基于Android的FM應(yīng)急客戶端設(shè)計與實現(xiàn)

胡自健++楊莉+汪正道

摘要：結(jié)合調(diào)頻廣播網(wǎng)和Android智能手機(jī)終端，設(shè)計并實現(xiàn)了一款應(yīng)急通信客戶端。該客戶端可在移動通信網(wǎng)絡(luò)失效下，接收調(diào)頻廣播網(wǎng)的語音信息和RDS文本信息。文中給出了客戶端的軟件設(shè)計方案，并對方案中的數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和數(shù)據(jù)展示模塊的是設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。最后，通過實驗驗證了其可行性，可彌補(bǔ)單一應(yīng)急通信方式造成手機(jī)終端對于應(yīng)急消息接收的缺失。

關(guān)鍵詞：Android； FM； RDS； 客戶端

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）04-0039-03

1 概述

當(dāng)前，Android[1]智能終端的高速發(fā)展，其應(yīng)用范圍越來越廣，成為人民群眾生活中不可或缺的一部分。通過移動通信網(wǎng)絡(luò)，人民群眾總能使用手機(jī)獲取最新動態(tài)。然而，當(dāng)緊急情況發(fā)生時，移動網(wǎng)絡(luò)常常因業(yè)務(wù)量激增和通信設(shè)施損壞而失效，恢復(fù)時間也較長，手機(jī)無法發(fā)揮其原有性能。通過對Android智能終端的研究發(fā)現(xiàn)，其不僅支持移動通信網(wǎng)絡(luò)，還支持藍(lán)牙、無線網(wǎng)絡(luò)和調(diào)頻廣播網(wǎng)，其中調(diào)頻廣播網(wǎng)具備傳播范圍廣、抗毀能力強(qiáng)等優(yōu)勢。本文在結(jié)合調(diào)頻廣播網(wǎng)和Android智能手機(jī)終端的基礎(chǔ)上，通過軟件設(shè)計，實現(xiàn)手機(jī)終端對FM[2]語音和RDS[3]數(shù)字文本信息接收，彌補(bǔ)單一應(yīng)急通信方式造成手機(jī)對于應(yīng)急消息接收的缺失。

2 客戶端框架及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 客戶端框架

客戶端主要包含數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)解析[5]模塊、數(shù)據(jù)存儲[6]模塊和數(shù)據(jù)展示模塊四部分。數(shù)據(jù)獲取模塊包含對手機(jī)FM芯片的管理和狀態(tài)的讀取、FM語音和RDS信息的獲取和系統(tǒng)音頻的管理；數(shù)據(jù)解析模塊，包含系統(tǒng)音頻的管理和RDS信息的解析。數(shù)據(jù)存儲模塊，包含數(shù)據(jù)表建立和維護(hù)，解析后數(shù)據(jù)存儲和更新；數(shù)據(jù)展示模塊，主要用于用戶相互，信息提醒，歷史信息的查看?？蛻舳苏w框架如圖1所示：

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

FM（調(diào)頻廣播）是高頻振蕩頻率隨音頻信號幅度而變化的廣播技術(shù)，具備抗干擾力強(qiáng)，失真小，覆蓋范圍廣等優(yōu)點，主要提供模擬語音服務(wù)。

RDS，則是通過FM副載波傳遞數(shù)字信息，編碼傳輸速率為每包104bit/s，可傳輸11.4個數(shù)據(jù)包/秒。RDS最大單元為組，每組四個信息塊，每塊包含16位信息字和10位校驗字。當(dāng)前，已定義的12組RDS組型，其中2組型用于傳播廣播文本信息。2組型包含A、B兩個版本，區(qū)別表現(xiàn)為塊3的不同，B版本插入了PI碼。RDS的2組型編碼結(jié)構(gòu)如表1：

A版本可以傳送長達(dá)32個雙字節(jié)或64個單字節(jié)字符的文本消息。而B版本只能傳送16個雙字節(jié)或32個單字節(jié)字符文本消息。

