iOS开发——高级篇——传感器（加速计、摇一摇、计步器）

一、传感器

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1、什么是传感器
传感器是一种感应\检测周围环境的一种装置, 目前已经广泛应用于智能手机上

传感器的作用
用于感应\检测设备周边的信息
不同类型的传感器, 检测的信息也不一样

iPhone中的下面现象都是由传感器完成的
在地图应用中, 能判断出手机头面向的方向
一关灯, iPhone会自动调整屏幕的亮度
打电话时, 人脸贴近iPhone屏幕时, 屏幕会自动锁屏
... ...

二、各种传感器

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1、传感器的类型
iPhone内置的传感器有
运动传感器\加速度传感器\加速计（Motion/Accelerometer Sensor）
环境光传感器（Ambient Light Sensor）
距离传感器（Proximity Sensor）
磁力计传感器（Magnetometer Sensor）
内部温度传感器（Internal Temperature Sensor）
湿度传感器（Moisture Sensor）
陀螺仪（Gyroscope）
... ...

2、环境光传感器（Ambient Light Sensor）
是iPhone和Mac设备中最为古老的传感器成员

它能够让你在使用 Mac、iPhone、iPad时，眼睛更为舒适
从一个明亮的室外走入相对黑暗的室内后，iOS设备会自动调低亮度，让屏幕显得不再那么光亮刺眼
当你使用iPhone拍照时，闪光灯会在一定条件下自动开启
几乎所有的Mac 都带有背光键盘，当周围光线弱到一定条件时，会自动开启键盘背光

3、距离传感器（Proximity Sensor）
用于检测是否有其他物体靠近设备屏幕
当你打电话或接电话时将电话屏幕贴近耳边，iPhone会自动关闭屏幕 ，好处是
节省电量
防止耳朵或面部不小心触摸屏幕而引发一些不想要的意外操作
题外话：利用距离传感器，能找出很多电视剧的穿帮镜头

4、磁力计传感器（Magnetometer Sensor）
可以感应地球磁场， 获得方向信息， 使位置服务数据更精准
可以用于电子罗盘和导航应用
iPad的Smart Cover盒盖睡眠操作就是基于磁力计传感器

5、内部温度传感器（Internal Temperature Sensor）
从 iPad一代开始，iOS设备都加入了一个内部温度传感器，用于检测内部组件温度，当温度超过系统设定的阈值时,会出现以下提示

6、湿度传感器（Moisture Sensor）
湿度传感器跟其他基于微电子的传感器不同，是一个简单的物理传感器

简单来说，湿度传感器就是一张遇水变红的试纸

Apple的维修人员就是通过检测试纸是否变红，来判断设备是否进水
（设备进水不在保修范围之内）

7、陀螺仪（Gyroscope）
陀螺仪是随着iPhone4的上市首次出现在iOS设备上的传感器
陀螺仪的原理是检测设备在X、Y、Z轴上所旋转的角速度

陀螺仪在赛车类游戏中有重大作用：
模拟汽车驾驶时方向盘旋转的动作
使得这类游戏的操控体验更为真实

8、加速计传感器（Motion/Accelerometer Sensor）
最早出现在iOS设备上的传感器之一
加速计用于检测设备在X、Y、Z轴上的加速度 （哪个方向有力的作用）

加速计可以用于检测设备的摇晃，经典应用场景
摇一摇
计步器

小结

三、距离传感器的使用

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默认情况下,每一个应用程序距离传感器都是关闭状态

如果需要,需要通过代码将其打开

// 开启距离感应功能
[UIDevice currentDevice].proximityMonitoringEnabled = YES;
// 监听距离感应的通知
[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserver:self
selector:@selector(proximityChange:)
name:UIDeviceProximityStateDidChangeNotification
object:nil];

- (void)proximityChange:(NSNotification *)notification {
    if ([UIDevice currentDevice].proximityState == YES) {
    NSLog(@"某个物体靠近了设备屏幕"); // 屏幕会自动锁住
    } else {
    NSLog(@"某个物体远离了设备屏幕"); // 屏幕会自动解锁
    }
}

四、加速计

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1、加速计原理
检测设备在X、Y、Z轴上的加速度 （哪个方向有力的作用，哪个方向运动了）
根据加速度数值，就可以判断出在各个方向上的作用力度

2、UIAccelerometer
　　1）加速计程序的开发
在iOS4以前：使用UIAccelerometer，用法非常简单（到了iOS5就已经过期）
从iOS4开始：CoreMotion.framework

虽然UIAccelerometer已经过期，但由于其用法极其简单，很多程序里面都还有残留

　　2）UIAccelerometer的使用步骤

获得单例对象
UIAccelerometer *accelerometer = [UIAccelerometer sharedAccelerometer];

设置代理
accelerometer.delegate = self;

设置采样间隔
accelerometer.updateInterval = 1.0/30.0; // 1秒钟采样30次

实现代理方法
- (void)accelerometer:(UIAccelerometer *)accelerometer didAccelerate:(UIAcceleration *)acceleration
// acceleration中的x、y、z三个属性分别代表每个轴上的加速度

3、Core Motion

1）Core Motion

在iOS4之前，加速度计由UIAccelerometer类来负责采集数据

随着iPhone4的推出加速度计全面升级，并引入了陀螺仪与Motion（运动）相关的编程成为重头戏苹果特地在iOS4中增加了专门处理Motion的框架-CoreMotion.framework

Core Motion不仅能够提供实时的加速度值和旋转速度值，更重要的是，苹果在其中集成了很多牛逼的算法

2）Core Motion获取数据的两种方式

获取加速计信息

push
实时采集所有数据（采集频率高）

创建运动管理者对象
CMMotionManager *mgr = [[CMMotionManager alloc] init];

