快捷導(dǎo)航

詳解Android 傳感器開發(fā) 完全解析

更新時間：2016年12月15日 15:22:28 作者：郭朝

對于傳感器的使用，不同版本的Android手機也許存在較大的硬件差異，本篇文章主要介紹了Android 傳感器開發(fā)，有興趣的可以了解一下。

大家好，由于最近會有對智能硬件相關(guān)的開發(fā)需求，所以最近這些天分享的博文也就大致掛鉤智能硬件了，像上一篇的藍牙分享，相信很多讀者已經(jīng)看過了，那么今天我為大家?guī)鞟ndroid傳感器方面知識的介紹與使用方法，對于傳感器的使用，不同版本的Android手機也許存在較大的硬件差異，但是萬變不離其宗，本篇將通過幾個最常見的傳感器，滲透式的教會大家如何使用這些傳感器，帶領(lǐng)大家完成這部分的進階提高。讓每一位Android開發(fā)者都對傳感器的使用變得游刃有余。

1.Android的三大類傳感器

Android傳感器按大方向劃分大致有這么三類傳感器：動作（Motion）傳感器、環(huán)境（Environmental）傳感器、位置（Position）傳感器。

（1）動作傳感器

這類傳感器在三個軸（x、y、z）上測量加速度和旋轉(zhuǎn)角度。包括如下幾個傳感器：

加速（accelerometer）傳感器、重力（gravity）傳感器、陀螺儀（gyroscope）傳感器、旋轉(zhuǎn)向量（rotational vector ）傳感器
下面來看一下傳感器世界的坐標系：

傳感器世界的坐標系

是不是已經(jīng)有點感覺了。

（2）環(huán)境傳感器

這類傳感器可以測量不同環(huán)境的參數(shù)，例如，周圍環(huán)境的空氣溫度和壓強、光照強度和濕度。包括如下幾個傳感器：

濕度（barometer）傳感器、光線（photometer）傳感器、溫度（thermometer）傳感器

（3）位置傳感器

這類傳感器可以測量設(shè)備的物理位置。包括如下幾個傳感器：

方向（orientation）傳感器、磁力（magnetometer）傳感器

了解后我們就開始進入傳感器的編程工作了，接下來我們看一下Android為我們提供的傳感器框架（Android sensor framework，簡稱ASF）。

2.Android傳感器框架

Android SDK為我們提供了ASF，可以用來訪問當(dāng)前Android設(shè)備內(nèi)置的傳感器。ASF提供了很多類和接口，幫助我們完成各種與傳感器有關(guān)的任務(wù)。例如：

1）確定當(dāng)前Android設(shè)備內(nèi)置了哪些傳感器。

2）確定某一個傳感器的技術(shù)指標。

3）獲取傳感器傳回來的數(shù)據(jù)，以及定義傳感器回傳數(shù)據(jù)的精度。

4）注冊和注銷傳感器事件監(jiān)聽器，這些監(jiān)聽器用于監(jiān)聽傳感器的變化，通常從傳感器回傳的數(shù)據(jù)需要利用這些監(jiān)聽器完成。

ASF允許我們訪問很多傳感器類型，這些傳感器有一些是基于硬件的傳感器，還有一些是基于軟件的傳感器?；谟布膫鞲衅骶褪侵苯右孕酒问角度氲紸ndroid設(shè)備中，這些傳感器直接從外部環(huán)境獲取數(shù)據(jù)。基于軟件的傳感器并不是實際的硬件芯片，基于軟件的傳感器傳回的數(shù)據(jù)本質(zhì)上也來自于基于硬件的傳感器，只是這些數(shù)據(jù)通常會經(jīng)過二次加工。所以基于軟件的傳感器也可以稱為虛擬（virtual）傳感器或合成（synthetic）傳感器。

Android對每個設(shè)備的傳感器都進行了抽象，其中SensorManger類用來控制傳感器，Sensor用來描述具體的傳感器，SensorEventListener用來監(jiān)聽傳感器值的改變。

（1）SensorManager類

用于創(chuàng)建sensor service的實例。該類提供了很多用于訪問和枚舉傳感器，注冊和注銷傳感器監(jiān)聽器的方法。而且還提供了與傳感器精度、掃描頻率、校正有關(guān)的常量。

