Fork me on GitHub

安卓实现耳机口音频转红外发射

发表于 | 分类于 | 阅读次数
基于红外项目自己摸索学习总结

###安卓实现耳机口音频转红外发射

前一段时间因为找工作，完了之后又有两个项目做，一个 BLE4.0 的项目，一个红外控制的项目，因此也好久没写文章了。BLE4.0 的资料网上一抓一大把，就不多说了。

虽说红外很早就开始火了，从最早的遥控器，到红外测距等等，但是网上关于 Android 红外开发的相关资料几乎没有。那就只能硬着头皮自己上。

手机自带红外有 ConsumerIrManager 类，很好用，略过。而我们今天看的是另一种红外发送方式：音频转红外。

1、相关知识介绍：

这里写图片描述
这是网上找的格力空调的开机短码，将这些数字理解成一个 TA 自己规定的协议，9000，4500 为帧头，560,1690 代表 1，560,560 代表 0。先不管帧头，剩下的翻译过来就是{1,0,1,0 , 1,0,1,0，0,1,0,1，0,1,0,1}，再翻译为16进制，即为0xAA，0x55，这是一个开机命令。

注：红外遥控器原理和NEC协议，这里面有相关的知识，建议先阅读。

采样率 44100：通俗理解就是 在1s内在一条连续的正玄波上面采集 44100 个点。
载波 38KHZ： 即为我们发出的音频信号需要放在 38KHZ 的载波上才能发送出去被红外接收头接收。

音频转红外要做的就是生成 PCM（单/双声道）数据，即为音频数据，按照硬件支持的 NEC 协议，指定采样率，指定载波，使用 Android SDK 中的 audioTrack 类播放这段音频即可。

这里写图片描述

注：多媒体基础知识之PCM数据，这里面有 PCM 相关的知识，包括采样率、载波等。

注：硬件自己焊接或者淘宝：android 音频红外发射头，附焊接教程

2、音频调试：

音频调试我使用的电脑软件 cooledit，百度一下就有免费的，再加一根3.5mm 的公对公耳机线。

这里写图片描述这里写图片描述

  • step1：使用遥控精灵搜到你的空调型号。

  • step2：公头线一头插耳机口，一头插电脑音频 mic 口，手机音量调到最大，并在电脑上打开 cooledit 软件。

  • step3：点击 cooledit 的录音键，选择采样率 44100，双声道，16 位。打开遥控精灵，打到你的空调按钮面板，连续点击几次开机键。

  • step4：可以看到 cooledit 软件界面上有一些绿色的声音波形。

这里写图片描述

上面这张图片是我抓的遥控精灵发出的电平信号，可以看到 9ms 的高电平和 4.5ms 的低电平，虽然看到这儿是方波，但是再往后其实 TA 也是正玄波。高电平这儿全部是标准的正玄波组成的，宽度为时间宽度 9ms。

那对于我们来说只要仿造出图中那样的波形，9ms高、4.5ms低………….，即可和遥控精灵一样控制我们的空调了。

3、仿造波形：

要仿造一段 20KHZ（因为耳机口只能输出这么大），采样率 44100 , 16 位双声道的 PCM 音频数据，网上还是有点资料可寻的。

目前，我没有找到输出方波的方法，再加上经过对遥控精灵输出波形的观察，也是输出的正玄波，所以就放心的输出 Sin 正玄波吧。

必要了解 ①：

1
2
3
buffSize = AudioTrack.getMinBufferSize(this.sampleRate,
               AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO,
               AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT) * 4;

AudioTrack：音频播放类。
sampleRate：采样率。
AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO：双声道输出，即为立体声，但同时也增加了文件大小。
AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT：16位，一个采样点占16位。但同时也增加了文件大小。

必要了解 ②：

1
2
3
4
5
6
7
8
y(t) = A * sin (ωt + φ)
//ω即为角速度，在一段周期内转过了多少角度。
//T为周期。
//f为频率。
ω = 2π/T = 2πf  
y(t) = A * sin (2πft + φ)

