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簡(jiǎn)介

對于 Java? 開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，Android 平臺是通過(guò)使用硬件傳感器創(chuàng )建創(chuàng )新應用程序的理想平臺。我們將學(xué)習一些可用于 Android 應用程序的接口連接選項，包括使用傳感器子系統和錄制音頻片段。

利用配備 Android 的設備的硬件功能可以構建哪些應用程序呢？任何需要電子監視和監聽(tīng)的應用程序都可以構建。嬰兒監視器、安全系統，甚至地震儀都可以。理論上講，您不能同時(shí)出現在兩個(gè)地方，但 Android 可以利用一些可行的方法實(shí)現這一點(diǎn)?？v觀(guān)本文始末，您必須記住，使用的 Android 設備不僅僅局限于 “手機”，還可以是部署在固定位置、具有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接的設備，比如 EDGE 或 WiFi。下載 本文示例的源文件。

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Android 傳感器功能

使用 Android 平臺有一個(gè)很新穎的地方，那就是您可以在設備內部訪(fǎng)問(wèn)一些 “好工具”。過(guò)去，訪(fǎng)問(wèn)設備底層硬件的能力一度讓移動(dòng)開(kāi)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備的橋梁，但 Android 開(kāi)發(fā)團隊讓許多硬件功能浮出了水面。該平臺是一個(gè)開(kāi)源平臺，因此您可以自由地編寫(xiě)代碼實(shí)現您的任務(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(lèi)。

Android SDK 中包含的一些面向硬件的功能描述如下。

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

傳感器類(lèi)型

方向、加速表、光線(xiàn)、磁場(chǎng)、臨近性、溫度等。

采樣率

最快、游戲、普通、用戶(hù)界面。當應用程序請求特定的采樣率時(shí)，其實(shí)只是對傳感器子系統的一個(gè)提示，或者一個(gè)建議。不保證特定的采樣率可用。

準確性

高、低、中、不可靠。

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

• onSensorChanged(int sensor,float values[]) 方法在傳感器值更改時(shí)調用。該方法只對受此應用程序監視的傳感器調用（更多內容見(jiàn)下文）。該方法的參數包括：一個(gè)整數，指示更改的傳感器；一個(gè)浮點(diǎn)值數組，表示傳感器數據本身。有些傳感器只提供一個(gè)數據值，另一些則提供三個(gè)浮點(diǎn)值。方向和加速表傳感器都提供三個(gè)數據值。
• 當傳感器的準確性更改時(shí)，將調用 onAccuracyChanged(int sensor,int accuracy) 方法。參數包括兩個(gè)整數：一個(gè)表示傳感器，另一個(gè)表示該傳感器新的準確值。

要與傳感器交互，應用程序必須注冊以偵聽(tīng)與一個(gè)或多個(gè)傳感器相關(guān)的活動(dòng)。注冊使用 SensorManager 類(lèi)的 registerListener 方法完成。本文中的 代碼示例 演示了如何注冊和注銷(xiāo) SensorListener。

記住，并非所有支持 Android 的設備都支持 SDK 中定義的所有傳感器。如果某個(gè)傳感器無(wú)法在特定的設備上使用，您的應用程序就會(huì )適當地降級。

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傳感器示例

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

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

            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(xiě)應用程序必須基于常見(jiàn)的活動(dòng)，因為它只是利用從傳感器獲取的數據更新屏幕。在設備可能在前臺執行其他活動(dòng)的應用程序中，將應用程序構建為服務(wù)可能更加合適。

該活動(dòng)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。onCreate 方法還建立了對 6 個(gè) TextView 小部件的引用，您需要使用傳感器數據值更新這些小部件。

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

• 第一個(gè)參數是實(shí)現 SensorListener 接口的類(lèi)的實(shí)例。
• 第二個(gè)參數是所需傳感器的位掩碼。在本例中，應用程序從 SENSOR_ORIENTATION 和 SENSOR_ACCELEROMETER 請求數據。
• 第三個(gè)參數是一個(gè)系統提示，指出應用程序更新傳感器值所需的速度。

應用程序（活動(dòng)）暫停后，需要注銷(xiāo)偵聽(tīng)器，這樣以后就不會(huì )再收到傳感器更新。這通過(guò) SensorManager 的 unregisterListener 方法實(shí)現。惟一的參數是 SensorListener 的實(shí)例。

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

SensorListener 必須實(shí)現兩個(gè)方法 onSensorChange 和 onAccuracyChanged。示例應用程序不關(guān)心傳感器的準確度，但關(guān)注傳感器當前的 X、Y 和 Z 值。onAccuracyChanged 方法實(shí)質(zhì)上不執行任何操作；它只在每次調用時(shí)添加一個(gè)日志項。

似乎經(jīng)常需要調用 onSensorChanged 方法，因為加速表和方向傳感器正在快速發(fā)送數據。查看第一個(gè)參數確定哪個(gè)傳感器在發(fā)送數據。確認了發(fā)送數據的傳感器之后，將使用方法第二個(gè)參數傳遞的浮點(diǎn)值數組中所包含的數據更新相應的 UI 元素。該示例只是顯示這些值，但在更加高級的應用程序中，還可以分析這些值，比較原來(lái)的值，或者設置某種模式識別算法來(lái)確定用戶(hù)（或外部環(huán)境）的行為。

現在您已經(jīng)了解了傳感器子系統，接下來(lái)的部分將回顧一個(gè)在 Android 手機上錄制音頻的代碼樣例。該樣例運行在 DEV1 開(kāi)發(fā)設備上。

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使用 MediaRecorder

android.media 包包含與媒體子系統交互的類(lèi)。使用 android.media.MediaRecorder 類(lèi)進(jìn)行媒體采樣，包括音頻和視頻。MediaRecorder 作為狀態(tài)機運行。您需要設置不同的參數，比如源設備和格式。設置后，可執行任何時(shí)間長(cháng)度的錄制，直到用戶(hù)停止。

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

            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：

• 輸入源被設置為麥克風(fēng)（MIC）。
• 輸出格式被設置為 3GPP（*.3gp 文件），這是移動(dòng)設備專(zhuān)用的媒體格式。
• 編碼器被設置為 AMR_NB，這是音頻格式，采樣率為 8 KHz。NB 表示窄頻。SDK 文檔 解釋了不同的數據格式和可用的編碼器。

音頻文件存儲在存儲卡而不是內存中。External.getExternalStorageDirectory() 返回存儲卡位置的名稱(chēng)，在該目錄中將創(chuàng )建一個(gè)臨時(shí)文件名。然后，通過(guò)調用 setOutputFile 方法將文件關(guān)聯(lián)到 MediaRecorder 實(shí)例。音頻數據將存儲到該文件中。

調用 prepare 方法完成 MediaRecorder 的初始化。準備開(kāi)始錄制流程時(shí)，將調用 start 方法。在調用 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：

• 向設備的媒體庫添加該音頻。
• 執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？
  • 這是 “芝麻開(kāi)門(mén)” 嗎？是否要打開(kāi)通往 “秘密通道” 的大門(mén)？
• 自動(dòng)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 通知設備上的媒體應用程序有新內容可用。

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

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

現在，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)的內容。下一節將更全面的介紹與數據采集和報告系統有關(guān)的應用程序架構。

Android 作為傳感器平臺

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

該架構很靈活；應用程序邏輯可以劃分為本地 Android 設備和服務(wù)器端資源（可以實(shí)現更大的數據庫和計算功能）。例如，本地 Android 設備上錄制的音軌可以 POST 到 Web 服務(wù)器，其中將根據音頻模式數據庫比較數據。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(dòng)電話(huà)的范疇。

結束語(yǔ)

在本文中，我們介紹了 Android 傳感器。樣例應用程序度量了方向和加速，以及使用 MediaRecorder 類(lèi)與錄制功能進(jìn)行交互。對于構建實(shí)際系統，Android 是一個(gè)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。