（2）Sensor類

Sensor類為我們提供了一些用于獲取傳感器技術(shù)參數(shù)的方法。如版本、類型、生產(chǎn)商等。例如所有傳感器的TYPE類型如下：
注意：1-8是硬件傳感器，9是軟件傳感器，其中方向傳感器的數(shù)據(jù)來自重力和磁場傳感器，10-12是硬件或軟件傳感器。

序號	傳感器	Sensor類中定義的TYPE常量
1	加速度傳感器	TYPE_ACCELEROMETER
2	溫度傳感器	TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE
3	陀螺儀傳感器	TYPE_GYROSCOPE
4	光線傳感器	TYPE_LIGHT
5	磁場傳感器	TYPE_MAGNETIC_FIELD
6	壓力傳感器	TYPE_PRESSURE
7	臨近傳感器	TYPE_PROXIMITY
8	濕度傳感器	TYPE_RELATIVE_HUMIDITY
9	方向傳感器	TYPE_ORIENTATION
10	重力傳感器	TYPE_GRAVITY
11	線性加速傳感器	TYPE_LINEAR_ACCELERATION
12	旋轉(zhuǎn)向量傳感器	TYPE_ROTATION_VECTOR

（3）SensorEvent類

系統(tǒng)使用該類創(chuàng)建傳感器事件對象。該對象可以提供與傳感器事件有關(guān)的信息。傳感器事件對象包括的信息有原始的傳感器回傳數(shù)據(jù)、傳感器類型、數(shù)據(jù)的精度以及觸發(fā)事件的時間。

（4）SensorEventListener接口

該接口包含兩個回調(diào)方法，當(dāng)傳感器的回傳值或精度發(fā)生變化時，系統(tǒng)會調(diào)用這兩個回調(diào)方法。

/**
 * 傳感器精度變化時回調(diào)
 */
@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
}
/**
 * 傳感器數(shù)據(jù)變化時回調(diào)
 */
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
}

到了這里，我們就可以進行傳感器開發(fā)工作了。

3.獲取傳感器技術(shù)參數(shù)

下來我們編寫代碼來獲取一下自己手機的傳感器技術(shù)參數(shù)。

TextView tvSensors = (TextView) findViewById(R.id.tv_sensors);
//獲取傳感器SensorManager對象
SensorManager sensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
List<Sensor> sensors = sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);
for (Sensor sensor : sensors) {
  tvSensors.append(sensor.getName() + "\n");
}

先運行一下看看效果：

貌似我的手機傳感器還不少，哈哈。注意此處必須用實體機測試哦。

下來我們分別看一下動作傳感器、環(huán)境傳感器和位置傳感器的組成及使用方法。

4.動作傳感器的組成及使用方法

所有的動作傳感器都會返回三個浮點數(shù)的值（通過長度為3的數(shù)組返回），但對于不同的傳感器，這三個只是意義不同。例如，對于加速傳感器，會返回三個坐標軸的數(shù)據(jù)。對于陀螺儀傳感器，會返回三個坐標軸的旋轉(zhuǎn)角速度。

注意：動作傳感器本身一般并不會用于監(jiān)測設(shè)備的位置，關(guān)于設(shè)備的位置需要用其他類型的傳感器進行監(jiān)測，例如，磁場傳感器。

（1）加速度傳感器

加速度傳感器需要結(jié)合重力傳感器使用，以減少加速度受重力的影響。首先需要實現(xiàn)SensorEventListener接口，添加回調(diào)方法，然后獲取傳感器SensorManager對象，注冊傳感器，然后我們就可以監(jiān)聽傳感器的變化了。示例代碼如下：

public class SensorActivity extends AppCompatActivity implements SensorEventListener {
  private TextView tvAccelerometer;
  private SensorManager mSensorManager;
  private float[] gravity = new float[3];
  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_sensor);
    tvAccelerometer = (TextView) findViewById(R.id.tv_accelerometer);
    //獲取傳感器SensorManager對象
    mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
  }
  /**
   * 傳感器精度變化時回調(diào)
   */
  @Override
  public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
  }
  /**
   * 傳感器數(shù)據(jù)變化時回調(diào)
   */
  @Override
  public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
    //判斷傳感器類別
    switch (event.sensor.getType()) {
      case Sensor.TYPE_ACCELEROMETER: //加速度傳感器
        final float alpha = (float) 0.8;
        gravity[0] = alpha * gravity[0] + (1 - alpha) * event.values[0];
        gravity[1] = alpha * gravity[1] + (1 - alpha) * event.values[1];
        gravity[2] = alpha * gravity[2] + (1 - alpha) * event.values[2];

