安卓传感器使用详解

时间:2022-10-29 09:11:06
传感器属于安卓设备硬件配置.一般模拟器中没有配置传感器硬件,而手机中配置一般不全,特别是低端手机配置很少,我们在使用传感器时应该根据手机中的实际存在的传感器来进行注册。如果手机中不存在我们注册的传感器,就算我们注册了也不起作用。

如何获取手机传感器清单
1,Android所有的传感器都归传感器管理器 SensorManager 管理,获取传感器管理器的方法很简单:
String service_name = Context.SENSOR_SERVICE;
SensorManager sensorManager = (SensorManager)getSystemService(service_name);
2,从传感器管理器中获取其中某个或者某些传感器的方法有如下三种:
第一种:获取某种传感器的默认传感器
Sensor defaultGyroscope = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GYROSCOPE);
第二种:获取某种传感器的列表
List<Sensor> pressureSensors = sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_PRESSURE);
第三种:获取所有传感器的列表,我们这个例子就用的第三种
List<Sensor> allSensors = sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
3,对于某一个传感器,它的一些具体信息的获取方法可以见下表
getMaximumRange() 最大取值范围
getName() 设备名称
getPower() 功率
getResolution() 精度
getType() 传感器类型
getVentor() 设备供应商
getVersion() 设备版本号
4,遍历所有传感器
List<Sensor> list = manager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
  for(Sensor senser:list){
       Log.i("XXX",“name:”+senser.getName()+":type:"+senser.getType());
  }

传感器使用步骤:
第一步: 获得传感器管理器
SensorManger sm = (SensorManager).getSystemService(SENSOR_SERVICE);
第二步:获取具体的传感器对象,并为具体的传感器注册监听器 (这里我们使用磁阻传感器Sensor.TYPE_ORIENTATION.)
sm.registerListener (this,sm.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION), SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST);
第3个参数值表示获得传感器数据的速度,SENSOR_DELAY_FASTEST表示尽可能快的获取传感器数据,除了该值以外,还可以设置3个获取
传感器数据的速度值,这些值如下:
    复制代码 代码如下:
SENSOR_DELAY_GAME 如果利用传感器开发游戏,建议使用该值。 一般大多数实时行较高的游戏使用该级别。
SENSOR_DELAY_NORMAL 默认的获取传感器数据的速度。标准延迟,对于一般的益智类游戏或者EASY界别的游戏可以使用,但过低的采样率可能对一些赛车类游戏有跳帧的现象。
SENSOR_DELAY_UI 若使用传感器更新UI, 建议使用该值。
SENSOR_DELAY_FASTEST:最低延迟,一般不是特别灵敏的处理不推荐使用,该模式可能造成手机电力大量消耗,而且由于传递的为大量的原始数据,算法处理不好将会影响游戏逻辑和UI的性能。
这里如果想注册其他的传感器,可以改变第一个参数值的传感器类型属性。我们应该根据手机中的实际存在的传感器来进行注册。如果手机中 
不存在我们注册的传感器,就算我们注册了也不起什么作用。
第三步,既然我们在第二部已经为传感器设置了监听。我们就要实现具体的监听方法,在android 中,应用程序使用传感器主要依赖于 android.hardware.SensorEventListener 接口。该接口可以监听传感器各种事件
SensorEventListener 接口代码如下:
复制代码 代码如下:
          public interface SensorEventListener {
                 public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
                       }
                   public void onAccuracyChanged(Sensor sensor ,int accuracy ){
                      }                    
          }
     当传感器的值发生变化时,例如磁阻传感器方向改变时会调用OnSensorChanged(). 当传感器的精度发生变化时会调用OnAccuracyChanged()方法。

