Android Developer Sensor Overview（翻译）

Sensors Overview

Android平台支持以下几种类别的Sensors:
1. 运动传感器（Motion Sensor）
这类传感器沿三维空间轴测量重力和旋转力， 包括 acceleraters，gravity传感器，（Rotation vector）旋转矢量传感器等
2. 环境传感器（Environmental sensors）
这类传感器测量各种环境参数，例如环境空气温度和压力，照明和湿度。
3. 位置传感器（position Sensor）
这类传感器测量设备的物理地址，包括方向传感器（ orientation）和磁力计（ magnetometer）

通过Android framework层，你可以获取可用的Sensor的Raw data。
Sensor framework层提供了一些类和接口以便于开发者实现各种需求，比如，你可以完成以下实现：
1. 选择设备上的哪个sensor可用
2. 制定一个独立的sensor所具备的功能属性，比如，最大测量范围，制造商，功耗需求，解析度（resolution）等
3. 获取raw data并且定义数据采集的最小速率
4. 注册或者注销用来监听sensor变化的sensor event listener

本文是Android平台上sensor的overview，同时也介绍了sensor framework相关内容

Introduction to Sensors

通过Android framework层可以操作多种类型的sensors。这些sensor可分为两类：hardware-based和software-based。
Hardware-based sensors是内嵌在板子中的物理模块，通过直接测量环境参数来获取数据，比如acceleration，
geomagnetic（地磁），angular（角度）的改变。
Software-based sensors不是物理设备，它们模拟硬件sensor，通过采集一个或者多个硬件sensor的数据来生成属于自己的数据。
通常被称为虚拟传感器（virtual sensors）或者合成传感器（synthetic sensors），比如，线性加速度传感器和重力传感器。
表1总结了Android平台支持的sensors

很少有Android设备支持每一种sensor。例如，大多数手持设备和平板有acc和mag传感器，但是很少有设备具备压力传感器和温度传感器（这一段存疑）。

Table 1. Sensor types supported by the Android platform.

Sensor Framework

通过Android framework层可以获取sensor raw data。Sensor framework是android.hardware package的一部分，包含了以下类和接口:

SensorManager

frameworks/native/include/gui/SensorManager.h

 46 class SensorManager : 47     public ASensorManager, 48     public Singleton<SensorManager> 49 { 50 public: 51     SensorManager(); 52     ~SensorManager(); 53 54     ssize_t getSensorList(Sensor const* const** list) const; 55     Sensor const* getDefaultSensor(int type); 56     sp<SensorEventQueue> createEventQueue(); 57 58 private: 59     // DeathRecipient interface 60     void sensorManagerDied(); 61 62     status_t assertStateLocked() const; 63 64 private: 65     mutable Mutex mLock; 66     mutable sp<ISensorServer> mSensorServer; 67     mutable Sensor const** mSensorList; 68     mutable Vector<Sensor> mSensors; 69     mutable sp<IBinder::DeathRecipient> mDeathObserver; 70 };

可以用这个类创建一个Sensor service的实例。该类提供了多种方法可以用来获取并列出Sensor列表，注册和注销Sensor event listener，获取方向信息。
该类也提供了几种Sensor常量用来report传感器的准确度，设置数据采集速率，校准sensor等

Sensor

这个类用来创建一个sensor实例。该类提供多种方法用来明确一个sensor所具备的功能。

SensorEvent

这个类用来创建一个sensor event对象，该对象提供了关于sensor event的相关信息。一个sensor event对象包含以下信息：
sensor raw data，产生该事件的sensor type，数据的准确性，event发生的时间戳等

SensorEventListener

当sensor数据发生改变和sensor 准确性发生改变时，可以通过该接口创建两个callback方法接收到notification

在一个典型的应用中，可以利用上述的API实现以下两个基本任务：
1. 识别sensor和明确sensor的功能
如果应用的某些功能依赖于具体的sensor类型和功能，那么识别sensor类型和功能就很必要。
例如，你想识别设备上所有的sensor并且disable哪些不存在的sensor所支持的功能。
同样，你可能想识别某一类型的所有sensor，以便于选择对应用性能最优化的sensor。
2. 监听sensor事件（sensor event）
监听sensor事件，换句话说，即如何获取sensor raw data。每当sensor测量的数据发生改变就会产生一个sensor event。
一个sensor event提供了以下四种信息：触发事件的sensor name，触发事件的时间戳，事件的准确度，raw data

Identifying Sensors

sensor framework提供了几种方法用来确定设备上有哪些sensor，同时让开发者明确sensor的一些属性和功能，
比如maximum range，resolution，power requirements等。

为了识别设备上的sensor，首先需要得到一个sensor service的引用，为了得到sensor service，需要通过调用getSystemService来
创建一个SensorManager类的实例，传入的参数为SENSOR_SERVICE，例如：

private SensorManager mSensorManager;...mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);

然后调用getSensorList()，来获取一个list，列出了设备上所有的Sensor，例如

List<Sensor> deviceSensors = mSensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);

如果想列出给定type的所有Sensor，可以将上述参数改为TYPE_GYROSCOPE，TYPE_LINEAR_ACCELERATION，TYPE_GRAVITY等。
通过调用getDefaultSensor()方法，传入某一Sensor的类型，可以确定该类型的Sensor是否存在于设备上。如果设备上存在同一类型的多个Sensor，
其中的某一个Sensor必须被设置为default Sensor。如果某一类型的Sensor不存在default Sensor，该函数返回NULL，同时说明这个设备上不存在该类型的Sensor。
以下code用于check是否存在mag Sensor：

private SensorManager mSensorManager;...mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);if (mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) != null){  // Success! There's a magnetometer.  }else {  // Failure! No magnetometer.  }

