Android使用AudioTrack发送红外信号

Posted 2020-07-03 dennyTao

最近要做一个项目，利用手机的耳机口输出红外信号，从而把手机变成红外遥控器，信号处理的知识基本都还给老师了，刚开始真的挺头疼。找了不少资料研究了一下，总算有点心得，在这里做个备忘。

一、音频信号输出原理

音频耳机口输出信号的原理已经有大牛的文章，参考http://blog.csdn.net/xl19862005/article/details/8522869

再补充一点个人的理解，android音频输出采样率一般为44.1kHz，AudioTrack源码中限制最大采样率为48kHz，也就是说耳机音频口输出的音频频率应该在20kHz左右，基本就是Android音频输出频率极限了。红外信号载波一般是38kHz，所以单纯的想通过音频信号是达不到要求的，需要借助外部硬件，找了一下，发现某宝上有的卖的，配套的app也有，下来试了一下，效果不错。不过既然是自己开发，需要搞清原理，反编译看了一下，核心代码都是native code，还是走正路，自己研究怎么实现。

 网上找了一些相关资料，Linux平台下有相关的开源项目LIRC(Linux Infrared Remote Control)：http://www.lirc.org/，支持各种类型的硬件，可以通过配置文件来支持各种类型的遥控设备，电视、dvd等等，是一个相对成熟的项目，目前google play中有很多红外遥控的应用都是基于此项目开发的。不过我这边只关注耳机口输出红外，LIRC中关于audio耳机口输出原理图(http://www.lirc.org/html/audio.html)：

                     

利用耳机的左右声道，输出19kHz音频，通过左边的电路图，输出38kHz。

二、实现

原理搞清楚了，接下来实现，通过AudioTrack输出19kHz的正弦波形即可。这里没有将LIRC整体移植到android上，一来工程量太大，二来我只是用耳机这一种，其他的用不上，主要借鉴其中的音频输出原理。LIRC移植到Android可以参考开源项目irdroid：http://www.irdroid.com/

核心代码, 输出19kHz正弦，参考国外大牛：http://stackoverflow.com/questions/2413426/playing-an-arbitrary-tone-with-android

public SignalProcessor(final int frequency) {
    int buffSize = AudioTrack.getMinBufferSize(this.sampleRate,
                AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO,
                AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT) * 4;

    genSignal = new byte[buffSize];
    genSpace = new byte[buffSize];

    for (int j = 0; j < buffSize;) {
        double dVal = Math.sin(2 * Math.PI * ((double)j)/4.0
                        / (((double)sampleRate) / ((double)frequency)));
        final short val = (short) ((dVal * 32767));
        final short val_minus = (short) -val;
        // in 16 bit wav PCM, first byte is the low order byte
        genSpace[j] = 0;
        genSignal[j++] = (byte) (val & 0x00ff);
        genSpace[j] = 0;
        genSignal[j++] = (byte) ((val & 0xff00) >>> 8);
        genSpace[j] = 0;
        genSignal[j++] = (byte) (val_minus & 0x00ff);
        genSpace[j] = 0;
        genSignal[j++] = (byte) ((val_minus & 0xff00) >>> 8);
    }

    audioTrack = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC,
                        this.sampleRate, AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO,
                        AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT, buffSize,
                        AudioTrack.MODE_STREAM);
    audioTrack.play();
}

public void play(final ArrayList<Integer> SignalSpaceList) {
        boolean signal = true;
        int count=0;
        for (Integer d : SignalSpaceList) {
                final int stop = (int) (((double) (d * sampleRate)) / 1000000.0) *4 ;
                if (signal)
                        for (int i = 0; i < stop;)
                        {
                                if (stop - i < buffSize)
                                        count= audioTrack.write(genSignal, 0, stop - i);
                                else
                                        count = audioTrack.write(genSignal, 0, buffSize);
                                if(count>0)
                                        i+=count;
                        }
                else
                        for (int i = 0; i < stop;)
                        {
                                if (stop - i < buffSize)
                                        count= audioTrack.write(genSpace, 0, stop - i);
                                else
                                        count = audioTrack.write(genSpace, 0, buffSize);
                                if(count>0)
                                        i+=count;
                        }
                
                signal = !signal;
        }
}

解释一下：

public void play(final ArrayList<Integer> SignalSpaceList)

传入信号与空闲时间的一个list，比如NEC编码中如图：

HEAD信号时间9ms，空闲时间4.5ms，list中传入9000，4500

测试耳机口单声道输出波形：

 连接外设之后，输出方波: