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Android傳感器開發(fā)
時間：2018-09-28 來源：未知
隨著高科技的發(fā)展，手機的應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們生活中的各個方面，手機中的各種應(yīng)用比如：光線感應(yīng)，跑步記錄儀，搖一搖，地圖等各種軟件的開發(fā)其實都少不了一種開發(fā)就是android 傳感器的開發(fā)。這篇文章將帶領(lǐng)大家系統(tǒng)認(rèn)識傳感器的工作原理及開發(fā)。
一、Android傳感器原理及簡介
傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測、感受外界的信號、物理條件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官。標(biāo)準(zhǔn)GB7665-1987對傳感器的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。”傳感器是一種檢測裝置，能感受被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。
在android系統(tǒng)中，當(dāng)手機內(nèi)置傳感器檢測到外界的環(huán)境變化后會引起相應(yīng)的傳感器模塊電阻發(fā)生變化進(jìn)而影響手機的部分電流和電量。Google封裝提供了對這些硬件操作的API，因此，我們熟練的掌握這些類和方法就可以進(jìn)行傳感器的開發(fā)了。
Android系統(tǒng)所支持的傳感器類型
Android感應(yīng)器Android Sensor是一款能夠展示當(dāng)前手機狀態(tài)的應(yīng)用，包括硬件信息、當(dāng)前位置、加速計、陀螺儀、光感、磁場、定向、電池窗臺，聲壓，同時還可以進(jìn)行多點觸控的測試。
大多數(shù)Android設(shè)備都會內(nèi)置傳感器，用來測量運動，旋轉(zhuǎn)和環(huán)境條件（重力，溫度，濕度等），這些傳感器可以將采集到的高精度的數(shù)據(jù)上報給應(yīng)用程序。們可以將傳感器想成是應(yīng)用程序的外延，幫助我們設(shè)計出更加豐富和多元化的應(yīng)用。Android 系統(tǒng)所支持的傳感器類型：
傳感器類型表
傳感器類型 對應(yīng)值 傳感器名稱
TYPE_ACCELEROMETER 1 加速度
TYPE_MAGNETIC_FIELD 2 磁力
TYPE_ORIENTATION 3 方向
TYPE_GYROSCOPE 4 陀螺儀
TYPE_LIGHT 5 光線感應(yīng)
TYPE_PRESSURE 6 壓力
TYPE_TEMPERATURE 7 溫度
TYPE_PROXIMITY 8 接近
TYPE_GRAVITY 9 重力
TYPE_GRAVITY 10 線性加速度
傳感器坐標(biāo)系統(tǒng)
通常情況，傳感器框架使用標(biāo)準(zhǔn)的3軸坐標(biāo)系統(tǒng)來表達(dá)數(shù)據(jù)值。對于大多數(shù)傳感器，坐標(biāo)系統(tǒng)是相對與設(shè)備被保持在默認(rèn)方向時的設(shè)備的屏幕來定義的。當(dāng)設(shè)備被保持在默認(rèn)方向時，X軸是水平向右、Y軸是垂直向上、Z軸是指向屏幕面板的外部。在這個系統(tǒng)中，背對著屏幕的Z軸坐標(biāo)是負(fù)值。該坐標(biāo)系統(tǒng)被加速度傳感器、重力傳感器、陀螺儀、線性加速度傳感器、磁力儀傳感器使用
要理解的重要的一點是，在設(shè)備屏幕的方向發(fā)生變化時，坐標(biāo)系統(tǒng)的各坐標(biāo)軸不會發(fā)生變化，也就是說傳感器的坐標(biāo)系統(tǒng)不會因設(shè)備的移動而改變。這種行為與OpenGL坐標(biāo)系統(tǒng)的行為相同。
另外要理解的一點是，應(yīng)用程序不要假設(shè)設(shè)備的自然（默認(rèn)）方向是縱向的。對于很多平板設(shè)備的自然方向是橫向的。傳感器坐標(biāo)系統(tǒng)總基于設(shè)備的自然方向。
Android傳感器常用類和接口：
傳感器屬于Android應(yīng)用的外延，Android應(yīng)用不能直接對傳感器進(jìn)行操作，Android對硬件的操作進(jìn)行了封裝，提供給我們一些類和接口，我們通過類和接口來調(diào)用方法可以獲取傳感器上報的數(shù)據(jù)。Android傳感器開發(fā)中常用的類和接口有SensorManager、SensorEventListener、Sensor、SensorEvent。顧名思義，SensorManager就是所有傳感器的一個綜合管理類，包括了傳感器的種類、采樣率、精準(zhǔn)度等。可以通過getSystemService方法來獲取一個SensorManager對象。類和接口的作用如下：
Android傳感器類和接口
類或接口 作用
SensorManager 1. 獲取手機內(nèi)置傳感器列表
2. 注冊指定傳感器監(jiān)聽器
3. 注銷監(jiān)聽器
Sensor 1. 用來表示一個傳感器的類
2. 設(shè)置傳感器的能力
SensorEvent 1. 用來封裝傳感器上報數(shù)據(jù)的類
SensorEventListener 1. 用來監(jiān)聽傳感器上報數(shù)據(jù)的監(jiān)聽器接口
Android傳感器的功能
要在Android中使用傳感器，首先要了解SensorManager和SensorEventListener。顧名思義，SensorManager就是所有傳感器的一個綜合管理類，包括了傳感器的種類、采樣率、精準(zhǔn)度等。可以通過getSystemService方法來獲取一個SensorManager對象。
代碼清單1 獲取SensorManager對象
mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
取得SensorManager對象之后，可以通過getSensorList方法來獲取我們所需的傳感器類型，保存到一個傳感器列表中。
代碼清單2 getSensorList
List
mSensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
SensorManager還有很多的常量以及一些常用的方法。
SensorManager常用方法
方法 說明
getDefaultSensor 得到默認(rèn)的傳感器對象
getInclination 得到地磁傳感器傾斜角的弧度
getOrientation 得到設(shè)備的旋轉(zhuǎn)方向
getSensorList 得到指定傳感器的列表
要與傳感器進(jìn)行交互，應(yīng)用程序必須注冊以偵聽與一個或多個傳感器相關(guān)的活動。Android中提供了registerListener來注冊一個傳感器，并提供了unregisterListener來卸載一個傳感器。registerListener方法包括三個參數(shù)：第一個參數(shù)是接收信號的Listener實例；第二個參數(shù)是想接收的傳感器類型的列表（上一步創(chuàng)建的List
代碼清單3 注冊和卸載傳感器
//注冊傳感器
Boolean mRegisteredSensor = mSensorManager.registerListener (this, sensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST);
//卸載傳感器
mSensorManager.unregisterListener(this);
其中，SensorEventListener是使用傳感器的核心部分，包括以下兩個必須實現(xiàn)的方法： onSensorChanged(SensorEvent event)方法在傳感器值更改時調(diào)用。該方法只有受此應(yīng)用程序監(jiān)視的傳感器調(diào)用。參數(shù)包括一個SensorEvent對象。該對象包括一組浮點數(shù)，表示傳感器獲得的方向、加速度等信息。代碼清單4所示的代碼可以取得其值。
代碼清單4 獲取傳感器獲取信息
float x = event.values[SensorManager.DATA_X];
float y = event.values[SensorManager.DATA_Y];
float z = event.values[SensorManager.DATA_Z];
onAccuracyChanged(Sensor sensor,int accuracy)方法在傳感器的精準(zhǔn)度發(fā)生改變時調(diào)用。參數(shù)包括兩個整數(shù)：一個表示傳感器，另一個表示該傳感器新的準(zhǔn)確值。
二、常用傳感器
1． 方向傳感器
一般情況下，在Android系統(tǒng)中對應(yīng)的字段常量是TYPE_ORIENTATION，得到方向傳感器在方向傳感器中values變量的3個值都表示度數(shù)，他們的含義如下：
values[0]：該值表示方位，也就是手機繞著Z軸旋轉(zhuǎn)的角度。0表示北（North）；90表示東（East）；180表示南（South）；270表示西（West）。如果values[0]的值正好是這4個值，并且手機是水平放置，表示手機的正前方就是這4個方向。電子羅盤就是利用這個特性來實現(xiàn)的。
values[1]：該值表示傾斜度，或手機翹起的程度。當(dāng)手機繞著X軸傾斜時該值發(fā)生變化。values[1]的取值范圍是-180≤values[1]≤180。假設(shè)將手機屏幕朝上水平放在桌子上，這時如果桌子是完全水平的，values[1]的值應(yīng)該是0（由于很少有桌子是絕對水平的，因此，該值很可能不為0，但一般都是-5和5之間的某個值）。
