Tổng quan về cảm biến

Hầu hết thiết bị chạy Android đều tích hợp cảm biến để đo lường chuyển động, hướng và nhiều điều kiện môi trường. Những cảm biến này có thể cung cấp dữ liệu thô với độ chính xác và độ chính xác cao, đồng thời hữu ích nếu bạn muốn theo dõi chuyển động hoặc vị trí của thiết bị ba chiều hoặc bạn muốn theo dõi thay đổi trong môi trường xung quanh gần thiết bị. Ví dụ: trò chơi có thể theo dõi kết quả đọc từ cảm biến trọng lực của thiết bị để suy ra các cử chỉ và chuyển động phức tạp của người dùng, chẳng hạn như nghiêng, lắc, xoay hoặc xoay. Tương tự như vậy, ứng dụng thời tiết có thể sử dụng cảm biến nhiệt độ và cảm biến độ ẩm trên thiết bị để tính toán và báo cáo điểm sương, hoặc ứng dụng du lịch có thể sử dụng cảm biến trường địa từ và gia tốc kế để báo cáo la bàn.

Nền tảng Android hỗ trợ ba loại cảm biến lớn:

  • Cảm biến chuyển động

    Những cảm biến này đo lực gia tốc và lực quay dọc theo 3 trục. Danh mục này bao gồm gia tốc kế, cảm biến trọng lực, con quay hồi chuyển và cảm biến vectơ quay.

  • Cảm biến môi trường

    Những cảm biến này đo lường nhiều thông số môi trường, chẳng hạn như nhiệt độ và áp suất của không khí xung quanh, độ chiếu sáng và độ ẩm. Danh mục này bao gồm khí áp kế, quang kế và nhiệt kế.

  • Cảm biến vị trí

    Những cảm biến này đo vị trí thực tế của thiết bị. Danh mục này bao gồm cảm biến hướng và từ kế.

Bạn có thể truy cập vào các cảm biến có trên thiết bị và thu thập dữ liệu cảm biến thô bằng cách sử dụng khung cảm biến Android. Khung cảm biến cung cấp một số lớp và giao diện giúp bạn thực hiện nhiều thao tác liên quan đến cảm biến. Ví dụ: bạn có thể sử dụng khung cảm biến để làm những việc sau:

  • Xác định những cảm biến có trên thiết bị.
  • Xác định các chức năng của từng cảm biến, chẳng hạn như phạm vi tối đa, nhà sản xuất, yêu cầu về nguồn điện và độ phân giải.
  • Thu thập dữ liệu cảm biến thô và xác định tốc độ tối thiểu bạn cần thu thập dữ liệu cảm biến.
  • Đăng ký và huỷ đăng ký trình nghe sự kiện cảm biến theo dõi các thay đổi của cảm biến.

Chủ đề này cung cấp thông tin tổng quan về các cảm biến có trên nền tảng Android. Bài viết này cũng giới thiệu về khung cảm biến.

Giới thiệu về cảm biến

Khung cảm biến Android cho phép bạn sử dụng nhiều loại cảm biến. Một số cảm biến trong số này dựa trên phần cứng và một số dựa trên phần mềm. Cảm biến dựa trên phần cứng là các thành phần vật lý được tích hợp trong điện thoại di động hoặc máy tính bảng. Các lớp này lấy dữ liệu bằng cách trực tiếp đo lường các đặc điểm cụ thể của môi trường, chẳng hạn như gia tốc, cường độ trường địa từ hoặc sự thay đổi góc. Các cảm biến dựa trên phần mềm không phải là thiết bị thực, mặc dù chúng bắt chước các cảm biến dựa trên phần cứng. Cảm biến dựa trên phần mềm lấy dữ liệu từ một hoặc nhiều cảm biến dựa trên phần cứng và đôi khi được gọi là cảm biến ảo hoặc cảm biến tổng hợp. Cảm biến gia tốc tuyến tính và cảm biến trọng lực là các ví dụ về cảm biến dựa trên phần mềm. Bảng 1 tóm tắt các cảm biến mà nền tảng Android hỗ trợ.

Rất ít thiết bị chạy Android có đủ loại cảm biến. Ví dụ: hầu hết các thiết bị điện thoại di động và máy tính bảng đều có gia tốc kế và từ kế, nhưng ít thiết bị có gia tốc kế hoặc nhiệt kế hơn. Ngoài ra, một thiết bị có thể có nhiều cảm biến thuộc cùng một loại nhất định. Ví dụ: một thiết bị có thể có 2 cảm biến trọng lực, mỗi cảm biến có phạm vi khác nhau.

Bảng 1. Các loại cảm biến mà nền tảng Android hỗ trợ.