Sensor Capabilities

通过Sensor类可以确定Sensor的功能属性
getResolution()和getMaximumRange()方法可以得到Sensor的resolution和最大测量范围，getPower()方法可以用来得到Sensor的power requirement。

有的时候app需要针对不同厂商和不同版本的Sensor进行不同的处理和优化，可以调用getVendor()和getVersion()方法。
在下面的例子中，我们将尝试找到vendor为Google.Inc，版本为3的gravity，如果不存在，那么尝试使用acc Sensor

private SensorManager mSensorManager;private Sensor mSensor;...mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);mSensor = null;if (mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY) != null){  List<Sensor> gravSensors = mSensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_GRAVITY);  for(int i=0; i<gravSensors.size(); i++) {    if ((gravSensors.get(i).getVendor().contains("Google Inc.")) &&       (gravSensors.get(i).getVersion() == 3)){      // Use the version 3 gravity sensor.      mSensor = gravSensors.get(i);    }  }}if (mSensor == null){  // Use the accelerometer.  if (mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) != null){    mSensor = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);  }  else{    // Sorry, there are no accelerometers on your device.    // You can't play this game.  }}

另一个比较有用的方法是getMinDelay，该方法返回Sensor测量数据的最小时间间隔。若返回值非0，说明该Sensor是一个streaming Sensor（流传感器），若返回NULL，说明只有当数据发生改变时该sensor才上报，不是流传感器。通过该方法可以确定sensor上报数据的最大速率，通过该方法可判断当前sensor的速率是否满足app的需求。

注意：传感器的最大数据采集速率不一定是framework层传递到app的速率，sensor framework通过sensor event上报数据，并且其他因素也会影响app接收sensor event的速率。

Monitoring Sensor Events

为了监听raw data，需要通过SensorEventListener实现两个callback 方法，它们是onAccuracyChanged()和onSensorChanged().

当发生以下情况时，这两种方法会被调用：
1. Sensor的准确度发生了改变
发生这种情况时，调用onAccuracyChanged()方法，返回发生改变的Sensor object和新的准确度，准确度有四种状态：
SENSOR_STATUS_ACCURACY_LOW，SENSOR_STATIS_ACCURACY_MEDIUM，SENSOR_STATIS_ACCURACY_HIGH,
SENSOR_STATIS_ACCURACY_UNRELIABLE等
2. Sensor上报了一个新的value
这种情况下调用onSensorChanged()方法，该方法提供了一个SensorEvent object，该object包含了关于新Sensor data的以下信息：data的准确度，产生data的Sensor，产生data的时间戳，新data的数值

以下code展示了onSensorChanged()的使用方法，监听来自光传感器的数据

public class SensorActivity extends Activity implements SensorEventListener {  private SensorManager mSensorManager;  private Sensor mLight;  @Override  public final void onCreate(Bundle savedInstanceState) {    super.onCreate(savedInstanceState);    setContentView(R.layout.main);    mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);    mLight = mSensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LIGHT);  }  @Override  public final void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {    // Do something here if sensor accuracy changes.  }  @Override  public final void onSensorChanged(SensorEvent event) {    // The light sensor returns a single value.    // Many sensors return 3 values, one for each axis.    float lux = event.values[0];    // Do something with this sensor value.  }  @Override  protected void onResume() {    super.onResume();    mSensorManager.registerListener(this, mLight, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);  }  @Override  protected void onPause() {    super.onPause();    mSensorManager.unregisterListener(this);  }}

在这个例子中，调用registerListener时指定了默认的数据延迟(SENSOR_DELAY_NORMAL)，该数据延迟(或者叫采样频率)控制了sensor event传递到app的时间间隔，这些数据通过onSensorChanged()传递。默认的数据延迟适应监测屏幕方向改变，被设置为200000ms，也可以指定其他数据延迟，比如SENSOR_DELAY_GAME(20000 ms delay)，SENSOR_DELAY_UI(60000 ms)，SENSOR_DELAY_FASTEST(0 delay)，也可以设置为为指定的值。

这里指定的delay只是一个suggested delay，Android系统及其他应用可以修改这个值。从实践中来看，你应该指定一个满足需求的最大值（即满足需求的最小采样频率），因为系统通常会使用一个与之相比较小的值。用一个较大的delay可以减小处理器的负载并且省电。

Android中没有公共的接口用来确定framework层将event发送到APP的速率，不过你可以通过sensor event之间的时间戳来确定采样频率。设置过采样频率(data delay)以后不应该再做修改，如果修改，需要先unregister然后register sensor listener才能生效。

Sensor Coordinate System

通常，Sensor framework用一个标准的三轴坐标系来表示数值。对于大多数sensor，坐标系的方向是与设备保持默认方向时的屏幕相关的（如图1）。Acc，Gravity，Gyro，Linear Acc，Geomagnetic等sensor都使用该坐标系。

注意，当设备的屏幕方向改变时，轴不会交换，也就是说，当设备移动时，传感器的坐标系不会改变。
最后，如果应用程序将传感器数据与屏幕显示匹配，则需要使用getRotation（）方法确定屏幕旋转，然后使用remapCoordinateSystem（）方法将传感器坐标映射到屏幕坐标。 即使您的清单指定仅纵向显示，您仍需要执行此操作。