Swift与硬件打交道封装的方法二

之前写过一篇Swift与硬件打交道封装的方法,现在又开始做硬件开发了,主要方向是音频(AudioUnit)视频的采集、播放、合成、以及蓝牙、socket通讯,这里继续记录下开发中封装的一些方法,以便以后再次使用。

获取AudioBuffer中音频数据的平均分贝值

这里是AudioBuffer,且采样位数为16bit,如果是Data类型,也可以按照下文的方法将Data转为UInt16数组再计算(如果采样位数为8bit,需要用Int8计算)
(DBSPL)

    private func getVolumeValue(buffer: AudioBuffer) {
        var pcmAll: Int = 0
        let bufferPoint = UnsafeMutableBufferPointer<Int16>.init(buffer)
        let bufferArray = Array(bufferPoint)
        let len = bufferArray.count
        for index in 0..<len {
            let value = bufferArray[index]
            pcmAll += Int(value) * Int(value)
        }
        let mean: Double = Double(pcmAll) / Double(len)
        let volume: Double = 10 * log10(mean)
        guard "\(volume)" != "nan" else { return }
        print(volume)
        //0-42 42-97
        //42分贝以下认为是静音,97分贝认为是最大
       //如果需要转换为0-1
        let db = min(volume - 42, 97-42)
        var value = 0.0
        if db > 0 {
            value = db/(97-42)
        }
        print(value)
    }

附DBFS计算(电平表显示)

private func getVolumeValue(buffer: AudioBuffer) {
        let bufferPoint = UnsafeMutableBufferPointer<Int16>.init(buffer)
        let originalArray = Array(bufferPoint)
        let dic = [
            64: 8,
            128: 16,
            256: 24,
            512: 32,
            1024: 64,
            2048: 128
        ]
        let base = dic[originalArray.count] ?? 16
        var index = base
        var bufferArray = [Int16]()
        while index < originalArray.count {
            bufferArray.append(originalArray[index])
            index += base
        }
        DispatchQueue.global().async {
            let maxValue = bufferArray.max() ?? 0
            let minValue = bufferArray.min() ?? 0
            let value = max(maxValue, abs(minValue))
            let volume: Double = 20 * log10(Double(value)/65535)
            guard !volume.isNaN else { return }
            self.delegate?.audioRecorder(recorder: self, didUpdate: volume)
        }
    }

根据PCM数据长度生成WAV音频的头

func getWavHeader(asbd: WSASBD, pcmDataLen: Int) -> Data {
        var wavHeader = Data(count: 44)
        // RIFF
        wavHeader[0 ... 3] = "RIFF".data(using: .ascii)!

        // 04~07 文件长度,暂时不填

        // wave
        wavHeader[8 ... 11] = "WAVE".data(using: .ascii)!

        // fmt
        wavHeader[12 ... 15] = "fmt ".data(using: .ascii)!

        // 过滤字节 00000010
        wavHeader[16 ... 19] = withUnsafeBytes(of: UInt32(littleEndian: 16)) { Data($0) }

        // 格式种类(值为1时,表示数据为线性pcm编码)
        wavHeader[20] = 1
        wavHeader[21] = 0

        // chanel
        wavHeader[22] = UInt8(asbd.channels)
        wavHeader[23] = 0

        let samplerate = UInt32(littleEndian: UInt32(asbd.sampleRate))
        wavHeader[24 ... 27] = withUnsafeBytes(of: samplerate) { Data($0) }

        let bitRate = UInt32(littleEndian: UInt32(asbd.sampleRate) * asbd.channels * asbd.mBitsPerChannel / 8)
        wavHeader[28 ... 31] = withUnsafeBytes(of: bitRate) { Data($0) }

        let sampleBit = UInt16(littleEndian: UInt16(asbd.channels * asbd.mBitsPerChannel / 8))
        wavHeader[32 ... 33] = withUnsafeBytes(of: sampleBit) { Data($0) }

        wavHeader[34] = UInt8(asbd.mBitsPerChannel)
        wavHeader[35] = 0

        // data
        wavHeader[36 ... 39] = "data".data(using: .ascii)!

        // 04~07 文件长度
        wavHeader[4 ... 7] = withUnsafeBytes(of: UInt32(littleEndian: UInt32(pcmDataLen + 44 - 8))) { Data($0) }
        // 40-43 PCM数据大小
        wavHeader[40 ... 43] = withUnsafeBytes(of: UInt32(littleEndian: UInt32(pcmDataLen))) { Data($0) }
        return wavHeader
    }

struct WSASBD {
    /// 声道数
    var channels: UInt32 = 1
    /// 采样率:
    var sampleRate: Double = 48000
    /// 位深
    var mBitsPerChannel: UInt32 = 16
}

