iOS传感器开发——加速度传感器,螺旋仪传感器,磁力传感器的应用

iOS传感器开发——加速度传感器,螺旋仪传感器,磁力传感器的应用

一、引言

        通过加速度传感器,螺旋仪传感器和磁力传感,我们可以获取到手机在当前三维空间中的形态,加速度传感器也被称作重力感应。在一些赛车游戏中可以广泛得到应用。在iOS5之前,iPhone支持的传感器有限,关于加速度传感器的管理用UIAccelerometer这个类负责,iOS5之后,有关设备空间信息的管理交由了CoreMotion这个框架,CoreMotion将多种传感器统一进行管理计算。

二、使用UIAccelerometer获取设备空间位置

        虽然在iOS5之后这个类被弃用了,但是和其他大多被弃用的方法类似,在新的iOS版本中,是兼容旧方法的,我们依然可以使用这个类来获取简单的设备空间信息。

        我们主要使用到的类和代理方法如下:

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//设备信息对象类

@interface UIAcceleration : NSObject

//加速度传感器的时间戳

@property(nonatomic,readonly) NSTimeInterval timestamp;

//x方向值

@property(nonatomic,readonly) UIAccelerationValue x;

//y方向值

@property(nonatomic,readonly) UIAccelerationValue y;

//z方向值

@property(nonatomic,readonly) UIAccelerationValue z;

@end

上面的UIAccelerationValue就是double类型。

加速度传感器获取的属性是设备在三维空间的角度属性,借用下面这张图:

如果将设备这样立在桌面上,设备的三维坐标器如图,我们将设备已Z轴移动的时候,向右x为正,向左为负,其他两轴类似。

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//加速度管理类

@interface UIAccelerometer : NSObject 

//获取单例对象

+ (UIAccelerometer *)sharedAccelerometer;

//刷新频率

@property(nonatomic) NSTimeInterval updateInterval;

//代理

@property(nullable,nonatomic,weak) id<UIAccelerometerDelegate> delegate;

@end

UIAccelerometer是管理类,通过单例方法获取到实例对象。

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@protocol UIAccelerometerDelegate<NSObject>

@optional

 

- (void)accelerometer:(UIAccelerometer *)accelerometer didAccelerate:(UIAcceleration *)acceleration NS_DEPRECATED_IOS(2_0, 5_0)  __TVOS_PROHIBITED;

 

@end

这个代理方法是刷新信息的回调,会以我们设置的帧率刷新。

举例代码如下:

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@interface ViewController ()<UIAccelerometerDelegate>

 

@end

 

@implementation ViewController

 

- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    [UIAccelerometer sharedAccelerometer].delegate=self;

    [UIAccelerometer sharedAccelerometer].updateInterval=1/60.0;

}

 

-(void)accelerometer:(UIAccelerometer *)accelerometer didAccelerate:(UIAcceleration *)acceleration{

    NSLog(@"\n%f\n%f\n%f",acceleration.x,acceleration.y,acceleration.z);

   // NSLog(@"%f",acceleration.timestamp);

}

@end

三、CoreMotion框架的使用

        CoreMotion框架十分强大,它不仅将加速度传感器和螺旋仪传感器进行了统一配置和管理,还为我们封装了许多算法,我们可以直接获取到设备的运动状态信息。

1、CoreMotion负责处理的数据

        CoreMotion负责处理四种数据,一种是加速度数据,一种是螺旋仪数据,一种是磁感应数据,还有一种是前三种数据通过复杂运算得到的设备的运动数据。几个主要的类如下:

CMAccelerommterData:设备的加速度数据

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typedef struct {

    double x;

    double y;

    double z;

} CMAcceleration;

@interface CMAccelerometerData : CMLogItem

{

@private

    id _internal;

}

//加速度的数据对象

@property(readonly, nonatomic) CMAcceleration acceleration;

 

@end

CMGyroData:设备的螺旋仪数据

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typedef struct {

    double x;

    double y;

    double z; 

} CMRotationRate;