values[2]：表示手機沿著Y軸的滾動角度。取值范圍是-90≤values[2]≤90。假設(shè)將手機屏幕朝上水平放在桌面上，這時如果桌面是平的，values[2]的值應(yīng)為0。將手機左側(cè)逐漸抬起時，values[2]的值逐漸變小，直到手機垂直于桌面放置，這時values[2]的值是-90。將手機右側(cè)逐漸抬起時，values[2]的值逐漸增大，直到手機垂直于桌面放置，這時values[2]的值是90。在垂直位置時繼續(xù)向右或向左滾動，values[2]的值會繼續(xù)在-90至90之間變化。
2． 磁力傳感器
磁力傳感器簡稱為M-sensor，在Android 中對應(yīng)的字段常量是TYPE_MAGNETIC_FIELD，該傳感器主要讀取的是磁場的變化，通過該傳感器便可開發(fā)出指南針、羅盤等磁場應(yīng)用。返回x、y、z三軸的環(huán)境磁場數(shù)據(jù)。該數(shù)值的單位是微特斯拉（micro-Tesla），用uT表示，單位也可以是高斯（Gauss）。
values[1]：該值表示x方向的磁場分量
values[2]: 該值表示y方向的磁場分量
values[3]: 該值表示z方向的磁場分量
3． 溫度傳感器
溫度傳感器返回當(dāng)前的溫度，在Android 中對應(yīng)的字段常量是TYPE_TEMPERATURE。此傳感器返回值只有一個值表示當(dāng)前溫度，單位是攝氏度。
values[0]:當(dāng)前溫度
4． 加速度傳感器
加速度傳感器用來測量加速度，在Android 中對應(yīng)的字段常量是TYPE_ACCELEROMETER，在該傳感器上獲取的values變量的3個元素值分別表示X、Y、Z軸的加速值。例如，水平放在桌面上的手機從左側(cè)向右側(cè)移動，values[0]為負(fù)值；從右向左移動，values[0]為正值。讀者可以通過本節(jié)的例子來體會加速傳感器中的值的變化。
values[1]：該值表示x方向的加速度分量
values[2]: 該值表示y方向的加速度分量
values[3]: 該值表示z方向的加速度分量
5． 光傳感器
光線傳感器用來測量當(dāng)前環(huán)境的光線，在Android 中對應(yīng)的字段常量是TYPE_LIGHT。values數(shù)組只有第一個元素（values[0]）有意義。表示光線的強度。大的值是120000.0f。Android SDK將光線強度分為不同的等級，每一個等級的大值由一個常量表示，這些常量都定義在SensorManager類中，代碼如代碼清單5所示：
代碼清單5 光線強度等級
public static final float LIGHT_SUNLIGHT_MAX =120000.0f;
public static final float LIGHT_SUNLIGHT=110000.0f;
public static final float LIGHT_SHADE=20000.0f;
public static final float LIGHT_OVERCAST= 10000.0f;
public static final float LIGHT_SUNRISE= 400.0f;
public static final float LIGHT_CLOUDY= 100.0f;
public static final float LIGHT_FULLMOON= 0.25f;
public static final float LIGHT_NO_MOON= 0.001f;
上面的八個常量只是臨界值。讀者在實際使用光線傳感器時要根據(jù)實際情況確定一個范圍。例如，當(dāng)太陽逐漸升起時，values[0]的值很可能會超過LIGHT_SUNRISE，當(dāng)values[0]的值逐漸增大時，就會逐漸越過LIGHT_OVERCAST，而達(dá)到LIGHT_SHADE，當(dāng)然，如果天特別好的話，也可能會達(dá)到LIGHT_SUNLIGHT，甚至更高。
三、傳感器開發(fā)步驟
所有的程序開發(fā)都有一定的邏輯和步驟，傳感器的開發(fā)也不例外，傳感器開發(fā)共有3個步驟，下面以加速度傳感器為例來演示傳感器開發(fā)的三個具體步驟：
1.獲取傳感器管理器對象、傳感器對象，具體代碼如代碼清單6
代碼清單6 獲取傳感器管理器和傳感器對象
//獲取傳感器管理器 SensorManager
SensorManager sm = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
//獲取加速度傳感器 Sensor
Sensor accelerometerSensor = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
2.定義傳感器事件,獲取響應(yīng)數(shù)據(jù)，具體代碼如代碼清單7
代碼清單7 定義傳感器事件獲取上報數(shù)據(jù)