Cảm biến Loại Nội dung mô tả Công dụng phổ biến
TYPE_ACCELEROMETER Phần cứng Đo lường lực gia tốc tính bằng m/s2 áp dụng cho một thiết bị trên cả ba trục vật lý (x, y và z), bao gồm cả lực trọng lực. Phát hiện chuyển động (lắc, nghiêng, v.v.).
TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE Phần cứng Đo nhiệt độ phòng của môi trường xung quanh theo độ C (°C). Hãy xem ghi chú bên dưới. Đang giám sát nhiệt độ không khí.
TYPE_GRAVITY Phần mềm hoặc phần cứng Đo lực hấp dẫn tính bằng m/s2 áp dụng cho một thiết bị trên cả ba trục vật lý (x, y, z). Phát hiện chuyển động (lắc, nghiêng, v.v.).
TYPE_GYROSCOPE Phần cứng Đo lường tốc độ xoay của thiết bị tính bằng Rad/s xung quanh một trong 3 trục vật lý (x, y và z). Phát hiện chế độ xoay (xoay, rẽ, v.v.).
TYPE_LIGHT Phần cứng Đo mức độ ánh sáng xung quanh (độ chiếu sáng) bằng lx. Kiểm soát độ sáng màn hình.
TYPE_LINEAR_ACCELERATION Phần mềm hoặc phần cứng Đo lường lực gia tốc tính bằng m/s2 áp dụng cho một thiết bị trên cả ba trục vật lý (x, y và z), không bao gồm lực trọng lực. Giám sát gia tốc dọc theo một trục.
TYPE_MAGNETIC_FIELD Phần cứng Đo trường địa từ của môi trường xung quanh cho cả ba trục vật lý (x, y, z) tính bằng μT. Tạo la bàn.
TYPE_ORIENTATION Phần mềm Đo độ xoay mà một thiết bị tạo ra xung quanh cả ba trục vật lý (x, y, z). Kể từ API cấp 3, bạn có thể lấy ma trận góc và ma trận xoay cho thiết bị bằng cách sử dụng cảm biến trọng lực và cảm biến trường địa từ kết hợp với phương thức getRotationMatrix(). Đang xác định vị trí thiết bị.
TYPE_PRESSURE Phần cứng Đo áp suất không khí xung quanh theo hPa hoặc mbar. Theo dõi sự thay đổi áp suất không khí.
TYPE_PROXIMITY Phần cứng Đo độ gần của một đối tượng (tính bằng cm) so với màn hình xem của một thiết bị. Cảm biến này thường dùng để xác định xem điện thoại di động có đang được đưa vào tai người dùng hay không. Vị trí của điện thoại trong khi gọi điện.
TYPE_RELATIVE_HUMIDITY Phần cứng Đo độ ẩm tương đối của môi trường xung quanh theo phần trăm (%). Theo dõi điểm sương, độ ẩm tuyệt đối và tương đối.
TYPE_ROTATION_VECTOR Phần mềm hoặc phần cứng Đo hướng của một thiết bị bằng cách cung cấp 3 phần tử của vectơ xoay của thiết bị. Phát hiện chuyển động và phát hiện xoay.
TYPE_TEMPERATURE Phần cứng Đo nhiệt độ của thiết bị theo độ C (°C). Việc triển khai cảm biến này khác nhau trên các thiết bị và cảm biến này đã được thay thế bằng cảm biến TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE trong API cấp 14 Đang giám sát nhiệt độ.

Khung cảm biến

Bạn có thể truy cập vào những cảm biến này và thu thập dữ liệu cảm biến thô bằng cách sử dụng khung cảm biến của Android. Khung cảm biến là một phần của gói android.hardware và bao gồm các lớp và giao diện sau:

SensorManager
Bạn có thể dùng lớp này để tạo một thực thể của dịch vụ cảm biến. Lớp này cung cấp nhiều phương thức để truy cập và liệt kê các cảm biến, đăng ký và huỷ đăng ký trình nghe sự kiện cảm biến, cũng như thu thập thông tin về hướng. Lớp này cũng cung cấp một số hằng số cảm biến dùng để báo cáo độ chính xác của cảm biến, đặt tốc độ thu thập dữ liệu và hiệu chỉnh cảm biến.
Sensor
Bạn có thể dùng lớp này để tạo thực thể của một cảm biến cụ thể. Lớp này cung cấp nhiều phương thức cho phép bạn xác định khả năng của cảm biến.
SensorEvent
Hệ thống sử dụng lớp này để tạo đối tượng sự kiện cảm biến. Đối tượng này cung cấp thông tin về một sự kiện cảm biến. Đối tượng sự kiện cảm biến bao gồm những thông tin sau: dữ liệu cảm biến thô, loại cảm biến đã tạo sự kiện, độ chính xác của dữ liệu và dấu thời gian của sự kiện.
SensorEventListener
Bạn có thể sử dụng giao diện này để tạo 2 phương thức gọi lại. Phương thức này nhận thông báo (sự kiện cảm biến) khi giá trị cảm biến thay đổi hoặc khi độ chính xác của cảm biến thay đổi.