 首先我们可以先看一下android 开发文档中的注释及事例代码:
public class SensorActivity extends Activity, implements SensorEventListener { 
    private final SensorManager mSensorManager;
    private final Sensor mAccelerometer;
 public SensorActivity() { 
    mSensorManager = (SensorManager)getSystemService(SENSOR_SERVICE); 
    mAccelerometer = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER); 
 } 
 protected void onResume() {//注册
     super.onResume(); 
     mSensorManager.registerListener(this, mAccelerometer, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL); 
    } 
 protected void onPause() { //解注册
     super.onPause(); 
     mSensorManager.unregisterListener(this); 
     } 
 public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) { } //回调方法
 public void onSensorChanged(SensorEvent event) { } //回调方法
 }

Always make sure to disable sensors you don't need, especially when your activity is paused. Failing to do so can drain the battery in just a few hours. Note that the system will not disable sensors automatically when the screen turns off.
第四步:大家可以看到,文档里要求我们不需要的传感器尽量要解除注册,特别是我们的activity处于失去焦点的状态时。如果我们不按照以上去做的话,手机电池很快会被用完。
还要注意的是当屏幕关闭的时候,传感器也不会自动的解除注册。
所以我们可以利用activity 中的 onPause() 方法和onresume()方法。在onresume方法i中对传感器注册监听器,在onPause()
方法中解除注册。
以下为利用方向传感器写的一个简单的DEMO
public class OrientationSensorTest extends Activity implements SensorEventListener { 
     private SensorManager sensorManager = null; 
     private Sensor orientaionSensor = null; 
     private TextView textView; 
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
     super.onCreate(savedInstanceState);
     setContentView(R.layout.main); 
     setTitle("方向传感器DEMO"); 
     textView = (TextView) findViewById(R.id.textview); 
    sensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
    orientaionSensor = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION); 
 } 
 protected void onResume() { 
     super.onResume(); 
     sensorManager.registerListener(this, orientaionSensor, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL); //为传感器注册监听器
 } 
 protected void onPause() { 
 super.onPause(); 
 sensorManager.unregisterListener(this); // 解除监听器注册
 } 

 public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) { }  
     public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
     float x = event.values[SensorManager.DATA_X]; 
     float y = event.values[SensorManager.DATA_Y]; 
     float z = event.values[SensorManager.DATA_Z];
     textView.setText("x=" + (int) x + "," + "y=" + (int) y + "," + "z=" + (int) z); } 
}



方向传感器的使用:
Android中的方向传感器在生活中是一个很好的应用,典型的例子是指南针的使用,我们先来简单介绍一下传感器中三个参数x,y,z的含义,以一幅图来说明。
                                     图 1 
补充说明:图中的坐标轴x,y,z和传感器中的X,Y,Z没有任何联系!
如上图所示,绿色部分表示一个手机,带有小圈那一头是手机头部
传感器中的X:如上图所示,规定X正半轴为北,手机头部指向OF方向,此时X的值为0,如果手机头部指向OG方向,此时X值为90,指向OH方向,X值为180,指向OE,X值为270

传感器中的Y:现在我们将手机沿着BC轴慢慢向上抬起,即手机头部不动,尾部慢慢向上翘起来,直到AD跑到BC右边并落在XOY平面上,Y的值将从0~180之间变动,如果手机沿着AD轴慢慢向上抬起,即手机尾部不懂,直到BC跑到AD左边并且落在XOY平面上,Y的值将从0~-180之间变动,这就是方向传感器中Y的含义。

传感器中的Z:现在我们将手机沿着AB轴慢慢向上抬起,即手机左边框不动,右边框慢慢向上翘起来,直到CD跑到AB右边并落在XOY平面上,Z的值将从0~180之间变动,如果手机沿着CD轴慢慢向上抬起,即手机右边框不动,直到AB跑到CD左边并且落在XOY平面上,Z的值将从0~-180之间变动,这就是方向传感器中发Z的含义。

