Android的传感器开发
Android的常用传感器
传感器应用案例
Android的传感器开发
1.1 开发传感器应用
开发传感器的步骤如下：
调用Context的getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE)方法获取SensorManager对象。
调用SensorManager的getDefaultSensor(int type)方法来获取指定类型的传感器。
一般在Activity的onResume()方法中调用SensorManager的registerListener()为指定传感器注册监听器即可。程序可以通过实现监听器即可获取传感器传回来的数据。
SersorManager提供的注册传感器的方法为registerListener(SensorListener listener, Sensor sensor, int rate)该方法中三个参数说明如下：
listener:监听传感器事件的监听器
sensor：传感器对象
rate：指定获取传感器数据的频率
rate可以获取传感器数据的频率，支持如下几个频率值：
SENSOR_DELAY_FASTEST：最快，延迟最小。
SENSOR_DELAY_GAME：适合游戏的频率。
SENSOR_DELAY_NORMAL：正常频率
SENSOR_DELAY_UI：适合普通用户界面的频率。
例：加速度传感器：
AccelerometerTest.java
public class AccelerometerTest extends Activity implements SensorEventListener{ // 定义系统的Sensor管理器 SensorManager sensorManager; EditText etTxt1; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); // 获取程序界面上的文本框组件 etTxt1 = (EditText) findViewById(R.id.txt1); // 获取系统的传感器管理服务 sensorManager = (SensorManager) getSystemService( Context.SENSOR_SERVICE); } @Override protected void onResume() { super.onResume(); // 为系统的加速度传感器注册监听器 sensorManager.registerListener(this, sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); } @Override protected void onStop() { // 取消注册 sensorManager.unregisterListener(this); super.onStop(); } // 以下是实现SensorEventListener接口必须实现的方法 // 当传感器的值发生改变时回调该方法 @Override public void onSensorChanged(SensorEvent event) { float[] values = event.values; StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("X方向上的加速度："); sb.append(values[0]); sb.append("\nY方向上的加速度："); sb.append(values[1]); sb.append("\nZ方向上的加速度："); sb.append(values[2]); etTxt1.setText(sb.toString()); } // 当传感器精度改变时回调该方法。 @Override public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) { }}
需要指出的是，传感器的坐标系统与屏幕坐标系统不同，传感器坐标系统的X轴沿屏幕向右；Y轴则沿屏幕向上，Z轴在垂直屏幕向上。
当拿着手机横向左右移动时，可能产生X轴上的加速度；拿着手机前后移动时，可能产生Y轴上的加速度；当拿着手机竖向上下移动时，可能产生Z轴上的加速度。
1.2 下载和安装SensorSimulator
SensorSimulator是传感器的模拟工具，安装这个模拟工具之后，开发者就可以在Android模拟器上开发、调试传感器应用。
SensorSimulator，由PC端程序和手机端程序组成，当两端的程序运行并建立连接之后，用户可以通过PC端的程序来改变手机的传感数据。
下载和安装SensorSimulator步骤如下：
登录到http://code.google.com/p/openintents/wiki/SensorSimulator站点或FTP上，下载SensorSimulator的最新版本。
下载SensorSimulator工具后，下载完成后得到一个sensorsimulator-2.0-rc1.zip压缩包。解压该文件，得到如下文件结构。
安装SensorSimulator的手机端程序。通过命令窗口进入到上面文件的bin目录下，输入如下命令来安装SensorSimulatorSettings-2.0-rc1.apk文件。adb install SensorSimulatorSettings-2.0-rc1.apk
运行SensorSimulator的PC端程序，通过命令窗口进入到上面文件的bin目录下，并在窗口内执行如下命令：java –jar sensorsimulator-2.0-rc1.jar。运行该程序出现如下界面。
运行SensorSimulator的手机端程序。
在SensorSimulator的手机端程序中填写SensorSimulator的PC端程序的监听IP地址、监听端口。
切换到SensorSimulator的Testting Tab页，单击该Tab里的Connect按钮，SensorSimulator手机端和PC端连接。
1.3 利用SensorSimulator开发传感器应用
通过使用SensorSimulator，接下来就可以在Android模拟器中开发、调试传感器应用了。不过使用SensorSimulator开发传感器应用与开发真实的传感器应用略有区别。
Android应用必须通过引用外部JAR包的形式来引用SensorSimulator的lib目录下的sensorsimulator-2.0-rc1.jar包。
在应用项目上右键单击选择“Build Path” à “Add External Archives…”，找到sensorsimulator-2.0-rc1.jar所在位置，将其添加到项目中。
应用程序编程使用SensorManagerSimulator代替了原有的SensorManager。