Trong một ứng dụng thông thường, bạn sử dụng các API liên quan đến cảm biến này để thực hiện hai tác vụ cơ bản:

  • Xác định cảm biến và chức năng của cảm biến

    Việc xác định cảm biến và khả năng của cảm biến trong thời gian chạy sẽ rất hữu ích nếu ứng dụng của bạn có các tính năng dựa trên các loại hoặc khả năng cảm biến cụ thể. Ví dụ: có thể bạn muốn xác định mọi cảm biến có trên thiết bị và tắt mọi tính năng của ứng dụng hoạt động dựa trên những cảm biến không có. Tương tự, bạn nên xác định tất cả các cảm biến thuộc một loại nhất định để có thể chọn cách triển khai cảm biến mang lại hiệu suất tối ưu cho ứng dụng của mình.

  • Theo dõi sự kiện của cảm biến

    Theo dõi các sự kiện cảm biến là cách bạn thu thập dữ liệu cảm biến thô. Một sự kiện cảm biến xảy ra mỗi khi một cảm biến phát hiện có thay đổi ở các tham số mà cảm biến đang đo lường. Sự kiện cảm biến cung cấp cho bạn 4 thông tin: tên của cảm biến đã kích hoạt sự kiện, dấu thời gian của sự kiện, độ chính xác của sự kiện và dữ liệu cảm biến thô đã kích hoạt sự kiện đó.

Khả năng sử dụng cảm biến

Mặc dù khả năng sử dụng của cảm biến sẽ khác nhau tuỳ theo thiết bị, nhưng cũng có thể khác nhau giữa các phiên bản Android. Lý do là các cảm biến Android đã được ra mắt trong một số bản phát hành nền tảng. Ví dụ: nhiều cảm biến đã được giới thiệu trong Android 1.5 (API cấp độ 3), nhưng một số cảm biến chưa được triển khai và không được dùng cho đến Android 2.3 (API cấp độ 9). Tương tự, một số cảm biến đã được ra mắt trong Android 2.3 (API cấp 9) và Android 4.0 (API cấp 14). Chúng tôi đã ngừng sử dụng 2 cảm biến và thay thế bằng các cảm biến mới hơn, tốt hơn.

Bảng 2 tóm tắt khả năng sử dụng của từng cảm biến trên cơ sở từng nền tảng. Chỉ có 4 nền tảng được liệt kê vì đó là những nền tảng có liên quan đến các thay đổi về cảm biến. Các cảm biến được liệt kê là không dùng nữa vẫn hoạt động trên các nền tảng tiếp theo (miễn là cảm biến này có trên thiết bị). Điều này tuân thủ chính sách về khả năng tương thích chuyển tiếp của Android.

Bảng 2. Khả năng sử dụng cảm biến theo nền tảng.

Cảm biến Android 4.0
(API cấp 14)
Android 2.3
(API cấp 9)
Android 2.2
(API cấp 8)
Android 1.5
(API cấp 3)
TYPE_ACCELEROMETER
TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE Không có Không có Không có
TYPE_GRAVITY Không có Không có
TYPE_GYROSCOPE không áp dụng1 không áp dụng1
TYPE_LIGHT
TYPE_LINEAR_ACCELERATION Không có Không có
TYPE_MAGNETIC_FIELD
TYPE_ORIENTATION 2 2 2
TYPE_PRESSURE không áp dụng1 không áp dụng1
TYPE_PROXIMITY
TYPE_RELATIVE_HUMIDITY Không có Không có Không có
TYPE_ROTATION_VECTOR Không có Không có
TYPE_TEMPERATURE 2

1 Loại cảm biến này đã được thêm vào Android 1.5 (API cấp 3), nhưng chỉ dùng được cho đến Android 2.3 (API cấp 9).

2 Cảm biến này đã dùng được nhưng đã ngừng hoạt động.

Xác định cảm biến và chức năng cảm biến

Khung cảm biến Android cung cấp một số phương thức giúp bạn dễ dàng xác định cảm biến nào có trên thiết bị trong thời gian chạy. API này cũng cung cấp các phương thức cho phép bạn xác định tính năng của từng cảm biến, chẳng hạn như phạm vi tối đa, độ phân giải và yêu cầu về nguồn điện của cảm biến.