了解了方向传感器中X,Y,Z的含义之后下面我们就开始学习如何使用
首先我们创建一个传感器管理器和一个传感器监听器,管理器用来管理传感器以及创建各种各样的传感器,监听器用来监视传感器的变化并且进行相应的操作
private SensorManager sensorManager;
private MySensorEventListener mySensorEventListener;
mySensorEventListener= new MySensorEventListener();//这个监听器当然是我们自己定义的,在方向感应器感应到手机方向有变化的时候,我们可以采取相应的操作,这里紧紧是将x,y,z的值打印出来
private final class MySensorEventListener implements  SensorEventListener{
    public void onSensorChanged(SensorEvent event) {//方向传感器//可以得到传感器实时测量出来的变化值
    if(event.sensor.getType()==Sensor.TYPE_ORIENTATION){
    //x表示手机指向的方位,0表示北,90表示东,180表示南,270表示西
    float x = event.values[SensorManager.DATA_X];
    float y = event.values[SensorManager.DATA_Y];
    float z = event.values[SensorManager.DATA_Z];
    tv_orientation.setText("Orientation:"+x+","+y+","+z);//tv_orientation是界面上的一个TextView标签,不再赘述
    }
}
    protected void onResume() {//我们在onResume方法中创建一个方向传感器,并向系统注册监听器
        Sensor sensor_orientation=sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION);
        sensorManager.registerListener(mySensorEventListener,sensor_orientation, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
        super.onResume();
}
protected void onPause() {//最后我们在onPause()中注销所有传感器的监听,释放方向感应器资源!
        sensorManager.unregisterListener(mySensorEventListener);//注销所有传感器的监听
        super.onPause();
    }
}

-----------------------------------------------------------------------------------------
#define SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER       1 //加速度
#define SENSOR_TYPE_MAGNETIC_FIELD      2 //磁力
#define SENSOR_TYPE_ORIENTATION         3 //方向
#define SENSOR_TYPE_GYROSCOPE           4 //陀螺仪
#define SENSOR_TYPE_LIGHT               5 //光线感应
#define SENSOR_TYPE_PRESSURE            6 //压力
#define SENSOR_TYPE_TEMPERATURE         7 //温度 
#define SENSOR_TYPE_PROXIMITY           8 //接近
#define SENSOR_TYPE_GRAVITY             9 //重力
#define SENSOR_TYPE_LINEAR_ACCELERATION 10//线性加速度
#define SENSOR_TYPE_ROTATION_VECTOR     11//旋转矢量


传感器功能简单介绍
1 加速度传感器

加速度传感器又叫G-sensor,返回x、y、z三轴的加速度数值。
该数值包含地心引力的影响,单位是m/s^2。
将手机平放在桌面上,x轴默认为0,y轴默认0,z轴默认9.81。
将手机朝下放在桌面上,z轴为-9.81。
将手机向左倾斜,x轴为正值。
将手机向右倾斜,x轴为负值。
将手机向上倾斜,y轴为负值。
将手机向下倾斜,y轴为正值。
 
加速度传感器可能是最为成熟的一种mems产品,市场上的加速度传感器种类很多。
手机中常用的加速度传感器有BOSCH(博世)的BMA系列,AMK的897X系列,ST的LIS3X系列等。
这些传感器一般提供±2G至±16G的加速度测量范围,采用I2C或SPI接口和MCU相连,数据精度小于16bit。

2 磁力传感器

磁力传感器简称为M-sensor,返回x、y、z三轴的环境磁场数据。
该数值的单位是微特斯拉(micro-Tesla),用uT表示。
单位也可以是高斯(Gauss),1Tesla=10000Gauss。
硬件上一般没有独立的磁力传感器,磁力数据由电子罗盘传感器提供(E-compass)。
电子罗盘传感器同时提供下文的方向传感器数据。