应用程序获取SensorManagerSimulator之后，需要调用connectSimulator()方法连接模拟器。
应用程序编程时所用的Sensor、SensorEvent、 SensorEventListener等不再是Android提供的类，而是由SensorSimulator提供的类。
应用程序需要访问网络的权限。
例：利用传感模拟工具开发加速度传感器：
AccelSimulatorTest.java
import org.openintents.sensorsimulator.hardware.SensorManagerSimulator;import org.openintents.sensorsimulator.hardware.Sensor;import org.openintents.sensorsimulator.hardware.SensorEvent;import org.openintents.sensorsimulator.hardware.SensorEventListener;import android.app.Activity;import android.hardware.SensorManager;import android.os.Bundle;import android.widget.EditText;public class AccelSimulatorTest extends Activity implements SensorEventListener{ // 定义模拟器的Sensor管理器 private SensorManagerSimulator mSensorManager; // 定义界面上的文本框组件 EditText etTxt1; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); // 获取程序界面的文本框组件 etTxt1 = (EditText) findViewById(R.id.txt1); // 获取传感器模拟器的传感器管理服务 mSensorManager = SensorManagerSimulator.getSystemService( this, SENSOR_SERVICE); // 连接传感器模拟器 mSensorManager.connectSimulator(); } @Override protected void onResume() { super.onResume(); // 为系统的加速度传感器注册监听器 mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); } @Override protected void onStop() { // 取消注册 mSensorManager.unregisterListener(this); super.onStop(); } // 以下是实现SensorEventListener接口必须实现的方法 // 当传感器的值发生改变时回调该方法 @Override public void onSensorChanged(SensorEvent event) { float[] values = event.values; StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("X方向上的加速度："); sb.append(values[0]); sb.append("\nY方向上的加速度："); sb.append(values[1]); sb.append("\nZ方向上的加速度："); sb.append(values[2]); etTxt1.setText(sb.toString()); } @Override // 当传感器精度改变时回调该方法。 public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) { }}
<!-- 通过模拟器调试需要访问网络 --> <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>
Android的常用传感器
2.1加速度传感器Accelerometer
加速度传感器主要感应手机的运动，在注册了传感器监听器后加速度传感器主要捕获3个参数values[0]、values[1]、values[2]。
values[0]：空间坐标系中x轴方向上的加速度减去重力加速度减去中立加速度在x轴上的分量。
values[1]：空间坐标系中x轴方向上的加速度减去重力加速度减去中立加速度在y轴上的分量。
values[2]：空间坐标系中x轴方向上的加速度减去重力加速度减去中立加速度在z轴上的分量。
上述3个数据的单位均为米每二次方秒。
距离说明：
当手机平放到桌面静止时，加速度为重力加速度g，通过0减去-g（重力加速度g方向为z轴反方向，故为负值）得到values[2]为g。
如果把手机水平方向右推，此时手机x方向上的加速度为正，即values[0]为正。
当把手机以a米每二次方秒的加速度竖值向上举时，values[2]的返回值为(a+g)米每二次方秒，通过a减去-g得到。
2.2 方向传感器Orientation
方向传感器主要感应手机方位的变化，其每次读取的都是静态的状态值，在注册了传感器监听器后方向传感器主要捕获3个参数values[0]、values[1]、values[2]，关于三个角度的说明如下：
第一个角度：表示手机顶部朝向与正北方向的夹角。当手机绕着Z轴旋转时，该角度值发生改变。
第二个角度：表示手机顶部或尾部翘起的角度，当手机绕着X轴倾斜时，该角度值发生变化。
第三个角度：表示手机左侧或右侧翘起的角度。当手机绕着Y轴倾斜时，该角度值发生变化。
2.3磁场传感器Magnetic Field
磁场传感器主要用于感应周围的磁感应强度。即使周围没有任何直接的磁场，手机设备也始终会处于地球磁场中。随着手机状态设备摆放状态的改变，周围磁场在手机的X、Y、Z方向上的会发生改变。
磁场传感器传感器会返回三个数据，三个数据分别代表周围磁场分解到X、Y、Z三个方向上的磁场分量。磁场数据的单位是微特斯拉(uT)。
2.4光传感器Light
光传感器用于感应周围的光强，注册监听器后只捕获一个参数：values[0]。该参数代表周围的光照强度，单位为勒克斯（lux）。
2.5温度传感器Temperature
温度传感器用于获取手机设备所处环境的温度。温度传感器会返回一个数据，该数据代表手机设备周围的温度，单位是摄氏度。
2.6压力传感器 Pressure
压力传感器用于获取手机设备所处环境的压力的大小。压力传感器会返回一个数据，代表手机设备周围的压力大小。
例：传感器应用：
SensorSimulatorTest.java