Để xác định cảm biến trên thiết bị, trước tiên, bạn cần tham chiếu đến dịch vụ cảm biến. Để thực hiện việc này, bạn tạo một phiên bản của lớp SensorManager bằng cách gọi phương thức getSystemService() và truyền vào đối số SENSOR_SERVICE. Ví dụ:

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager

Java

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

Tiếp theo, bạn có thể xem danh sách mọi cảm biến trên một thiết bị bằng cách gọi phương thức getSensorList() và sử dụng hằng số TYPE_ALL. Ví dụ:

Kotlin

val deviceSensors: List<Sensor> = sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL)

Java

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

Nếu muốn liệt kê tất cả cảm biến thuộc một loại nhất định, bạn có thể sử dụng một hằng số khác thay cho TYPE_ALL, chẳng hạn như TYPE_GYROSCOPE, TYPE_LINEAR_ACCELERATION hoặc TYPE_GRAVITY.

Bạn cũng có thể xác định xem một loại cảm biến cụ thể có tồn tại trên thiết bị hay không bằng cách sử dụng phương thức getDefaultSensor() và truyền hằng số loại cho một cảm biến cụ thể. Nếu thiết bị có nhiều cảm biến thuộc một loại nhất định, thì bạn phải chỉ định một trong các cảm biến làm cảm biến mặc định. Nếu không có cảm biến mặc định cho một loại cảm biến nhất định, thì lệnh gọi phương thức sẽ trả về giá trị rỗng, tức là thiết bị không có loại cảm biến đó. Ví dụ: Mã sau đây sẽ kiểm tra xem có từ kế trên thiết bị hay không:

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
if (sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) != null) {
    // Success! There's a magnetometer.
} else {
    // Failure! No magnetometer.
}

Java

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

Lưu ý: Android không yêu cầu nhà sản xuất thiết bị tích hợp bất kỳ loại cảm biến cụ thể nào vào thiết bị chạy Android, vì vậy, các thiết bị có thể có nhiều cấu hình cảm biến.

Ngoài việc liệt kê các cảm biến có trên thiết bị, bạn có thể sử dụng các phương thức công khai của lớp Sensor để xác định khả năng và thuộc tính của từng cảm biến. Điều này rất hữu ích nếu bạn muốn ứng dụng hoạt động theo cách khác dựa trên các cảm biến hoặc chức năng cảm biến có trên thiết bị. Ví dụ: bạn có thể sử dụng các phương thức getResolution()getMaximumRange() để lấy độ phân giải của cảm biến và phạm vi đo lường tối đa. Bạn cũng có thể sử dụng phương thức getPower() để lấy yêu cầu về nguồn điện của cảm biến.

Hai trong số các phương thức công khai đặc biệt hữu ích nếu bạn muốn tối ưu hoá ứng dụng cho các cảm biến của nhà sản xuất hoặc các phiên bản khác nhau của cảm biến. Ví dụ: nếu ứng dụng của bạn cần theo dõi các cử chỉ của người dùng như nghiêng và lắc, bạn có thể tạo một bộ quy tắc lọc và tối ưu hoá dữ liệu cho các thiết bị mới hơn có cảm biến trọng lực của nhà cung cấp cụ thể và một bộ quy tắc lọc và tối ưu hoá dữ liệu khác cho các thiết bị không có cảm biến trọng lực và chỉ có gia tốc kế. Mã mẫu sau đây cho bạn biết cách sử dụng các phương thức getVendor()getVersion() để thực hiện việc này. Trong mẫu này, chúng ta đang tìm một cảm biến trọng lực liệt kê Google LLC là nhà cung cấp và có số phiên bản là 3. Nếu không có cảm biến cụ thể đó trên thiết bị, chúng ta sẽ cố gắng sử dụng gia tốc kế.

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
private var mSensor: Sensor? = null

...

sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager

if (sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_GRAVITY) != null) {
    val gravSensors: List<Sensor> = sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_GRAVITY)
    // Use the version 3 gravity sensor.
    mSensor = gravSensors.firstOrNull { it.vendor.contains("Google LLC") && it.version == 3 }
}
if (mSensor == null) {
    // Use the accelerometer.
    mSensor = if (sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) != null) {
        sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER)
    } else {
        // Sorry, there are no accelerometers on your device.
        // You can't play this game.
        null
    }
}

Java

private SensorManager sensorManager;
private Sensor mSensor;

...

sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
mSensor = null;

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

Một phương thức hữu ích khác là phương thức getMinDelay(). Phương thức này trả về khoảng thời gian tối thiểu (tính bằng micrô giây) mà cảm biến có thể sử dụng để nhận biết dữ liệu. Bất kỳ cảm biến nào trả về giá trị khác 0 cho phương thức getMinDelay() đều là cảm biến truyền trực tuyến. Cảm biến truyền trực tuyến sẽ nhận biết dữ liệu theo định kỳ và được giới thiệu trong Android 2.3 (API cấp 9). Nếu cảm biến trả về 0 khi bạn gọi phương thức getMinDelay(), thì cảm biến đó không phải là cảm biến truyền trực tuyến vì cảm biến chỉ báo cáo dữ liệu khi có thay đổi về các tham số cảm nhận được.

