對于Java開發人員來說，Android 平臺是通過使用硬件傳感器創建創新應用程序的理想平臺。我們將學習一些可用于 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 出現在兩個地方，但 Android 可以利用一些可行的方法實現這一點。縱觀本文始末，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、具有無線網絡連接的設備，比如 EDGE 或 WiFi。

使用 Android 平臺有一個很新穎的地方，那就是您可以在設備內部訪問一些 “好工具”。過去，訪問設備底層硬件的能力一度讓移動開發人員感到非常棘手。盡管 Android Java 環境的角色仍然是您和設備的橋梁，但 Android 開發團隊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現您的任務。

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。

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。當應用程序請求特定的采樣率時，其實只是對傳感器子系統的一個提示，或者一個建議。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。它包括兩個必需方法：

onSensorChanged(int sensor,float values[]) 方法在傳感器值更改時調用。該方法只對受此應用程序監視的傳感器調用(更多內容見下文)。該方法的參數包括：一個整數，指示更改的傳感器;一個浮點值數組，表示傳感器數據本身。有些傳感器只提供一個數據值，另一些則提供三個浮點值。方向和加速表傳感器都提供三個數據值。

當傳感器的準確性更改時，將調用 onAccuracyChanged(int sensor,int accuracy) 方法。參數包括兩個整數：一個表示傳感器，另一個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與一個或多個傳感器相關的活動。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備上使用，您的應用程序就會適當地降級。

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 下載)。當收到更改時，傳感器值在 TextView 小部件的屏幕上顯示。圖 1 展示了該應用程序的運行情況。

圖 1. 監視加速和方向

使用 Eclipse 環境和 Android Developer Tools 插件創建的應用程序。(關于使用 Eclipse 開發 Android 應用程序的信息，請參見 參考資料。)清單 1 展示了該應用程序的代碼。

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(); 
}  
} 

編寫應用程序必須基于常見的活動，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的應用程序中，將應用程序構建為服務可能更加合適。

該活動的 onCreate 方法可以引用 SensorManager，其中包含所有與傳感器有關的函數。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據值更新這些小部件。

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

第一個參數是實現 SensorListener 接口的類的實例。

第二個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。

第三個參數是一個系統提示，指出應用程序更新傳感器值所需的速度。

應用程序(活動)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 方法實現。惟一的參數是 SensorListener 的實例。

在 registerListener 和 unregisterListener 方法調用中，應用程序使用關鍵字 this。注意類定義中的 implements 關鍵字，其中聲明了該類實現 SensorListener 接口。這就是要將它傳遞到 registerListener 和 unregisterListener 的原因。

SensorListener 必須實現兩個方法 onSensorChange 和 onAccuracyChanged。示例應用程序不關心傳感器的準確度，但關注傳感器當前的 X、Y 和 Z 值。onAccuracyChanged 方法實質上不執行任何操作;它只在每次調用時添加一個日志項。

似乎經常需要調用 onSensorChanged 方法，因為加速表和方向傳感器正在快速發送數據。查看第一個參數確定哪個傳感器在發送數據。確認了發送數據的傳感器之后，將使用方法第二個參數傳遞的浮點 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，比較原來的值，或者設置某種模式識別算法來確定用戶(或外部環境)的行為。

現在您已經了解了傳感器子系統，接下來的部分將回顧一個在 Android 手機上錄制音頻的代碼樣例。該樣例運行在 DEV1 開發設備上。

使用 MediaRecorder

android.media 包包含與媒體子系統交互的類。使用 android.media.MediaRecorder 類進行媒體采樣，包括音頻和視頻。MediaRecorder 作為狀態機運行。您需要設置不同的參數，比如源設備和格式。設置后，可執行任何時間長度的錄制，直到用戶停止。

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 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，實例化并初始化 MediaRecorder 的實例：

輸入源被設置為麥克風(MIC)。

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

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，在該目錄中將創建一個臨時文件名。然后，通過調用 setOutputFile 方法將文件關聯到 MediaRecorder 實例。音頻數據將存儲到該文件中。

調用 prepare 方法完成 MediaRecorder 的初始化。準備開始錄制流程時，將調用 start 方法。在調用 stop 方法之前，將對存儲卡上的文件進行錄制。release 方法將釋放分配給 MediaRecorder 實例的資源。

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絡位置以便處理。

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。您將看到創建的文件，但是沒有任何音頻。您需要向 AndroidManifest.xml 文件添加權限：

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

現在，您已經學了一點關于與 Android 傳感器和錄制音頻相關的內容。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功能，Android 成為構建實際系統的最佳平臺。圖 2 顯示了輸入、應用程序邏輯、通知方法或輸出之間的簡單視圖。

圖 2. 以 Android 為中心的傳感器系統的方塊圖

該架構很靈活;應用程序邏輯可以劃分為本地 Android 設備和服務器端資源(可以實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 平臺超越移動電話的范疇。

結束語

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 類與錄制功能進行交互。對于構建實際系統，Android 是一個靈活、有吸引力的平臺。Android 領域發展迅速，并且不斷壯大。請務必關注該平臺。