@interface CMGyroData : CMLogItem

{

@private

    id _internal;

}

//螺旋仪数据对象

@property(readonly, nonatomic) CMRotationRate rotationRate;

 

@end

CMMagnetometerData:磁感应信息

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typedef struct {

    double x;

    double y;

    double z;

} CMMagneticField;

 

@interface CMMagnetometerData : CMLogItem

{

@private

    id _internal;

}

 

//磁力对象

@property(readonly, nonatomic) CMMagneticField magneticField;

 

@end

CMDeviceMotion:设备的运动状态数据

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@interface CMDeviceMotion : CMLogItem

{

@private

    id _internal;

}

//设备的状态对象

@property(readonly, nonatomic) CMAttitude *attitude;

//设备的角速度

@property(readonly, nonatomic) CMRotationRate rotationRate;

//设备的重力加速度

@property(readonly, nonatomic) CMAcceleration gravity;

//用户嫁给设备的加速度 设备的总加速度为重力加速度叫上用户给的加速度

@property(readonly, nonatomic) CMAcceleration userAcceleration;

//设备的磁场矢量对象

@property(readonly, nonatomic) CMCalibratedMagneticField magneticField NS_AVAILABLE(NA,5_0);

相比之前两个类,这个就比较复杂了,attitude对象中又封装了许多设备的状态属性:

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@interface CMAttitude : NSObject <NSCopying, NSSecureCoding>

{

@private

    id _internal;

}

//设备的欧拉角roll

@property(readonly, nonatomic) double roll;

//设备的欧拉角pitch

@property(readonly, nonatomic) double pitch;

//设备的欧拉角yaw

@property(readonly, nonatomic) double yaw;

//设备状态的旋转矩阵

@property(readonly, nonatomic) CMRotationMatrix rotationMatrix;

//设备状态的四元数

@property(readonly, nonatomic) CMQuaternion quaternion;

@end

2、CoreMotion的使用

        CoreMotion有两种使用方式,一种是我们主动向manager索取数据,一种是通过回调让manager将数据传给回调给我们,这两种方式分别称作pull方式和push方式。

pull方式:

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- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.

    //创建管理对象

    manager= [[CMMotionManager alloc]init];

    //开启加速度更新

    [manager startAccelerometerUpdates];

    //开启螺旋仪更新

    [manager startGyroUpdates];

    //开启状态更新

    [manager startMagnetometerUpdates];

    //创建定时器

    NSTimer * time = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(updata) userInfo:nil repeats:YES];

    time.fireDate = [NSDate distantPast];

}

 

-(void)updata{

//获取数据

    NSLog(@"%f,%f,%f\n%f,%f,%f",manager.accelerometerData.acceleration.x,manager.accelerometerData.acceleration.y,manager.accelerometerData.acceleration.z,manager.gyroData.rotationRate.x,manager.gyroData.rotationRate.y,manager.gyroData.rotationRate.z);

    

     

}

push方式:

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   //创建管理对象

    manager= [[CMMotionManager alloc]init];

    //在当前线程中回调

    [manager startAccelerometerUpdatesToQueue:[NSOperationQueue currentQueue] withHandler:^(CMAccelerometerData * _Nullable accelerometerData, NSError * _Nullable error) {

         NSLog(@"%f,%f,%f\n%f,%f,%f",manager.accelerometerData.acceleration.x,manager.accelerometerData.acceleration.y,manager.accelerometerData.acceleration.z,manager.gyroData.rotationRate.x,manager.gyroData.rotationRate.y,manager.gyroData.rotationRate.z);

    }];

3、CoreMotion的更多属性和方法

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@interface CMMotionManager : NSObject

{

@private

    id _internal;

}

//设置加速度传感器更新帧率

@property(assign, nonatomic) NSTimeInterval accelerometerUpdateInterval __TVOS_PROHIBITED;

//加速度传感器是否可用

@property(readonly, nonatomic, getter=isAccelerometerAvailable) BOOL accelerometerAvailable __TVOS_PROHIBITED;

