iOS傳感器開發——加速度傳感器，螺旋儀傳感器，磁力傳感器的應用

iOS傳感器開發——加速度傳感器，螺旋儀傳感器，磁力傳感器的應用

1、引言

        經過加速度傳感器，螺旋儀傳感器和磁力傳感，咱們能夠獲取到手機在當前三維空間中的形態，加速度傳感器也被稱做重力感應。在一些賽車遊戲中能夠普遍獲得應用。在iOS5以前，iPhone支持的傳感器有限，關於加速度傳感器的管理用UIAccelerometer這個類負責，iOS5以後，有關設備空間信息的管理交由了CoreMotion這個框架，CoreMotion將多種傳感器統一進行管理計算。

2、使用UIAccelerometer獲取設備空間位置

        雖然在iOS5以後這個類被棄用了，可是和其餘大多被棄用的方法相似，在新的iOS版本中，是兼容舊方法的，咱們依然可使用這個類來獲取簡單的設備空間信息。

        咱們主要使用到的類和代理方法以下：

//設備信息對象類
@interface UIAcceleration : NSObject
//加速度傳感器的時間戳
@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類型。

加速度傳感器獲取的屬性是設備在三維空間的角度屬性，借用下面這張圖：

若是將設備這樣立在桌面上，設備的三維座標器如圖，咱們將設備已Z軸移動的時候，向右x爲正，向左爲負，其餘兩軸相似。

//加速度管理類
@interface UIAccelerometer : NSObject 
//獲取單例對象
+ (UIAccelerometer *)sharedAccelerometer;
//刷新頻率
@property(nonatomic) NSTimeInterval updateInterval;
//代理
@property(nullable,nonatomic,weak) id<UIAccelerometerDelegate> delegate;
@end

 

UIAccelerometer是管理類，經過單例方法獲取到實例對象。

@protocol UIAccelerometerDelegate<NSObject>
@optional

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

@end

 

這個代理方法是刷新信息的回調，會以咱們設置的幀率刷新。

舉例代碼以下：

@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

 

3、CoreMotion框架的使用

        CoreMotion框架十分強大，它不只將加速度傳感器和螺旋儀傳感器進行了統一配置和管理，還爲咱們封裝了許多算法，咱們能夠直接獲取到設備的運動狀態信息。

一、CoreMotion負責處理的數據

        CoreMotion負責處理四種數據，一種是加速度數據，一種是螺旋儀數據，一種是磁感應數據，還有一種是前三種數據經過複雜運算獲得的設備的運動數據。幾個主要的類以下：

CMAccelerommterData:設備的加速度數據

typedef struct {
	double x;
	double y;
	double z;
} CMAcceleration;
@interface CMAccelerometerData : CMLogItem
{
@private
	id _internal;
}
//加速度的數據對象
@property(readonly, nonatomic) CMAcceleration acceleration;

@end

 

CMGyroData:設備的螺旋儀數據

typedef struct {
	double x;
	double y;
	double z;	
} CMRotationRate;
@interface CMGyroData : CMLogItem
{
@private
	id _internal;
}
//螺旋儀數據對象
@property(readonly, nonatomic) CMRotationRate rotationRate;

@end

 

CMMagnetometerData：磁感應信息

typedef struct {
    double x;
    double y;
    double z;
} CMMagneticField;

@interface CMMagnetometerData : CMLogItem
{
@private
    id _internal;
}

//磁力對象
@property(readonly, nonatomic) CMMagneticField magneticField;

@end

 

 

CMDeviceMotion:設備的運動狀態數據

@interface CMDeviceMotion : CMLogItem
{
@private
	id _internal;
}
//設備的狀態對象
@property(readonly, nonatomic) CMAttitude *attitude;
//設備的角速度
@property(readonly, nonatomic) CMRotationRate rotationRate;
//設備的重力加速度
@property(readonly, nonatomic) CMAcceleration gravity;
//用戶嫁給設備的加速度 設備的總加速度爲重力加速度叫上用戶給的加速度
@property(readonly, nonatomic) CMAcceleration userAcceleration;
//設備的磁場矢量對象
@property(readonly, nonatomic) CMCalibratedMagneticField magneticField NS_AVAILABLE(NA,5_0);

 

相比以前兩個類，這個就比較複雜了，attitude對象中又封裝了許多設備的狀態屬性：

@interface CMAttitude : NSObject <NSCopying, NSSecureCoding>
{
@private
	id _internal;
}
//設備的歐拉角roll
@property(readonly, nonatomic) double roll;
//設備的歐拉角pitch
@property(readonly, nonatomic) double pitch;
//設備的歐拉角yaw
@property(readonly, nonatomic) double yaw;
//設備狀態的旋轉矩陣
@property(readonly, nonatomic) CMRotationMatrix rotationMatrix;
//設備狀態的四元數
@property(readonly, nonatomic) CMQuaternion quaternion;
@end

 