public class SensorSimulatorTest extends Activity implements SensorEventListener{ // // 定义真机的Sensor管理器 // private SensorManager mSensorManager; // 定义模拟器的Sensor管理器 private SensorManagerSimulator mSensorManager; EditText etOrientation; EditText etMagnetic; EditText etTemerature; EditText etLight; EditText etPressure; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); // 获取界面上的EditText组件 etOrientation = (EditText) findViewById(R.id.etOrientation); etMagnetic = (EditText) findViewById(R.id.etMagnetic); etTemerature = (EditText) findViewById(R.id.etTemerature); etLight = (EditText) findViewById(R.id.etLight); etPressure = (EditText) findViewById(R.id.etPressure); // 获取真机的传感器管理服务 // mSensorManager = (SensorManager)getSystemService(SENSOR_SERVICE); // 获取传感器模拟器的传感器管理服务 mSensorManager = SensorManagerSimulator.getSystemService(this, SENSOR_SERVICE); // 连接传感器模拟器 mSensorManager.connectSimulator(); } @Override protected void onResume() { super.onResume(); // 为系统的方向传感器注册监听器 mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); // 为系统的磁场传感器注册监听器 mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); // 为系统的温度传感器注册监听器 mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_TEMPERATURE), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); // 为系统的光传感器注册监听器 mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LIGHT), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); // 为系统的压力传感器注册监听器 mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PRESSURE), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); } @Override protected void onStop() { // 程序退出时取消注册传感器监听器 mSensorManager.unregisterListener(this); super.onStop(); } @Override protected void onPause() { // 程序暂停时取消注册传感器监听器 mSensorManager.unregisterListener(this); super.onPause(); } // 以下是实现SensorEventListener接口必须实现的方法 @Override // 当传感器精度改变时回调该方法。 public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) { } @Override public void onSensorChanged(SensorEvent event) { float[] values = event.values; // // 真机上获取触发event的传感器类型 // int sensorType = event.sensor.getType(); // 模拟器上获取触发event的传感器类型 int sensorType = event.type; StringBuilder sb = null; // 判断是哪个传感器发生改变 switch (sensorType) { // 方向传感器 case Sensor.TYPE_ORIENTATION: sb = new StringBuilder(); sb.append("绕Z轴转过的角度："); sb.append(values[0]); sb.append("\n绕X轴转过的角度："); sb.append(values[1]); sb.append("\n绕Y轴转过的角度："); sb.append(values[2]); etOrientation.setText(sb.toString()); break; // 磁场传感器 case Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD: sb = new StringBuilder(); sb.append("X方向上的角度："); sb.append(values[0]); sb.append("\nY方向上的角度："); sb.append(values[1]); sb.append("\nZ方向上的角度："); sb.append(values[2]); etMagnetic.setText(sb.toString()); break; // 温度传感器 case Sensor.TYPE_TEMPERATURE: sb = new StringBuilder(); sb.append("当前温度为："); sb.append(values[0]); etTemerature.setText(sb.toString()); break; // 光传感器 case Sensor.TYPE_LIGHT: sb = new StringBuilder(); sb.append("当前光的强度为："); sb.append(values[0]); etLight.setText(sb.toString()); break; // 压力传感器 case Sensor.TYPE_PRESSURE: sb = new StringBuilder(); sb.append("当前压力为："); sb.append(values[0]); etPressure.setText(sb.toString()); break; } }}