        String accelerometer = "加速度傳感器\n" + "x:"
            + (event.values[0] - gravity[0]) + "\n" + "y:"
            + (event.values[1] - gravity[1]) + "\n" + "z:"
            + (event.values[2] - gravity[2]);
        tvAccelerometer.setText(accelerometer);
        //重力加速度9.81m/s^2，只受到重力作用的情況下，自由下落的加速度
        break;
      case Sensor.TYPE_GRAVITY://重力傳感器
        gravity[0] = event.values[0];//單位m/s^2
        gravity[1] = event.values[1];
        gravity[2] = event.values[2];
        break;
      default:
        break;
    }
  }
  /**
   * 界面獲取焦點，按鈕可以點擊時回調(diào)
   */
  protected void onResume() {
    super.onResume();
    //注冊加速度傳感器
    mSensorManager.registerListener(this,
        mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER),//傳感器TYPE類型
        SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);//采集頻率
    //注冊重力傳感器
    mSensorManager.registerListener(this,
        mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY),
        SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST);
  }
  /**
   * 暫停Activity，界面獲取焦點，按鈕可以點擊時回調(diào)
   */
  @Override
  protected void onPause() {
    super.onPause();
    mSensorManager.unregisterListener(this);
  }

}

我們將手機水平正面朝上放置于桌子上，看一下效果圖：

我們可以看到正值和負值，那什么情況是正值？什么情況是負值呢？

設(shè)備沿x軸正方向推動，x軸加速度為正值。

設(shè)備沿y軸正方向推動，y軸加速度為正值。

如果沿z軸正方向推動，此時手機相對于桌子水平正面朝上放置，z軸加速度為正值。由底部朝著頂部以a m/s^2的加速度推動，那么z軸的加速度為a + 9.81，所以如果計算實際的加速度（抵消重力加速度），需要減9.81。

5.位置傳感器的組成及使用方法

Android提供了磁場傳感器和方向傳感器用于確定設(shè)備的位置，還提供了測量設(shè)備正面到某一個鄰近物體距離的傳感器（鄰近傳感器）。

鄰近傳感器在手機中很常見。像接聽電話時手機屏幕滅屏就是使用的鄰近傳感器。方向傳感器是基于軟件的，該傳感器的回傳數(shù)據(jù)來自加速度傳感器和磁場傳感器。

位置傳感器對于確定設(shè)備在真實世界中的物理位置非常有用。例如，可以組合磁場傳感器和加速度傳感器測量設(shè)備相對于地磁北極的位置，還可以利用方向傳感器確定當(dāng)前設(shè)備相對于自身參照系的位置。

磁場傳感器和方向傳感器都返回值3個值（SensorEvent.values），而鄰近傳感器只返回1個值。

下面我們具體看一下他們的返回值：

方向傳感器：

SensorEvent.values[0]：繞著Z軸旋轉(zhuǎn)的角度。如果Y軸（正常拿手機的方向）正對著北方，該值是0，如果Y軸指向南方，改值是180，Y軸指向東方，該值是90，如果Y軸指向西方，該值是270。
SensorEvent.values[1]：繞著X軸旋轉(zhuǎn)的度數(shù)。當(dāng)從Z軸正方向朝向Y軸正方向，改值為正值。反之，為負值。該值在180至-180之間變動。
SensorEvent.values[2]：繞著Y軸旋轉(zhuǎn)的度數(shù)。當(dāng)從Z軸正方向朝向X軸正方向，改值為正值。反之，為負值。該值在180至-180之間變動。

磁場傳感器：

SensorEvent.values[0]：沿著X軸的磁力(μT，millitesla）
SensorEvent.values[1]：沿著Y軸的磁力(μT，millitesla）
SensorEvent.values[2]：沿著Y軸的磁力(μT，millitesla）