Phương thức getMinDelay() hữu ích vì phương thức này cho phép bạn xác định tốc độ tối đa mà cảm biến có thể thu thập dữ liệu. Nếu một số tính năng trong ứng dụng của bạn yêu cầu tỷ lệ thu nạp dữ liệu cao hoặc cảm biến truyền trực tuyến, thì bạn có thể sử dụng phương thức này để xác định xem cảm biến có đáp ứng các yêu cầu đó hay không, sau đó bật hoặc tắt các tính năng liên quan trong ứng dụng của bạn.

Thận trọng: Tốc độ thu thập dữ liệu tối đa của cảm biến không nhất thiết là tốc độ mà khung cảm biến phân phối dữ liệu cảm biến đến ứng dụng của bạn. Khung cảm biến báo cáo dữ liệu thông qua các sự kiện cảm biến và một số yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ ứng dụng nhận được các sự kiện cảm biến. Để biết thêm thông tin, hãy xem bài viết Theo dõi sự kiện cảm biến.

Giám sát sự kiện cảm biến

Để theo dõi dữ liệu cảm biến thô, bạn cần triển khai 2 phương thức gọi lại được hiển thị thông qua giao diện SensorEventListener: onAccuracyChanged()onSensorChanged(). Hệ thống Android sẽ gọi các phương thức này bất cứ khi nào những điều sau xảy ra:

  • Độ chính xác của cảm biến thay đổi.

    Trong trường hợp này, hệ thống gọi phương thức onAccuracyChanged() để cung cấp cho bạn thông tin tham chiếu đến đối tượng Sensor đã thay đổi cũng như độ chính xác mới của cảm biến. Độ chính xác được biểu thị bằng một trong 4 hằng số trạng thái: SENSOR_STATUS_ACCURACY_LOW, SENSOR_STATUS_ACCURACY_MEDIUM, SENSOR_STATUS_ACCURACY_HIGH hoặc SENSOR_STATUS_UNRELIABLE.

  • Cảm biến báo cáo một giá trị mới.

    Trong trường hợp này, hệ thống sẽ gọi phương thức onSensorChanged(), cung cấp cho bạn một đối tượng SensorEvent. Đối tượng SensorEvent chứa thông tin về dữ liệu cảm biến mới, bao gồm: độ chính xác của dữ liệu, cảm biến đã tạo dữ liệu, dấu thời gian của dữ liệu được tạo và dữ liệu mới mà cảm biến đã ghi lại.

Đoạn mã sau đây cho biết cách sử dụng phương thức onSensorChanged() để theo dõi dữ liệu từ cảm biến ánh sáng. Ví dụ này hiển thị dữ liệu cảm biến thô trong TextView được xác định trong tệp main.xml dưới dạng sensor_data.

Kotlin

class SensorActivity : Activity(), SensorEventListener {
    private lateinit var sensorManager: SensorManager
    private var mLight: Sensor? = null

    public override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.main)

        sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager
        mLight = sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_LIGHT)
    }

    override fun onAccuracyChanged(sensor: Sensor, accuracy: Int) {
        // Do something here if sensor accuracy changes.
    }

    override fun onSensorChanged(event: SensorEvent) {
        // The light sensor returns a single value.
        // Many sensors return 3 values, one for each axis.
        val lux = event.values[0]
        // Do something with this sensor value.
    }

    override fun onResume() {
        super.onResume()
        mLight?.also { light ->
            sensorManager.registerListener(this, light, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL)
        }
    }

    override fun onPause() {
        super.onPause()
        sensorManager.unregisterListener(this)
    }
}

Java

public class SensorActivity extends Activity implements SensorEventListener {
    private SensorManager sensorManager;
    private Sensor mLight;

    @Override
    public final void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);

        sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
        mLight = sensorManager.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();
        sensorManager.registerListener(this, mLight, SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        sensorManager.unregisterListener(this);
    }
}

