如何使用Java Android SDK进行良好的实时数据流传输

Question

我有一个自制的蓝牙设备，以500Hz的频率测量ECG：每2毫秒该设备发送9字节的数据（标头，ECG测量，页脚）。因此，这大约是9 * 500 =4.5kbytes / s的数据流。

我有一个C ++ Windows程序，能够连接设备并检索数据流（使用Qt/qwt显示）。在这种情况下，我使用Windows控制面板绑定设备，并使用boost
serial_port接口通过虚拟COM端口将其连接。这非常有效，并且我实时接收数据流：每2毫秒左右获得一个测量点。

我通过QtCreator 3.0.1（Qt5.2.1）在Android上移植了整个程序。似乎虚拟COM端口不能通过boost访问（可能是SDK权限不允许这样做），所以我写了一段Java代码来打开和管理蓝牙连接。因此，我的应用程序仍然是C++ /Qt，但是只有在Java中对连接和从设备读取数据的层进行了重新处理（使用createInsecureRfcommSocketToServiceRecord打开连接）：

Java代码读取数据：

public int readData( byte[] buffer )
{
    if( mInputStream == null )
    {
        traceErrorString("No connection, can't receive data");
    }
    else
    {
        try
        {
            final boolean verbose = false;

            int available = mInputStream.available();

            if ( verbose )
            {
                Calendar c = Calendar.getInstance();
                Date date = new Date();
                c.setTime(date);
                c.get(Calendar.MILLISECOND);

                SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
                String currentTime = sdf.format(date);

                traceDebugString( currentTime + ":" + c.get(Calendar.MILLISECOND) + " - " + available + " bytes available, requested " + buffer.length );
            }

            if ( available >= buffer.length )
                return mInputStream.read( buffer ); // only call read if we know it's not blocking
            else
                return 0;
        }
        catch (IOException e)
        {
            traceDebugString( "Failed to read data...disconnected?" );
        }
    }

    return -1;
}

像这样从C ++调用：

bool ReceiveData( JNIEnv* env,
                  char* data,
                  size_t length,
                  bool& haserror )
{
    bool result = false;

    jbyteArray array = env->NewByteArray(length);
    jint res = env->CallIntMethod(j_object, s_patchIfReceiveDataID, array );
    if ( static_cast<size_t>(res) == length )
    {
        env->GetByteArrayRegion(array, 0, length, reinterpret_cast<jbyte*>(data));

        result = true;
    }
    else if ( res == -1 )
    {
        haserror = true;
    }
    else
    {
        // not enough data in the stream buffer
        haserror = false;
    }

    return result;
}


bool readThread( size_t blockSize )
{
    BTGETANDCHECKENV // retrieving environment

    char* buf = new char[blockSize];
    bool haserror = false;
    while ( !haserror )
    {
        if ( !ReceiveData( env, buf, blockSize, haserror ) )
        {
            // could not read data
            if ( haserror )
            {
                // will stop this thread soon
            }
            else
            {
                boost::this_thread::sleep( boost::posix_time::milliseconds( 10 ) );
            }
        }
    }
    delete [] buf;

    return true;
}

这很好用… 在头五个秒中， 我实时获取了值，然后：

• 有时它永远冻结，这意味着mInputStream.available（）值仍然低于要求。
• 有时，它仅冻结一秒钟左右，然后继续，但是大约1秒的块会接收到数据。含义mInputStream.available（）可以在两次调用之间从0移到3000以上（经过10ms）。实际上，我在5秒钟内看到了相同的结果，但是缓冲区的可用性从未超过150字节，在5秒钟后，它可以达到3000字节。

将verbose设置为true时，日志如下所示：

14:59:30:756 - 0 bytes available, requested 3
14:59:30:767 - 0 bytes available, requested 3
14:59:30:778 - 0 bytes available, requested 3
14:59:30:789 - 1728 bytes available, requested 3
14:59:30:790 - 1725 bytes available, requested 6
14:59:30:792 - 1719 bytes available, requested 3

我的ECG设备绝对没有在11毫秒内发送1728字节！

我知道我的设备每2ms发送9个字节（否则，它将无法在我的PC应用程序上运行）。看起来Java进行了一些意外的缓冲，并且不会每2ms提供9个字节…。同样奇怪的是，在开始时仅5秒就可以正常工作。

请注意，我尝试使用read（）而不检查available（）（阻止版本），但是体验完全相同。

所以我想知道我做错了什么…

• 有没有办法强制Java输入流自行更新？
• 有没有办法让Java处理未决事件（例如我们有QApplication :: processEvents）？
• 是否有任何全局设置来指定流的缓冲区大小（我在BluetoothDevice / BluetoothSocket级别未找到任何缓冲区大小）
• 在PC上，打开虚拟COM端口时，我必须指定波特率，停止位，握手和类似内容。在Android上，我只是打开Rfcomm套接字而没有任何选择，这可能是问题所在（然后ECG设备和智能手机将无法同步…）吗？

任何帮助或想法都将受到欢迎！

编辑：我在Nexus 5手机，Android 4.4.2上遇到了这种情况，我刚刚在不同设备上测试了相同的APK包：

• 具有Android 4.4.2的Galaxy S4：同样的问题。
• 具有自定义CyanogenMod 11 Android 4.4.2的Galaxy S3：数据流似乎很完美，5秒后不会冻结，并且数据实时到达....所以看起来整个系统都能实现我想要的功能，但是看起来Android默认设置会使操作太慢....不知道是否需要在操作系统级别进行更改才能解决此问题。

编辑：因为我没有答案:-(我试图使用纯Java程序（没有C++，没有Qt）做同样的事情。

Answer 1

这个问题显然类似于这里报告的问题。

5秒后，我要么失去了连接，要么实时流变得非常慢。

如此处所述Android>4.3显然不喜欢超过5秒的单向通信。因此，我现在每隔1秒向设备发送一个虚拟命令（有点“ keep-
alive”命令），现在Android很高兴，因为它不再是单向通信了……所以数据流在之后第五秒比以前！