3 客戶端設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 信息獲取模塊

信息獲取模塊包含對音頻信息和RDS文本信息兩部分的處理。由于Android系統(tǒng)缺乏對于FM芯片的統(tǒng)一應(yīng)用層調(diào)用的接口API函數(shù)。本文采用JNI方法對不同F(xiàn)M射頻芯片與驅(qū)動[7]進(jìn)行上層接口封裝與實現(xiàn)，從而達(dá)到對FM芯片中信息流的讀寫以及初始化操作。封裝后的接口以靜態(tài)鏈接庫（.so）方式打包到APP或發(fā)布在Framework層使用。

在應(yīng)用程序開啟時，通過調(diào)用FMRadioNative類加載靜態(tài)庫文件fm.so，實現(xiàn)客戶端對FM芯片的控制和信息讀取。開啟Service進(jìn)程并在Service進(jìn)程調(diào)用JNI方法進(jìn)行FM芯片的初始化。其中，F(xiàn)M語音信息的獲取，通過將音頻播放器MediaPlayer來源設(shè)置為MEDIATEK：//MEDIAPLAYER_PLAYERTYPE_FM即可實現(xiàn)資源的綁定和獲取。而RDS信息的獲取，則通過開啟監(jiān)聽線程每隔100ms讀取指定頻點上RDS信息標(biāo)志位，當(dāng)發(fā)現(xiàn)標(biāo)志位不為0，則進(jìn)行RDS的讀取和處理。信息獲取基本流程如圖2所示：

3.2信息處理模塊

3.2.1 音頻處理

FM語音會占用系統(tǒng)音頻資源，而語音通話以及第三方軟件也會請求音頻資源?？蛻舳诵鑼ο到y(tǒng)音頻資源進(jìn)行管理，防止音頻資源的占用影響到用戶的正常的語音通話。具體實現(xiàn)為在綁定音頻資源后設(shè)置OnAudioFocusChangeListener實時監(jiān)聽系統(tǒng)音頻請求，并實現(xiàn)方法onAudioFocusChange獲取音頻狀態(tài)值focusChang。當(dāng)focusChang狀態(tài)值改變時，通過設(shè)置音頻播放器MediaPlayer的開啟、關(guān)閉、暫停來進(jìn)行音頻管理。

狀態(tài)值為AUDIOFOCUS_LOSS，表示音頻焦點失去，需停止當(dāng)前FM語音播放，并釋放資源；狀態(tài)值為AUDIOFOCUS_GAIN，表示音頻焦點重新獲得，可重新獲取音頻資源并恢復(fù)FM語音播放；狀態(tài)值為AUDIOFOCUS_LOSS_TRANSIENT，表示暫時失去音頻焦點，需要保持音頻資源，但需停止音頻播放。音頻管理流程如圖3所示：

3.2.2 RDS信息處理

FMRadioNative類讀取FM芯片的RDS信息為字節(jié)流，需將其通過GBK編碼規(guī)則進(jìn)行信息的還原。由于一組RDS可攜帶的凈載荷有限，考慮到需傳輸較長信息，在信息的發(fā)送時在信息開頭出加入了信息的當(dāng)前組索引currentGroupIndex和總組數(shù)groupsCount。在信息接收后，更新已接受信息標(biāo)志receivedGroupsCount。當(dāng)發(fā)現(xiàn)currentGroupIndex、groupsCount和receivedGroupsCount三者都一致時，按順序，進(jìn)行信息的拼接，還原出完整的信息。