二、CoreMotion的使用

        CoreMotion有兩種使用方式，一種是咱們主動向manager索取數據，一種是經過回調讓manager將數據傳給回調給咱們，這兩種方式分別稱做pull方式和push方式。

pull方式：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    //建立管理對象
    manager= [[CMMotionManager alloc]init];
    //開啓加速度更新
    [manager startAccelerometerUpdates];
    //開啓螺旋儀更新
    [manager startGyroUpdates];
    //開啓狀態更新
    [manager startMagnetometerUpdates];
    //建立定時器
    NSTimer * time = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(updata) userInfo:nil repeats:YES];
    time.fireDate = [NSDate distantPast];
}

-(void)updata{
//獲取數據
    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：

   //建立管理對象
    manager= [[CMMotionManager alloc]init];
    //在當前線程中回調
    [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);
    }];

 

三、CoreMotion的更多屬性和方法

@interface CMMotionManager : NSObject
{
@private
	id _internal;
}
//設置加速度傳感器更新幀率
@property(assign, nonatomic) NSTimeInterval accelerometerUpdateInterval __TVOS_PROHIBITED;
//加速度傳感器是否可用
@property(readonly, nonatomic, getter=isAccelerometerAvailable) BOOL accelerometerAvailable __TVOS_PROHIBITED;
//加速度傳感器是否激活
@property(readonly, nonatomic, getter=isAccelerometerActive) BOOL accelerometerActive __TVOS_PROHIBITED;
//加速度傳感器數據對象
@property(readonly, nullable) CMAccelerometerData *accelerometerData __TVOS_PROHIBITED;
//pull方式開始更新加速度數據
- (void)startAccelerometerUpdates __TVOS_PROHIBITED;
//push方式更新加速度數據
- (void)startAccelerometerUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMAccelerometerHandler)handler __TVOS_PROHIBITED;
//中止更新加速度數據
- (void)stopAccelerometerUpdates __TVOS_PROHIBITED;
//螺旋儀傳感器刷新幀率
@property(assign, nonatomic) NSTimeInterval gyroUpdateInterval __TVOS_PROHIBITED;
//螺旋儀是否可用
@property(readonly, nonatomic, getter=isGyroAvailable) BOOL gyroAvailable __TVOS_PROHIBITED;
//螺旋儀是否激活
@property(readonly, nonatomic, getter=isGyroActive) BOOL gyroActive __TVOS_PROHIBITED;
//螺旋儀數據
@property(readonly, nullable) CMGyroData *gyroData __TVOS_PROHIBITED;
//pull方式開始更新螺旋儀
- (void)startGyroUpdates __TVOS_PROHIBITED;
//push方式開始更新螺旋儀
- (void)startGyroUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMGyroHandler)handler __TVOS_PROHIBITED;
//中止更新螺旋儀
- (void)stopGyroUpdates __TVOS_PROHIBITED;
//磁力傳感更新幀率
@property(assign, nonatomic) NSTimeInterval magnetometerUpdateInterval NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;
//設備磁力傳感器是否可用
@property(readonly, nonatomic, getter=isMagnetometerAvailable) BOOL magnetometerAvailable NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;
//設備磁力傳感器是否激活
@property(readonly, nonatomic, getter=isMagnetometerActive) BOOL magnetometerActive NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;
//設備磁力狀態數據
@property(readonly, nullable) CMMagnetometerData *magnetometerData NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;
//pull方式更新設備磁力狀態
- (void)startMagnetometerUpdates NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;
//push方式更新設備磁力狀態
- (void)startMagnetometerUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMMagnetometerHandler)handler NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;
//中止更新設備狀態
- (void)stopMagnetometerUpdates NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;
//設備狀態更新幀率
@property(assign, nonatomic) NSTimeInterval deviceMotionUpdateInterval __TVOS_PROHIBITED;
//參考器枚舉
+ (CMAttitudeReferenceFrame)availableAttitudeReferenceFrames NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;
@property(readonly, nonatomic) CMAttitudeReferenceFrame attitudeReferenceFrame NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;
//設備運動信息是否可用
@property(readonly, nonatomic, getter=isDeviceMotionAvailable) BOOL deviceMotionAvailable __TVOS_PROHIBITED;
//設備運動信息是否激活
@property(readonly, nonatomic, getter=isDeviceMotionActive) BOOL deviceMotionActive __TVOS_PROHIBITED;
//設備運動信息對象
@property(readonly, nullable) CMDeviceMotion *deviceMotion __TVOS_PROHIBITED;
//pull方式開始刷新運動信息
- (void)startDeviceMotionUpdates __TVOS_PROHIBITED;
//push方式開始刷新運動信息
- (void)startDeviceMotionUpdatesToQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMDeviceMotionHandler)handler __TVOS_PROHIBITED;
//使用某個參考系
- (void)startDeviceMotionUpdatesUsingReferenceFrame:(CMAttitudeReferenceFrame)referenceFrame NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;
//push方式開始刷新設備運動信息
- (void)startDeviceMotionUpdatesUsingReferenceFrame:(CMAttitudeReferenceFrame)referenceFrame toQueue:(NSOperationQueue *)queue withHandler:(CMDeviceMotionHandler)handler NS_AVAILABLE(NA,5_0) __TVOS_PROHIBITED;
//中止刷新設備運動信息
- (void)stopDeviceMotionUpdates __TVOS_PROHIBITED;

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