//定義傳感器事件監(jiān)聽器
SensorEventListener accelerometerListener = new SensorEventListener() {
//當(dāng)Sensor上報的數(shù)據(jù)發(fā)生改變時，onSensorChanged被調(diào)用
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
//上報的數(shù)據(jù)會保存在values屬性中
float x = event.values[SennsorManager.DATA_X]
float y = event.values[SennsorManager.DATA_Y]
float z = event.values[SennsorManager.DATA_Z]
//x,y,z變量是從加速度傳感器獲取的數(shù)據(jù)
}
//當(dāng)Sensor精度被改變時，onAccuracyChanged被調(diào)用
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
}
}, mSensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL, null);
3.注冊（應(yīng)用）傳感器事件，具體代碼如代碼清單8
代碼清單8 定義傳感器事件獲取上報數(shù)據(jù)
//在傳感器管理器中注冊監(jiān)聽器
mSensorManager.registerListener(accelerometerListener, accelerometerSensor,SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
四、開發(fā)案例
下面我們將通過兩個開發(fā)案例來練習(xí)傳感器的開發(fā)使用
案例一、光傳感器的應(yīng)用
需求：在手機屏幕上實時顯示當(dāng)前環(huán)境的光線的強弱值
布局文件里只有一個TextView,非常簡單，這里就不再粘貼代碼，java代碼具體實現(xiàn)代碼
如下代碼清單9所示：
代碼清單9 定義傳感器事件獲取上報數(shù)據(jù)
public class MainActivity extends Activity {
TextView textview;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
textview = (TextView) findViewById(R.id.textview);
/**
* 需求：獲取特定傳感器上的上報數(shù)據(jù)
* 1.獲取特定的傳感器
* 2.給傳感器設(shè)置監(jiān)聽
* 3.獲取上報數(shù)據(jù)
* */
//獲取特定的傳感器:通過管理器找到特定的傳感器
SensorManager sm = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
//獲取光傳感器
Sensor lightSensor = sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LIGHT);
//給傳感器注冊監(jiān)聽器
/**
* 第一個參數(shù)：傳感器的監(jiān)聽器
* 第二個參數(shù)：給哪個傳感器設(shè)置監(jiān)聽
* 第三個參數(shù)：采樣率，即多久進(jìn)行一次采樣
* */
sm.registerListener(new MyListener(), lightSensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
}
/**
* 傳感器的監(jiān)聽器，可以監(jiān)聽傳感器的數(shù)據(jù)變化，上報數(shù)據(jù)
* */
class MyListener implements SensorEventListener{
/**
* 傳感器上報數(shù)據(jù)發(fā)生變化時調(diào)用的方法
* */
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
//獲取上報數(shù)據(jù)的數(shù)組，在光線傳感器中只有一個values[0],代表了當(dāng)前光線強度
float[] values = event.values;
textview.setText("當(dāng)前光線為："+values[0]);
}
/**
* 傳感器精度發(fā)生變化時調(diào)用的方法
* */
@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
// TODO Auto-generated method stub
}
}
}
這里只是舉例一個非常簡單的利用光傳感器的案例，讀者有興趣還可以實現(xiàn)通過加速度傳感器實現(xiàn)搖一搖的功能。