判断加速计是否可用（最好判断）
if (mgr.isAccelerometerAvailable) {
    // 加速计可用
}

设置采样间隔
mgr.accelerometerUpdateInterval = 1.0/30.0; // 1秒钟采样30次

开始采样（采样到数据就会调用handler，handler会在queue中执行）
- (void)startAccelerometerUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMAccelerometerHandler)handler;

pull
在有需要的时候，再主动去采集数据

创建运动管理者对象
CMMotionManager *mgr = [[CMMotionManager alloc] init];

判断加速计是否可用（最好判断）
if (mgr.isAccelerometerAvailable) { // 加速计可用 }

开始采样
- (void)startAccelerometerUpdates;

在需要的时候采集加速度数据
CMAcceleration acc = mgr.accelerometerData.acceleration;
NSLog(@"%f, %f, %f", acc.x, acc.y, acc.z);

获取陀螺仪信息

- (void)pullGyro
{
    // pull方式获取陀螺仪信息
    // 1.判断陀螺仪是否可用
    if (!self.mgr.isGyroAvailable) {
        NSLog(@"设备小于iPhone4,或者陀螺仪损坏");
        return;
    }

    // 2.开始采样
    [self.mgr startGyroUpdates];
}

- (void)pushGyro
{
    // push方式获取陀螺仪信息
    // 1.判断陀螺仪是否可用
    if (!self.mgr.isGyroAvailable) {
        NSLog(@"设备小于iPhone4,或者陀螺仪损坏");
        return;
    }

    // 2.设置采样
    self.mgr.gyroUpdateInterval = 1.0 / ;

    // 3.开始采样
    [self.mgr startGyroUpdatesToQueue:[NSOperationQueue mainQueue] withHandler:^(CMGyroData * _Nullable gyroData, NSError * _Nullable error) {
        if (error) {
            NSLog(@"%@", error);
            return;
        }

        // 获取陀螺仪的信息
        CMRotationRate rotationRate = gyroData.rotationRate;
        NSLog(@"x:%f y:%f z:%f", rotationRate.x, rotationRate.y, rotationRate.z);
    }];
}

4、Core Motion框架结构示意图

五、摇一摇

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监控摇一摇的方法
方法1：通过分析加速计数据来判断是否进行了摇一摇操作（比较复杂）
方法2：iOS自带的Shake监控API（非常简单）

判断摇一摇的步骤：实现3个摇一摇监听方法

- (void)motionBegan:(UIEventSubtype)motion withEvent:(UIEvent *)event /** 检测到摇动 */
- (void)motionCancelled:(UIEventSubtype)motion withEvent:(UIEvent *)event /** 摇动取消(被中断) */
- (void)motionEnded:(UIEventSubtype)motion withEvent:(UIEvent *)event /** 摇动结束 */

六、计步器

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计步器是从iOS7开始引入(内部原理还是加速计)
iOS7 : CMStepCounter --> iOS8过期

// 1.判断计步器是否可用
    if (![CMStepCounter isStepCountingAvailable]) {
        NSLog(@"计步器不可用");
        return;
    }

    // 2.开始计步
    // 2.1.创建计步器
    CMStepCounter *stepCounter = [[CMStepCounter alloc] init];

    // 2.2.开始计步
    // updateOn : 用户走了多少步之后,更新block
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    [stepCounter startStepCountingUpdatesToQueue:queue updateOn: withHandler:^(NSInteger numberOfSteps, NSDate * _Nonnull timestamp, NSError * _Nullable error) {
        if (error) return;

        // 1.GCD方式
//        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
//            self.stepLabel.text = [NSString stringWithFormat:@"您一共走了%ld步", numberOfSteps];
//        });
        NSString *stepString = [NSString stringWithFormat:@"您一共走了%ld步", numberOfSteps];
        [self.stepLabel performSelectorOnMainThread:@selector(setText:) withObject:stepString waitUntilDone:YES];
    }];

iOS8用法

/** 计步器对象 */
@property (nonatomic, strong) CMPedometer *pedometer;

#pragma mark - 懒加载代码
- (CMPedometer *)pedometer
{
    if (_pedometer == nil) {
        self.pedometer = [[CMPedometer alloc] init];
    }
    return _pedometer;
}

// 1.判断计步器是否可用
    if (![CMPedometer isStepCountingAvailable]) {
        return;
    }

    // 2.开始计步
    // 2.1.创建计步对象

    // 2.2.开始计步
    // FromDate : 从什么时间开始计步
    NSDate *date = [NSDate date];
    [self.pedometer startPedometerUpdatesFromDate:date withHandler:^(CMPedometerData * _Nullable pedometerData, NSError * _Nullable error) {
        if (error) {
            NSLog(@"%@", error);
            return;
        }

        NSLog(@"您一共走了%@步", pedometerData.numberOfSteps);
    }];

计算前7天内的 某段时间一共走了多少步

NSDateFormatter *fmt = [[NSDateFormatter alloc] init];
    fmt.dateFormat = @"yyyy-MM-dd";
    NSDate *fromDate = [fmt dateFromString:@"2015-9-26"];
    NSDate *toDate = [fmt dateFromString:@"2015-9-28"];
    [self.pedometer queryPedometerDataFromDate:fromDate toDate:toDate withHandler:^(CMPedometerData * _Nullable pedometerData, NSError * _Nullable error) {
        NSLog(@"%@", pedometerData.numberOfSteps);
    }];