3 方向传感器

方向传感器简称为O-sensor,返回三轴的角度数据,方向数据的单位是角度。
为了得到精确的角度数据,E-compass需要获取G-sensor的数据,
经过计算生产O-sensor数据,否则只能获取水平方向的角度。
方向传感器提供三个数据,分别为azimuth、pitch和roll。
azimuth:方位,返回水平时磁北极和Y轴的夹角,范围为0°至360°。
0°=北,90°=东,180°=南,270°=西。
pitch:x轴和水平面的夹角,范围为-180°至180°。
当z轴向y轴转动时,角度为正值。
roll:y轴和水平面的夹角,由于历史原因,范围为-90°至90°。
当x轴向z轴移动时,角度为正值。
电子罗盘在获取正确的数据前需要进行校准,通常可用8字校准法。
8字校准法要求用户使用需要校准的设备在空中做8字晃动,
原则上尽量多的让设备法线方向指向空间的所有8个象限。
手机中使用的电子罗盘芯片有AKM公司的897X系列,ST公司的LSM系列以及雅马哈公司等等。
由于需要读取G-sensor数据并计算出M-sensor和O-sensor数据,
因此厂商一般会提供一个后台daemon来完成工作,电子罗盘算法一般是公司私有产权。

4 陀螺仪传感器

陀螺仪传感器叫做Gyro-sensor,返回x、y、z三轴的角加速度数据。
角加速度的单位是radians/second。
根据Nexus S手机实测:
水平逆时针旋转,Z轴为正。
水平逆时针旋转,z轴为负。
向左旋转,y轴为负。
向右旋转,y轴为正。
向上旋转,x轴为负。
向下旋转,x轴为正。

ST的L3G系列的陀螺仪传感器比较流行,iphone4和google的nexus s中使用该种传感器。如:赛车游戏中控制方向盘

5 光线感应传感器

光线感应传感器检测实时的光线强度,光强单位是lux,其物理意义是照射到单位面积上的光通量。
光线感应传感器主要用于Android系统的LCD自动亮度功能。
可以根据采样到的光强数值实时调整LCD的亮度。 

6 压力传感器

压力传感器返回当前的压强,单位是百帕斯卡hectopascal(hPa)。
 
7 温度传感器

温度传感器返回当前的温度。
 
8 接近传感器

接近传感器检测物体与手机的距离,单位是厘米。
一些接近传感器只能返回远和近两个状态,
因此,接近传感器将最大距离返回远状态,小于最大距离返回近状态。
接近传感器可用于接听电话时自动关闭LCD屏幕以节省电量。
一些芯片集成了接近传感器和光线传感器两者功能。

9 重力传感器

重力传感器简称GV-sensor,输出重力数据。
在地球上,重力数值为9.8,单位是m/s^2。
坐标系统与加速度传感器相同。
当设备复位时,重力传感器的输出与加速度传感器相同。

10 线性加速度传感器

线性加速度传感器简称LA-sensor。
线性加速度传感器是加速度传感器减去重力影响获取的数据。
单位是m/s^2,坐标系统与加速度传感器相同。
加速度传感器、重力传感器和线性加速度传感器的计算公式如下:
加速度 = 重力 + 线性加速度

 

11 旋转矢量传感器

旋转矢量传感器简称RV-sensor。
旋转矢量代表设备的方向,是一个将坐标轴和角度混合计算得到的数据。
RV-sensor输出三个数据:
x*sin(theta/2)
y*sin(theta/2)
z*sin(theta/2)
sin(theta/2)是RV的数量级。
RV的方向与轴旋转的方向相同。
RV的三个数值,与cos(theta/2)组成一个四元组。
RV的数据没有单位,使用的坐标系与加速度相同。

sensors_event_t.data[0] = x*sin(theta/2)
sensors_event_t.data[1] = y*sin(theta/2)
sensors_event_t.data[2] = z*sin(theta/2)
sensors_event_t.data[3] =   cos(theta/2)
GV、LA和RV的数值没有物理传感器可以直接给出,
需要G-sensor、O-sensor和Gyro-sensor经过算法计算后得出。

算法一般是传感器公司的私有产权。