检测是否有耳机设备

监听设备变化的通知名字AVAudioSession.routeChangeNotification

private func getHeadPhoneState(){
        var state = false
        for outPort in AVAudioSession.sharedInstance().currentRoute.outputs {
            if outPort.portType == .headphones ||
                outPort.portType == .bluetoothA2DP ||
                outPort.portType == .bluetoothHFP
            {
                state = true
                break
            }
        }
        hasHeadPhone = state
    }

Double 类型与 Data 类型互转

这里举例Double类型,其他类型可以以此类推

let value = Date().timeIntervalSince1970
//Double转data
let data = withUnsafeBytes(of: value) { Data($0) }
//data转Double
var value2 = 0.0
let _ = withUnsafeMutableBytes(of: &value2, { data.copyBytes(to: $0)} )
print(value2)

DataInt16数组

let data = Data([0, 7, 3, 2, 1, 0, 0, 4])
let int16array = data.withUnsafeBytes {
     Array($0.bindMemory(to: Int16.self)).map(Int16.init(bigEndian:))
}
print(int16array)

Data 截取及移除

extension Data{
    func getSubData(start: Int, num: Int) -> Data?{
        guard start >= 0 && num >= 0 else { return nil }
        guard self.count >= start + num else {
            return nil
        }
        let startIndex = self.index(self.startIndex, offsetBy: start)
        let endIndex = self.index(self.startIndex, offsetBy: start + num)
        let range = startIndex..<endIndex
        return self[range]
    }

//或者
  func getSubData2(start: Int, num: Int) -> Data?{
        guard start >= 0 && num >= 0 else { return nil }
        guard self.count >= start + num else {
            return nil
        }
        let byte = [UInt8](self)
        return Data(byte[start...start+num])
    }
}

private func removeSubData(data: inout Data, start: Int, num: Int){
        guard start >= 0 && num >= 0 else { return }
        guard data.count >= start + num else { return }
        let startIndex = data.index(data.startIndex, offsetBy: start)
        let endIndex = data.index(data.startIndex, offsetBy: start + num)
        let range = startIndex..<endIndex
        data.removeSubrange(range)
    }

十六进制数据Data互转 以及大小端模式

在转大小端时,需要先确定转出的数据需要占几个字节,例如需要占2字节则使用UInt16、需要占4字节用Uint32,以此类推,例如我要将0x06转为2字节的Data

let bigEndianData = withUnsafeBytes(of: UInt16(bigEndian: UInt16(0x06))) { Data($0) } //大端 0x0006
var lc: UInt16 = 0
(bigEndianData as NSData).getBytes(&lc, range: NSMakeRange(0, bigEndianData.count))
let bigEndianValue = Int(UInt16(bigEndian: lc)) //6
let littleEndianData = withUnsafeBytes(of: UInt16(littleEndian: UInt16(0x06))) { Data($0) } //小端 0x0600
(littleEndianData as NSData).getBytes(&lc, range: NSMakeRange(0, littleEndianData.count))
let littleEndianValue = Int(UInt16(littleEndian: lc)) //6

获取ip地址、子网掩码、广播地址

en0: WiFi
bridge100:热点开启方

func getWiFiAddress() -> String? {
        var address: String?
        var ifaddr: UnsafeMutablePointer<ifaddrs>?
        guard getifaddrs(&ifaddr) == 0 else { return nil }
        guard let firstAddr = ifaddr else { return nil }
        for ifptr in sequence(first: firstAddr, next: { $0.pointee.ifa_next }) {
            let interface = ifptr.pointee
            let addrFamily = interface.ifa_addr.pointee.sa_family
            if addrFamily == UInt8(AF_INET) {
                let name = String(cString: interface.ifa_name)
                if name == "en0" || name == "bridge100" || name == "en1" {
                    var hostname = [CChar](repeating: 0, count: Int(NI_MAXHOST))
                    getnameinfo(interface.ifa_addr, socklen_t(interface.ifa_addr.pointee.sa_len),
                                &hostname, socklen_t(hostname.count),
                                nil, socklen_t(0), NI_NUMERICHOST)
                    address = String(cString: hostname)
                    var broadcast = "error"
                    ifptr.pointee.ifa_dstaddr.withMemoryRebound(to: sockaddr_in.self, capacity: 1) {
                        sockaddr in
                        if let addressCString = inet_ntoa(sockaddr.pointee.sin_addr) {
                            broadcast = String(cString: addressCString)
                        }
                    }
                    var net = interface.ifa_netmask.pointee
                    var netmaskName = [CChar](repeating: 0, count: Int(NI_MAXHOST))
                    getnameinfo(&net, socklen_t(net.sa_len), &netmaskName, socklen_t(netmaskName.count),
                                nil, socklen_t(0), NI_NUMERICHOST)
                    let netmask = String(cString: netmaskName)
                    print("address: \(address), name:\(name), 广播地址: \(broadcast), 子网掩码: \(netmask)")
                }
            }
        }
        freeifaddrs(ifaddr)
        return address
    }
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