Trong ví dụ này, độ trễ dữ liệu mặc định (SENSOR_DELAY_NORMAL) được chỉ định khi phương thức registerListener() được gọi. Độ trễ dữ liệu (hay tốc độ lấy mẫu) kiểm soát khoảng thời gian mà các sự kiện cảm biến được gửi đến ứng dụng của bạn thông qua phương thức gọi lại onSensorChanged(). Độ trễ mặc định của dữ liệu phù hợp để theo dõi các thay đổi về hướng màn hình thông thường và sử dụng độ trễ là 200.000 micrô giây. Bạn có thể chỉ định các độ trễ dữ liệu khác, chẳng hạn như SENSOR_DELAY_GAME (độ trễ 20.000 micrô giây), SENSOR_DELAY_UI (độ trễ 60.000 micrô giây) hoặc SENSOR_DELAY_FASTEST (độ trễ 0 micrô giây). Kể từ Android 3.0 (API cấp độ 11), bạn cũng có thể chỉ định độ trễ dưới dạng một giá trị tuyệt đối (tính bằng micrô giây).

Độ trễ mà bạn chỉ định chỉ là độ trễ được đề xuất. Hệ thống Android và các ứng dụng khác có thể thay đổi độ trễ này. Cách tốt nhất là bạn nên chỉ định độ trễ lớn nhất có thể vì hệ thống thường sử dụng độ trễ nhỏ hơn so với độ trễ bạn chỉ định (nghĩa là bạn nên chọn tốc độ lấy mẫu chậm nhất mà vẫn đáp ứng được nhu cầu của ứng dụng). Việc sử dụng độ trễ lớn hơn sẽ làm giảm tải cho bộ xử lý và do đó tốn ít pin hơn.

Không có phương thức công khai nào để xác định tốc độ mà khung cảm biến đang gửi các sự kiện cảm biến đến ứng dụng của bạn; tuy nhiên, bạn có thể sử dụng dấu thời gian được liên kết với từng sự kiện cảm biến để tính tốc độ lấy mẫu trên nhiều sự kiện. Bạn không cần phải thay đổi tốc độ lấy mẫu (độ trễ) sau khi đặt. Nếu cần thay đổi độ trễ vì lý do nào đó, bạn sẽ phải huỷ đăng ký và đăng ký lại trình nghe cảm biến.

Một điều quan trọng cần lưu ý là ví dụ này sử dụng phương thức gọi lại onResume()onPause() để đăng ký và huỷ đăng ký trình nghe sự kiện cảm biến. Tốt nhất là bạn nên luôn tắt những cảm biến không cần thiết, đặc biệt là khi hoạt động bị tạm dừng. Nếu không làm như vậy, pin của bạn có thể tiêu hao chỉ trong vài giờ vì một số cảm biến có yêu cầu pin đáng kể và có thể nhanh chóng làm tiêu hao pin. Hệ thống sẽ không tự động tắt cảm biến khi màn hình tắt.

Xử lý nhiều cấu hình cảm biến

Android không chỉ định cấu hình cảm biến tiêu chuẩn cho các thiết bị, nghĩa là nhà sản xuất thiết bị có thể tích hợp bất kỳ cấu hình cảm biến nào mà họ muốn vào thiết bị chạy Android. Do đó, các thiết bị có thể có nhiều cảm biến với nhiều cấu hình. Nếu ứng dụng của bạn dựa vào một loại cảm biến cụ thể, thì bạn phải đảm bảo cảm biến đó xuất hiện trên thiết bị để ứng dụng có thể chạy thành công.

Bạn có hai lựa chọn để đảm bảo rằng một cảm biến nhất định có mặt trên thiết bị:

  • Phát hiện cảm biến trong thời gian chạy và bật hoặc tắt các tính năng của ứng dụng khi thích hợp.
  • Sử dụng bộ lọc của Google Play để nhắm đến các thiết bị có cấu hình cảm biến cụ thể.

Mỗi lựa chọn được thảo luận trong các phần sau.

Phát hiện cảm biến trong thời gian chạy

Nếu ứng dụng của bạn dùng một loại cảm biến cụ thể nhưng không dựa vào cảm biến đó, thì bạn có thể dùng khung cảm biến để phát hiện cảm biến trong thời gian chạy, sau đó tắt hoặc bật các tính năng của ứng dụng khi phù hợp. Ví dụ: ứng dụng chỉ đường có thể sử dụng cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến GPS và cảm biến trường địa từ để hiển thị nhiệt độ, áp suất khí quyển, vị trí và phương vị la bàn. Nếu thiết bị không có cảm biến áp suất, bạn có thể sử dụng khung cảm biến để phát hiện trường hợp không có cảm biến áp suất trong thời gian chạy, sau đó tắt phần giao diện người dùng của ứng dụng đang hiển thị áp lực. Ví dụ: Mã sau đây sẽ kiểm tra xem có cảm biến áp suất trên thiết bị hay không:

