Android开发系列 – 传感器概述与堆栈

曾经终败给现在 2023-07-25 12:39 12阅读 0赞

**1.Android传感器概述**

Android 传感器属于虚拟设备，可提供来自以下各种物理传感器的数据：加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计、湿度传感器、压力传感器、光传感器、近程传感器和心率传感器。

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每个 Android 传感器都有一个“类型”，表示传感器的行为及其提供的数据。

（1）官方 Android 传感器类型在 sensors.h 中的 SENSOR\_TYPE\_ 名称下进行定义。

（2）绝大多数传感器都具有官方传感器类型。

（3）这些类型记录在 Android SDK 中。

（4）此类传感器的行为在 Android 兼容性测试套件 (CTS) 中进行测试。

（5）如果制造商在 Android 设备上集成了一种新型传感器，则可以自行定义一个临时类型来引用它。

**2.传感器堆栈**

下图显示了 Android 传感器堆栈。各个组件仅可与其上方和下方紧邻的组件通信，不过某些传感器可以绕过传感器中枢（如果存在）进行通信。控制信号从应用向下流向传感器，数据从传感器向上流向应用。

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**2.1应用**

Android应用是我们需要开发的，也是熟悉Android传感器必须学习的步骤。通过Application开发，能够快速熟悉基础的Android传感器开发。也能够自己基于各种传感器开发一些非常好的App。

对于学生，可以开发一些App，参加比赛，或者一些课程设计作业，非常具有特色。能够提升个人能力。

**2.2 SDK**

熟悉基础的应用开发后，我们应该进一步深入SDK，通过看SDK源码，进一步熟悉传感器。

应用通过 Sensors SDK（软件开发套件）API 访问传感器。SDK 包含用以列出可用传感器和注册到传感器的函数。

在注册到传感器时，应用可指定自己的首选采样率和延迟要求。

例如：应用可注册到默认加速度计，以 100Hz 的频率请求事件，并允许事件报告有 1 秒延迟。应用将以至少 100Hz 的频率从加速度计接收事件，且最多会延迟 1 秒。

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**2.3框架**

框架负责将多个应用关联到 HAL。HAL 本身是单一客户端。如果框架级别没有发生这种多路复用，则在任何指定时间内每个传感器都只能被一个应用访问。

（1）当第一个应用注册到传感器时，框架会向 HAL 发送请求以激活传感器。

（2）当其他应用注册到相同的传感器时，框架会考虑每个应用的要求，并将更新的已请求参数发送到 HAL。

（3）当注册到某个传感器的最后一个应用取消注册之后，框架会向 HAL 发送请求以停用该传感器，从而避免不必要的功耗。

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**2.4多路复用的影响**

在框架中实现多路复用层的这一需求说明了一些设计决策的原因。

（1）当应用请求特定采样率时，不能保证事件不会以更快的频率到达。如果另一个应用以更快的频率请求同一传感器，则第一个应用也将以那个快的频率来接收事件。

（2）请求的最大报告延迟同样无法得到保证：应用可能以比请求的延迟短的多的延迟接收事件。

（3）除了采样率和最大报告延迟之外，应用还无法配置传感器参数。

例，假设某个物理传感器可同时在“高精确度”和“低电耗”模式下运行。

这两种模式中只有一种可以在 Android 设备上使用，因为若非如此，一个应用可能请求高精确度模式，而另一个可能请求低电耗模式，而框架根本无法同时满足这两个应用的要求。框架必须始终能够满足所有客户端的需要，因此同时使用两种模式是不可行的。

（4）没有将数据从应用向下发送至传感器或其驱动程序的机制。这样可以确保某个应用无法修改传感器的行为，从而不会对其他应用造成破坏。

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**2.5传感器融合**

Android 框架为部分复合传感器提供默认实现。如果设备上有陀螺仪、加速度计和磁力计，但没有旋转矢量传感器、重力传感器和线性加速度传感器，则 Android 框架会实现这些传感器，以便应用仍可以使用它们。

默认实现无法访问其他实现可以访问的所有数据，并且必须在 SoC 上运行，因此它不像其他实现那样精准和省电。设备制造商应尽可能定义自己的融合传感器（旋转矢量传感器、重力传感器和线性加速度传感器，以及游戏旋转矢量传感器等较新的复合传感器），而非依赖该默认实现。此外，设备制造商也可以要求传感器芯片供应商为其提供实现。

默认的传感器融合实现没有相关的维护，且可能导致依赖它的设备无法通过 CTS 验证。

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