//加速度传感器是否激活

@property(readonly, nonatomic, getter=isAccelerometerActive) BOOL accelerometerActive __TVOS_PROHIBITED;

//加速度传感器数据对象

@property(readonly, nullable) CMAccelerometerData *accelerometerData __TVOS_PROHIBITED;

//pull方式开始更新加速度数据

- (void)startAccelerometerUpdates __TVOS_PROHIBITED;

//push方式更新加速度数据

- (void)startAccelerometerUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMAccelerometerHandler)handler __TVOS_PROHIBITED;

//停止更新加速度数据

- (void)stopAccelerometerUpdates __TVOS_PROHIBITED;

//螺旋仪传感器刷新帧率

@property(assign, nonatomic) NSTimeInterval gyroUpdateInterval __TVOS_PROHIBITED;

//螺旋仪是否可用

@property(readonly, nonatomic, getter=isGyroAvailable) BOOL gyroAvailable __TVOS_PROHIBITED;

//螺旋仪是否激活

@property(readonly, nonatomic, getter=isGyroActive) BOOL gyroActive __TVOS_PROHIBITED;

//螺旋仪数据

@property(readonly, nullable) CMGyroData *gyroData __TVOS_PROHIBITED;

//pull方式开始更新螺旋仪

- (void)startGyroUpdates __TVOS_PROHIBITED;

//push方式开始更新螺旋仪

- (void)startGyroUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMGyroHandler)handler __TVOS_PROHIBITED;

//停止更新螺旋仪

- (void)stopGyroUpdates __TVOS_PROHIBITED;

//磁力传感更新帧率

@property(assign, nonatomic) NSTimeInterval magnetometerUpdateInterval NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;

//设备磁力传感器是否可用

@property(readonly, nonatomic, getter=isMagnetometerAvailable) BOOL magnetometerAvailable NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;

//设备磁力传感器是否激活

@property(readonly, nonatomic, getter=isMagnetometerActive) BOOL magnetometerActive NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;

//设备磁力状态数据

@property(readonly, nullable) CMMagnetometerData *magnetometerData NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;

//pull方式更新设备磁力状态

- (void)startMagnetometerUpdates NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;

//push方式更新设备磁力状态

- (void)startMagnetometerUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMMagnetometerHandler)handler NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;

//停止更新设备状态

- (void)stopMagnetometerUpdates NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;

//设备状态更新帧率

@property(assign, nonatomic) NSTimeInterval deviceMotionUpdateInterval __TVOS_PROHIBITED;

//参考器枚举

+ (CMAttitudeReferenceFrame)availableAttitudeReferenceFrames NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;

@property(readonly, nonatomic) CMAttitudeReferenceFrame attitudeReferenceFrame NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;

//设备运动信息是否可用

@property(readonly, nonatomic, getter=isDeviceMotionAvailable) BOOL deviceMotionAvailable __TVOS_PROHIBITED;

//设备运动信息是否激活

@property(readonly, nonatomic, getter=isDeviceMotionActive) BOOL deviceMotionActive __TVOS_PROHIBITED;

//设备运动信息对象

@property(readonly, nullable) CMDeviceMotion *deviceMotion __TVOS_PROHIBITED;

//pull方式开始刷新运动信息

- (void)startDeviceMotionUpdates __TVOS_PROHIBITED;

//push方式开始刷新运动信息

- (void)startDeviceMotionUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMDeviceMotionHandler)handler __TVOS_PROHIBITED;

//使用某个参考系

- (void)startDeviceMotionUpdatesUsingReferenceFrame:(CMAttitudeReferenceFrame)referenceFrame NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;

//push方式开始刷新设备运动信息

- (void)startDeviceMotionUpdatesUsingReferenceFrame:(CMAttitudeReferenceFrame)referenceFrame toQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMDeviceMotionHandler)handler NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;

//停止刷新设备运动信息

- (void)stopDeviceMotionUpdates __TVOS_PROHIBITED;

时间: 2024-11-30 02:54:19

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