鄰近傳感器：

SensorEvent.values[0]：手機正面距離鄰近物理的距離（CM）

（1）臨近傳感器

這里以臨近傳感器作為示例工程實現(xiàn)一下，其他傳感器實現(xiàn)大同小異。

public class SensorActivity extends AppCompatActivity implements SensorEventListener {
  private TextView tvProximity;
  private SensorManager mSensorManager;
  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    super.onCreate(savedInstanceState);
    setContentView(R.layout.activity_motion_sensor);
    tvProximity = (TextView) findViewById(R.id.tv_proximity);
    //獲取傳感器SensorManager對象
    mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);
  }
  /**
   * 傳感器精度變化時回調(diào)
   */
  @Override
  public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
  }
  /**
   * 傳感器數(shù)據(jù)變化時回調(diào)
   */
  @Override
  public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
    //判斷傳感器類別
    switch (event.sensor.getType()) {
      case Sensor.TYPE_PROXIMITY://臨近傳感器
        tvProximity.setText(String.valueOf(event.values[0]));
        break;
      default:
        break;
    }
  }
  /**
   * 界面獲取焦點，按鈕可以點擊時回調(diào)
   */
  protected void onResume() {
    super.onResume();
    //注冊臨近傳感器
    mSensorManager.registerListener(this,
        mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PROXIMITY),
        SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
  }
  /**
   * 暫停Activity，界面獲取焦點，按鈕可以點擊時回調(diào)
   */
  @Override
  protected void onPause() {
    super.onPause();
    mSensorManager.unregisterListener(this);
  }

}

運行程序，我間斷的擋住臨近傳感器，看一下效果圖：

0.0是我擋住臨近傳感器時候的值，8.0是我將手移開時的值。

下面我們再來看一個比較叼的傳感器，與自然息息相關(guān)。

6.環(huán)境傳感器的組成及使用方法

Android提供了用于檢測不同的外部環(huán)境的傳感器。例如，可以檢測周圍空氣的濕度、光線、空氣的壓強和溫度，這些傳感器都是基于硬件的傳感器。除了光線傳感器外，其他傳感器在普通的Android設(shè)備中很少見。所以如果使用環(huán)境傳感器，最好運行時對當(dāng)前Android設(shè)備所支持的傳感器進行檢測。

（1）環(huán)境傳感器的返回值

大多數(shù)動作傳感器和位置傳感器都返回多個值，而所有的環(huán)境傳感器都只返回一個值：

傳感器	TYPE值	返回值	單位
溫度傳感器	TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE	event.values[0]	°C
壓力傳感器	TYPE_PRESSURE	event.values[0]	hPa
光線傳感器	TYPE_LIGHT	event.values[0]	lx
濕度傳感器	TYPE_RELATIVE_HUMIDITY	event.values[0]	RH（%）

注意：環(huán)境傳感器返回的值很少受到雜音的干擾，而動作和位置傳感器經(jīng)常需要消除雜音的影響。例如，加速度傳感器要消除重力對其回傳值的影響。

（2）光線傳感器回傳數(shù)據(jù)

//最強的光線強度（估計只有沙漠地帶才能達到這個值）
public static final float LIGHT_SUNLIGHT_MAX = 120000.0f;
//萬里無云時陽光直射的強度
public static final float LIGHT_SUNLIGHT = 110000.0f;
//有陽光，但被云彩抵消了部分光線時的強度
public static final float LIGHT_SHADE = 20000.0f;
//多云時的光線強度  
public static final float LIGHT_OVERCAST = 10000.0f;
//太陽剛剛升起時（日出）的光線強度
public static final float LIGHT_SUNRISE = 400.0f;
//在陰雨天，沒有太陽時的光線強度
public static final float LIGHT_CLOUDY = 100.0f;
//夜晚有月亮?xí)r的光線強度
public static final float LIGHT_FULLMOON = 0.25f;
//夜晚沒有月亮?xí)r的光線強度（當(dāng)然，也不能有路燈，就是漆黑一片）
public static final float LIGHT_NO_MOON = 0.001f;

環(huán)境傳感器的使用方法與動作、位置傳感器大同小異，在次不再贅述。

相信通過本篇的學(xué)習(xí)，大家的開發(fā)水準都會有一定的提高，而大家的提高是我最欣慰的事情了。也希望大家多多支持腳本之家。

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