個傳感器在發(fā)送數(shù)據(jù)。確認(rèn)了發(fā)送數(shù)據(jù)的傳感器之后，將使用方法第二個參數(shù)傳遞的浮點(diǎn) 值數(shù)組中所包含的數(shù)據(jù)更新相應(yīng)的 UI 元素。該示例只是顯示這些值，但在更加高級的應(yīng)用程序中，還可以分析這些值，比較原來的值，或者設(shè)置某種模式識別算法來確定用戶(或外部環(huán)境)的行為。

現(xiàn)在您已經(jīng)了解了傳感器子系統(tǒng)，接下來的部分將回顧一個在 Android 手機(jī)上錄制音頻的代碼樣例。該樣例運(yùn)行在 DEV1 開發(fā)設(shè)備上。

使用 MediaRecorder

android.media 包包含與媒體子系統(tǒng)交互的類。使用 android.media.MediaRecorder 類進(jìn)行媒體采樣，包括音頻和視頻。MediaRecorder 作為狀態(tài)機(jī)運(yùn)行。您需要設(shè)置不同的參數(shù)，比如源設(shè)備和格式。設(shè)置后，可執(zhí)行任何時間長度的錄制，直到用戶停止。

清單 2 包含的代碼在 Android 設(shè)備上錄制音頻。顯示的代碼不包括應(yīng)用程序的 UI 元素(完整源代碼見 下載)。

清單 2. 錄制音頻片段

MediaRecorder mrec ; 
File audiofile = null; 
private static final String TAG="SoundRecordingDemo"; 
protected void startRecording() throws IOException  
{ 
mrec.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC); 
mrec.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.THREE_GPP); 
mrec.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.AMR_NB); 
if (mSampleFile == null)  
{ 
File sampleDir = Environment.getExternalStorageDirectory(); 
try 
{  
audiofile = File.createTempFile("ibm", ".3gp", sampleDir); 
} 
catch (IOException e)  
{ 
Log.e(TAG,"sdcard access error"); 
return; 
} 
} 
mrec.setOutputFile(audiofile.getAbsolutePath()); 
mrec.prepare(); 
mrec.start(); 
} 
protected void stopRecording()  
{ 
mrec.stop(); 
mrec.release(); 
processaudiofile(audiofile.getAbsolutePath()); 
} 
protected void processaudiofile()  
{ 
ContentValues values = new ContentValues(3); 
long current = System.currentTimeMillis(); 
values.put(MediaStore.Audio.Media.TITLE, "audio" + audiofile.getName()); 
values.put(MediaStore.Audio.Media.DATE_ADDED, (int) (current / 1000)); 
values.put(MediaStore.Audio.Media.MIME_TYPE, "audio/3gpp"); 
values.put(MediaStore.Audio.Media.DATA, audiofile.getAbsolutePath()); 
ContentResolver contentResolver = getContentResolver(); 
 
Uri base = MediaStore.Audio.Media.EXTERNAL_CONTENT_URI; 
Uri newUri = contentResolver.insert(base, values); 
 
sendBroadcast(new Intent(Intent.ACTION_MEDIA_SCANNER_SCAN_FILE, newUri)); 
} 

在 startRecording 方法中，實(shí)例化并初始化 MediaRecorder 的實(shí)例：

輸入源被設(shè)置為麥克風(fēng)(MIC)。

輸出格式被設(shè)置為 3GPP(*.3gp 文件)，這是移動設(shè)備專用的媒體格式。

編碼器被設(shè)置為 AMR_NB，這是音頻格式，采樣率為 8 KHz。NB 表示窄頻。SDK 文檔 解釋了不同的數(shù)據(jù)格式和可用的編碼器。

音頻文件存儲在存儲卡而不是內(nèi)存中。External.getExternalStorageDirectory() 返回存儲卡位置的名稱，在該目錄中將創(chuàng)建一個臨時文件名。然后，通過調(diào)用 setOutputFile 方法將文件關(guān)聯(lián)到 MediaRecorder 實(shí)例。音頻數(shù)據(jù)將存儲到該文件中。

調(diào)用 prepare 方法完成 MediaRecorder 的初始化。準(zhǔn)備開始錄制流程時，將調(diào)用 start 方法。在調(diào)用 stop 方法之前，將對存儲卡上的文件進(jìn)行錄制。release 方法將釋放分配給 MediaRecorder 實(shí)例的資源。

音頻采樣完成之后，需要采取以下步驟：

向設(shè)備的媒體庫添加該音頻。

執(zhí)行一些模式識別步驟確定聲音：

• 這是嬰兒的啼哭聲嗎? 
• 這是所有人的聲音嗎?是否要解鎖手機(jī)? 
• 這是 “芝麻開門” 嗎?是否要打開通往 “秘密通道” 的大門? 

自動將音頻文件上傳到網(wǎng)絡(luò)位置以便處理。

在該代碼樣例中，processaudiofile 方法將音頻添加到媒體庫。使用 Intent 通知設(shè)備上的媒體應(yīng)用程序有新內(nèi)容可用。

關(guān)于該代碼片段最后要注意的是：如果您試用，它一開始不會錄制音頻。您將看到創(chuàng)建的文件，但是沒有任何音頻。您需要向 AndroidManifest.xml 文件添加權(quán)限：

<uses-permission android:name="android.permission.RECORD_AUDIO"></uses-permission> 

現(xiàn)在，您已經(jīng)學(xué)了一點(diǎn)關(guān)于與 Android 傳感器和錄制音頻相關(guān)的內(nèi)容。下一節(jié)將更全面的介紹與數(shù)據(jù)采集和報告系統(tǒng)有關(guān)的應(yīng)用程序架構(gòu)。

Android 作為傳感器平臺

Android 平臺包含各種用于監(jiān)視環(huán)境的傳感器選項(xiàng)。有了輸入或模擬選項(xiàng)數(shù)組，以及高級計算和互聯(lián)功能，Android 成為構(gòu)建實(shí)際系統(tǒng)的最佳平臺。圖 2 顯示了輸入、應(yīng)用程序邏輯、通知方法或輸出之間的簡單視圖。

圖 2. 以 Android 為中心的傳感器系統(tǒng)的方塊圖

該架構(gòu)很靈活;應(yīng)用程序邏輯可以劃分為本地 Android 設(shè)備和服務(wù)器端資源(可以實(shí)現(xiàn)更大的數(shù)據(jù)庫和計算功能)。例如，本地 Android 設(shè)備上錄制的音軌可以 POST 到 Web 服務(wù)器，其中將根據(jù)音頻模式數(shù)據(jù)庫比較數(shù)據(jù)。很明顯，這僅僅是冰山一角。希望您能更深入地研究，讓 Android 平臺超越移動電話的范疇。

結(jié)束語

在本文中，我們介紹了 Android 傳感器。樣例應(yīng)用程序度量了方向和加速，以及使用 MediaRecorder 類與錄制功能進(jìn)行交互。對于構(gòu)建實(shí)際系統(tǒng)，Android 是一個靈活、有吸引力的平臺。Android 領(lǐng)域發(fā)展迅速，并且不斷壯大。請務(wù)必關(guān)注該平臺。