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
...
sensorManager = getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE) as SensorManager

if (sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PRESSURE) != null) {
    // Success! There's a pressure sensor.
} else {
    // Failure! No pressure sensor.
}

Java

private SensorManager sensorManager;
...
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
if (sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_PRESSURE) != null){
    // Success! There's a pressure sensor.
} else {
    // Failure! No pressure sensor.
}

Sử dụng bộ lọc của Google Play để nhắm đến các cấu hình cảm biến cụ thể

Nếu đang phát hành ứng dụng trên Google Play, bạn có thể sử dụng phần tử <uses-feature> trong tệp kê khai để lọc ứng dụng khỏi các thiết bị không có cấu hình cảm biến phù hợp với ứng dụng của bạn. Phần tử <uses-feature> có một số chỉ số mô tả phần cứng cho phép bạn lọc ứng dụng dựa trên sự hiện diện của các cảm biến cụ thể. Các cảm biến bạn có thể liệt kê bao gồm: gia tốc kế, khí áp kế, la bàn (trường địa từ), con quay hồi chuyển, ánh sáng và độ gần. Sau đây là ví dụ về một mục tệp kê khai mẫu giúp lọc các ứng dụng không có gia tốc kế:

<uses-feature android:name="android.hardware.sensor.accelerometer"
              android:required="true" />

Nếu bạn thêm phần tử và mô tả này vào tệp kê khai của ứng dụng, thì người dùng sẽ chỉ thấy ứng dụng của bạn trên Google Play nếu thiết bị của họ có gia tốc kế.

Bạn chỉ nên đặt chỉ số mô tả thành android:required="true" nếu ứng dụng của bạn hoàn toàn dựa vào một cảm biến cụ thể. Nếu ứng dụng của bạn sử dụng cảm biến cho một số chức năng nhưng vẫn chạy mà không cần cảm biến, thì bạn nên liệt kê cảm biến trong phần tử <uses-feature>, nhưng đặt chỉ số mô tả thành android:required="false". Điều này giúp đảm bảo rằng các thiết bị có thể cài đặt ứng dụng của bạn ngay cả khi không có cảm biến cụ thể đó. Đây cũng là một phương pháp hay nhất để quản lý dự án giúp bạn theo dõi các tính năng mà ứng dụng dùng. Xin lưu ý rằng nếu ứng dụng sử dụng một cảm biến cụ thể nhưng vẫn chạy mà không có cảm biến, thì bạn nên phát hiện cảm biến trong thời gian chạy và tắt hoặc bật các tính năng của ứng dụng khi phù hợp.

Hệ toạ độ cảm biến

Nói chung, khung cảm biến sử dụng hệ thống toạ độ 3 trục tiêu chuẩn để thể hiện các giá trị dữ liệu. Đối với hầu hết cảm biến, hệ toạ độ được xác định tương ứng với màn hình của thiết bị khi thiết bị được giữ theo hướng mặc định (xem hình 1). Khi thiết bị được giữ theo hướng mặc định, trục X sẽ nằm ngang và trỏ sang phải, trục Y thẳng đứng và hướng lên trên, còn trục Z trỏ về phía bên ngoài của mặt màn hình. Trong hệ thống này, toạ độ phía sau màn hình có giá trị Z âm. Hệ toạ độ này được các cảm biến sau sử dụng:

Hình 1. Hệ thống toạ độ (so với một thiết bị) mà API Cảm biến sử dụng.

Điểm quan trọng nhất cần hiểu về hệ toạ độ này là các trục không bị hoán đổi khi hướng màn hình của thiết bị thay đổi, nghĩa là hệ toạ độ của cảm biến không bao giờ thay đổi khi thiết bị di chuyển. Hành vi này giống như hành vi của hệ thống toạ độ OpenGL.

Một điểm khác cần hiểu là ứng dụng của bạn không được giả định rằng hướng tự nhiên (mặc định) của thiết bị là hướng dọc. Hướng tự nhiên của nhiều thiết bị máy tính bảng là hướng ngang. Đồng thời, hệ toạ độ cảm biến luôn dựa trên hướng tự nhiên của thiết bị.

Cuối cùng, nếu ứng dụng của bạn khớp dữ liệu cảm biến với màn hình trên màn hình, bạn cần sử dụng phương thức getRotation() để xác định độ xoay màn hình, sau đó sử dụng phương thức remapCoordinateSystem() để liên kết toạ độ cảm biến với toạ độ màn hình. Bạn cần thực hiện việc này ngay cả khi tệp kê khai chỉ định màn hình chỉ hiển thị dọc.