正玄波重要函数，

  • A: 振幅，这里为1；
  • f : 频率，这里为 freqOfTone;（即为19000HZ）
  • t: 时间，这里为 (i/sampleRate);（当i为44100时是不是就是1s了）
  • φ: 相位，这里为0；

表示下来就是这样：

1
sample[i] = Math.sin(2 * Math.PI  * i * (freqOfTone /sampleRate));

必要了解 ③：

1
2
3
4
audioTrack = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC,
                   this.sampleRate, AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO,
                   AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, bytes1.length,
                   AudioTrack.MODE_STREAM);

STREAM_MUSIC：播放类型，有 Alerm、Notification 等。
AudioTrack.MODE_STREAM：MODE 有 STREAM 和 STATIC 两种。STREAM 类型意味着音频可以被连续播放，只需要一直往缓冲池写即可。STATIC 通常用于播放游戏音等，适合短小音频。
bytes1.length：一次可播放音频文件的缓冲池大小。

核心代码片段：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
for (final double dVal : sample) {
   final short val = (short) ((dVal * 32767));
   final short val_minus = (short) -val;
   //左声道
   generatedSnd[idx] = (byte) (val & 0x00ff);
   generatedSnd[idx+1] = (byte) ((val & 0xff00) >>> 8);
   //16位双声道  右声道
   generatedSnd[idx+2] = (byte) (val_minus & 0x00ff);
   generatedSnd[idx+3] = (byte) ((val_minus & 0xff00) >>> 8);
   idx=idx+4;
 }

代码解释：

上面第2行和第3行是将振幅缩放到最大振幅（32767是16位整数的最大值）。

上面第5、6行和第8、9行是填充PCM数据，上面有文章讲了PCM数据格式，在16位wav PCM中，低字节到高字节：
|样本大小| 数据格式| 最小值| 最大值|
|: ————-|:————-|: —–|: —–|
|8位PCM | int |-128|127|
| 16位PCM | int | -32768 |32767|

填充完毕后，我们就有了完整的正玄波数据。（即高电平正玄波）

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
List<Byte> listByte = new ArrayList<>();
for (int j = 0; j < patterns.length; j++) {
    int d=patterns[j];
    final int points = (int) ((((double) d / 1000000.0) * sampleRate)*4);
      if (j % 2 == 0) {
        for (int i = 0; i < points; i++) {
            listByte.add(generatedSnd[i]);
        }
      } else {
         for (int i = 0; i < points; i++) {
             listByte.add((byte) 0);
         }
      }
}

代码解释：
patterns 即为我们要发送的电平数组，9000 , 4500… 那个。

看第4行，9000是 μs，9000/1000000，是将 μs 转化为秒，再乘sampleRate 即为在9000μs 这段时间内占有多少个采样点。

因为9000为高电平，4500为低电平，再接下来又为高电平，然后又是低电平….所以偶数位为高电平 ，所以偶数位上这 points 个点都为高电平，到奇数位了这 points 个点都为低电平，低电平使用0表示即可。然后将所有的点拼装到一起，组成完成的PCM数据，使用 AudioTrack 播放即可。

1
2
3
4
5
6
try {
            audioTrack.play();
        } catch (IllegalStateException e) {
            LogUtil.e( e.getMessage());
        }
           audioTrack.write(listByte, 0, listByte.length);

格力空调的控制码网上一搜一大堆，在这里我不会开放源代码，核心代码已经给出了，自己好好理解理解，分析分析，就可以自己写出来了。

这个也是自己花了好长时间才搞定的，所以请尊重他人劳动成果，不做伸手党。当然有不明白的可以在下面留言，欢迎交流，共同学习。

my QQ : 1003077897
my csdn：http://blog.csdn.net/u012534831
my gay：https://github.com/qht1003077897

欢迎交流。