3.3信息存儲模塊

經(jīng)過信息處理模塊的恢復(fù)有效信息，需進(jìn)行存儲，為信息展示模塊做準(zhǔn)備。本次設(shè)計采用Android系統(tǒng)中SQLite輕量級數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，SQLite是D.Richard Hipp用C語言編寫的開源嵌入式數(shù)據(jù)庫引擎。它支持大多數(shù)的SQL92標(biāo)準(zhǔn)，并且可以在主要的操作系統(tǒng)上運行。SQLite通過利用虛擬機(jī)和虛擬數(shù)據(jù)庫引擎（VDBE），是調(diào)試、修改和擴(kuò)展SQLite的內(nèi)核變得更加方便。所有SQL語句都被編譯成易讀的、可以在SQLite虛擬機(jī)中執(zhí)行的程序集。

RDS信息存儲表包序列號SerialID、正文Content、組數(shù)GroupCount、接收起始時間StartTime和接收終止時間EndTime五個字段。數(shù)據(jù)存儲表如表2所示：

3.4信息展示模塊

信息展示模塊主要包含，信息狀態(tài)欄提醒，信息列表界面，信息詳情界面，F(xiàn)M語音界面，鈴音提示和振動。

其中，信息狀態(tài)欄提醒和鈴音提示及振動通過Android系統(tǒng)中Notification實現(xiàn)。收到有效信息時，通過新建通知mNotification，并設(shè)置其所攜帶的信息為解析后的有效信息，設(shè)置振動與自帶鈴聲。設(shè)置完成后，通知欄管理器NotificationManager進(jìn)行通知Notification的展示。通知欄提示關(guān)鍵代碼如下：

//新建通知

Notification mNotification = new Notification（R.drawable.emergency，

"應(yīng)急信息"， System.currentTimeMillis（））；

//設(shè)置了鈴聲和振動

mNotification.flags = Notification.FLAG_AUTO_CANCEL；

mNotification.flags |= Notification.FLAG_ONLY_ALERT_ONCE；

mNotification.sound = Uri.parse（"android.resource：//"

+ getApplicationContext（）.getPackageName（） + "/"

+ R.raw.emmusic）；

mNotification.vibrate ={ 0， 30000 }；

//設(shè)置點擊后跳轉(zhuǎn)的頁面

mIntent = new Intent（getApplicationContext（）， MainActivity.class）；

PendingIntent mPendingIntent = PendingIntent.getActivity（

getApplicationContext（）， 0， mIntent，

android.content.Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK）；

mNotification.setLatestEventInfo（getApplicationContext（）， "新應(yīng)急消息"，

RDSContent， mPendingIntent）；

mNotificationManager.notify（TEST_ID， mNotification）；

信息列表界面，信息詳情界面和FM語音界面如下圖4所示

4 測試

基于上述設(shè)計實現(xiàn)后，進(jìn)行外場測試。在測試過程中為將設(shè)置為手機(jī)終端為飛行模式，模擬移動通信網(wǎng)絡(luò)失效下的RDS信息的接收，測試后的結(jié)果如表3所示：

由測試數(shù)據(jù)可知：在室外環(huán)境下，在有效通信范圍內(nèi)，RDS應(yīng)急信息的接收效率是可靠并且實時的，可以滿足應(yīng)急場景的通信要求。

5 總結(jié)

本文通過調(diào)頻廣播網(wǎng)和Android智能手機(jī)終端的結(jié)合，并進(jìn)行軟件詳細(xì)設(shè)計，實現(xiàn)了移動通信網(wǎng)絡(luò)失效下，公眾對于應(yīng)急信息的接收。經(jīng)過驗證，滿足應(yīng)急場景的基本通信要求，可以作為應(yīng)急通信的補(bǔ)充。

參考文獻(xiàn)：

[1] 田興強(qiáng). Android的若干關(guān)鍵技術(shù)的研究及其應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)分析[J]. 電腦知識與技術(shù)，2015（31）：77-78.

[2] 付凱鵬. 基于無線電廣播技術(shù)的調(diào)頻收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 科技風(fēng)，2014（10）：107.

[3] 陳澤虎，倪林，嚴(yán)杰.一種調(diào)頻廣播數(shù)據(jù)接收顯示系統(tǒng)的設(shè)計[J].電視技術(shù)，2014，38（15）：114-117.