传感器应用案例
对传感器的支持是Android系统的特性之一，通过使用传感器可以开发出各种有趣的应用，我们通过方向传感器来开发指南针。
开发指南针的思路比较简单：程序先准备一张指南针图片，该图片上方向指针指向北方。接下来开发一个检测方向的传感器，程序检测到手机顶部绕Z轴转过多少度，让指南针图片反向转过多少度即可。
该应用中只要在界面中添加一张图片，并让图片总是反向转过方向传感器反回的第一个角度即可。
例：指南针：
Compass.java
public class Compass extends Activity implements SensorEventListener{ // 定义显示指南针的图片 ImageView znzImage; // 记录指南针图片转过的角度 float currentDegree = 0f; // 定义模拟器的Sensor管理器// private SensorManagerSimulator mSensorManager; // 定义真机的Sensor管理器 SensorManager mSensorManager; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); // 获取界面中显示指南针的图片 znzImage = (ImageView) findViewById(R.id.znzImage); // 获取真机的传感器管理服务 mSensorManager = (SensorManager)getSystemService(SENSOR_SERVICE);// // 获取传感器模拟器的传感器管理服务// mSensorManager = SensorManagerSimulator.getSystemService(this,// SENSOR_SERVICE);// // 连接传感器模拟器// mSensorManager.connectSimulator(); } @Override protected void onResume() { super.onResume(); // 为系统的方向传感器注册监听器 mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); } @Override protected void onPause() { // 取消注册 mSensorManager.unregisterListener(this); super.onPause(); } @Override protected void onStop() { // 取消注册 mSensorManager.unregisterListener(this); super.onStop(); } @Override public void onSensorChanged(SensorEvent event) { // 真机上获取触发event的传感器类型 int sensorType = event.sensor.getType();// // 模拟器上获取触发event的传感器类型// int sensorType = event.type; switch (sensorType) { case Sensor.TYPE_ORIENTATION: // 获取绕Z轴转过的角度。 float degree = event.values[0]; // 创建旋转动画（反向转过degree度） RotateAnimation ra = new RotateAnimation(currentDegree, -degree, Animation.RELATIVE_TO_SELF, 0.5f, Animation.RELATIVE_TO_SELF, 0.5f); // 设置动画的持续时间 ra.setDuration(200); // 运行动画 znzImage.startAnimation(ra); currentDegree = -degree; break; } } @Override public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) { }}
main.xml
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:orientation="vertical" android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="fill_parent" android:background="#fff" ><ImageView android:id="@+id/znzImage" android:layout_width="fill_parent" android:layout_height="fill_parent" android:scaleType="fitCenter" android:src="@drawable/znz" /></LinearLayout>
例：水平仪：
Gradienter.java
public class Gradienter extends Activity implements SensorEventListener{ // 定义水平仪的仪表盘 MyView show; // 定义水平仪能处理的最大倾斜角，超过该角度，气泡将直接在位于边界。 int MAX_ANGLE = 30; // // 定义真机的Sensor管理器 // SensorManager mSensorManager; // 定义模拟器的Sensor管理器 SensorManagerSimulator mSensorManager; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); // 获取水平仪的主组件 show = (MyView) findViewById(R.id.show); // 获取真机的传感器管理服务 // mSensorManager = (SensorManager)getSystemService(SENSOR_SERVICE); // 获取传感器模拟器的传感器管理服务 mSensorManager = SensorManagerSimulator.getSystemService(this, SENSOR_SERVICE); // 连接传感器模拟器 mSensorManager.connectSimulator(); } @Override public void onResume() { super.onResume(); // 为系统的方向传感器注册监听器 mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); } @Override protected void onPause() { // 取消注册 mSensorManager.unregisterListener(this); super.onPause(); } @Override protected void onStop() { // 取消注册 mSensorManager.unregisterListener(this); super.onStop(); } @Override public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) { } @Override public void onSensorChanged(SensorEvent event) { float[] values = event.values; // // 真机上获取触发event的传感器类型 // int sensorType = event.sensor.getType(); // 模拟器上获取触发event的传感器类型 int sensorType = event.type; switch (sensorType) { case Sensor.TYPE_ORIENTATION: // 获取与Y轴的夹角 float yAngle = values[1]; // 获取与Z轴的夹角 float zAngle = values[2]; // 气泡位于中间时（水平仪完全水平），气泡的X、Y座标 int x = (show.back.getWidth() - show.bubble.getWidth()) / 2; int y = (show.back.getHeight() - show.bubble.getHeight()) / 2; // 如果与Z轴的倾斜角还在最大角度之内 if (Math.abs(zAngle) <= MAX_ANGLE) { // 根据与Z轴的倾斜角度计算X座标的变化值（倾斜角度越大，X座标变化越大） int deltaX = (int) ((show.back.getWidth() - show.bubble .getWidth()) / 2 * zAngle / MAX_ANGLE); x += deltaX; } // 如果与Z轴的倾斜角已经大于MAX_ANGLE，气泡应到最左边 else if (zAngle > MAX_ANGLE) { x = 0; } // 如果与Z轴的倾斜角已经小于负的MAX_ANGLE，气泡应到最右边 else { x = show.back.getWidth() - show.bubble.getWidth(); } // 如果与Y轴的倾斜角还在最大角度之内 if (Math.abs(yAngle) <= MAX_ANGLE) { // 根据与Y轴的倾斜角度计算Y座标的变化值（倾斜角度越大，Y座标变化越大） int deltaY = (int) ((show.back.getHeight() - show.bubble .getHeight()) / 2 * yAngle / MAX_ANGLE); y += deltaY; } // 如果与Y轴的倾斜角已经大于MAX_ANGLE，气泡应到最下边 else if (yAngle > MAX_ANGLE) { y = show.back.getHeight() - show.bubble.getHeight(); } // 如果与Y轴的倾斜角已经小于负的MAX_ANGLE，气泡应到最右边 else { y = 0; } // 如果计算出来的X、Y座标还位于水平仪的仪表盘内，更新水平仪的气泡座标 if (isContain(x, y)) { show.bubbleX = x; show.bubbleY = y; } // 通知系统重回MyView组件 show.postInvalidate(); break; } } // 计算x、y点的气泡是否处于水平仪的仪表盘内 private boolean isContain(int x, int y) { // 计算气泡的圆心座标X、Y int bubbleCx = x + show.bubble.getWidth() / 2; int bubbleCy = y + show.bubble.getWidth() / 2; // 计算水平仪仪表盘的圆心座标X、Y int backCx = show.back.getWidth() / 2; int backCy = show.back.getWidth() / 2; // 计算气泡的圆心与水平仪仪表盘的圆心之间的距离。 double distance = Math.sqrt((bubbleCx - backCx) * (bubbleCx - backCx) + (bubbleCy - backCy) * (bubbleCy - backCy)); // 若两个圆心的距离小于它们的半径差，即可认为处于该点的气泡依然位于仪表盘内 if (distance < (show.back.getWidth() - show.bubble.getWidth()) / 2) { return true; } else { return false; } }}
MyView.java
public class MyView extends View{ // 定义水平仪仪表盘图片 Bitmap back; // 定义水平仪中的气泡图标 Bitmap bubble; // 定义水平仪中气泡 的X、Y座标 int bubbleX, bubbleY; public MyView(Context context, AttributeSet attrs) { super(context, attrs); // 加载水平仪图片和气泡图片 back = BitmapFactory.decodeResource(getResources() , R.drawable.back); bubble = BitmapFactory .decodeResource(getResources(), R.drawable.bubble); } @Override protected void onDraw(Canvas canvas) { super.onDraw(canvas); // 绘制水平仪表盘图片 canvas.drawBitmap(back, 0, 0, null); // 根据气泡座标绘制气泡 canvas.drawBitmap(bubble, bubbleX, bubbleY, null); }}
main.xml
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