Lưu ý: Một số cảm biến và phương thức sử dụng hệ toạ độ tương ứng với hệ quy chiếu của thế giới (trái ngược với hệ quy chiếu của thiết bị). Các cảm biến và phương thức này sẽ trả về dữ liệu biểu thị chuyển động của thiết bị hoặc vị trí của thiết bị so với trái đất. Để biết thêm thông tin, hãy xem phương thức getOrientation(), phương thức getRotationMatrix(), Cảm biến hướngCảm biến vectơ xoay.

Giới hạn tốc độ cảm biến

Để bảo vệ thông tin có thể có tính nhạy cảm về người dùng, nếu ứng dụng của bạn nhắm đến Android 12 (API cấp 31) trở lên, thì hệ thống sẽ đặt giới hạn về tốc độ làm mới dữ liệu qua một số cảm biến chuyển động và cảm biến vị trí. Dữ liệu này bao gồm các giá trị do gia tốc kế, con quay hồi chuyểncảm biến trường địa từ của thiết bị ghi lại.

Giới hạn tốc độ làm mới phụ thuộc vào cách bạn truy cập vào dữ liệu cảm biến:

  • Nếu bạn gọi phương thức registerListener() để theo dõi các sự kiện cảm biến, thì tốc độ lấy mẫu cảm biến sẽ bị giới hạn ở 200 Hz. Điều này đúng với tất cả các biến thể quá tải của phương thức registerListener().
  • Nếu bạn dùng lớp SensorDirectChannel, thì tốc độ lấy mẫu của cảm biến sẽ bị giới hạn ở RATE_NORMAL, thường là khoảng 50 Hz.

Nếu ứng dụng của bạn cần thu thập dữ liệu cảm biến chuyển động ở tốc độ cao hơn, bạn phải khai báo quyền HIGH_SAMPLING_RATE_SENSORS, như minh hoạ trong đoạn mã sau. Ngược lại, nếu ứng dụng của bạn cố gắng thu thập dữ liệu cảm biến chuyển động ở tốc độ cao hơn mà không khai báo quyền này, thì SecurityException sẽ xảy ra.

AndroidManifest.xml

<manifest ...>
    <uses-permission android:name="android.permission.HIGH_SAMPLING_RATE_SENSORS"/>
    <application ...>
        ...
    </application>
</manifest>

Các phương pháp hay nhất để truy cập và sử dụng cảm biến

Khi bạn thiết kế triển khai cảm biến, hãy nhớ tuân thủ các nguyên tắc được thảo luận trong phần này. Những nguyên tắc này là các phương pháp hay nhất được đề xuất cho bất cứ ai sử dụng khung cảm biến để truy cập vào cảm biến và thu thập dữ liệu cảm biến.

Chỉ thu thập dữ liệu cảm biến ở nền trước

Trên các thiết bị chạy Android 9 (API cấp 28) trở lên, ứng dụng chạy ở chế độ nền có các hạn chế sau:

  • Các cảm biến sử dụng chế độ báo cáo liên tục, chẳng hạn như gia tốc kế và con quay hồi chuyển, sẽ không nhận được sự kiện.
  • Cảm biến sử dụng chế độ báo cáo on-thay đổi hoặc một lần sẽ không nhận được sự kiện.

Do những hạn chế này, bạn nên phát hiện các sự kiện cảm biến khi ứng dụng của bạn đang chạy ở nền trước hoặc khi sử dụng một dịch vụ trên nền trước.

Huỷ đăng ký trình nghe cảm biến

Hãy nhớ huỷ đăng ký trình nghe của một cảm biến sau khi bạn sử dụng xong cảm biến hoặc khi hoạt động của cảm biến tạm dừng. Nếu một trình nghe cảm biến được đăng ký và hoạt động của trình nghe bị tạm dừng, thì cảm biến sẽ tiếp tục thu thập dữ liệu và sử dụng tài nguyên pin trừ phi bạn huỷ đăng ký cảm biến. Mã sau đây cho biết cách sử dụng phương thức onPause() để huỷ đăng ký một trình nghe:

Kotlin

private lateinit var sensorManager: SensorManager
...
override fun onPause() {
    super.onPause()
    sensorManager.unregisterListener(this)
}

Java

private SensorManager sensorManager;
...
@Override
protected void onPause() {
    super.onPause();
    sensorManager.unregisterListener(this);
}

Để biết thêm thông tin, hãy xem unregisterListener(SensorEventListener).

Kiểm thử bằng Trình mô phỏng Android

Trình mô phỏng Android bao gồm một tập hợp các nút điều khiển cảm biến ảo cho phép bạn kiểm thử các cảm biến như gia tốc kế, nhiệt độ môi trường xung quanh, từ kế, khoảng cách gần, ánh sáng, v.v.

Trình mô phỏng sử dụng kết nối với một thiết bị Android đang chạy ứng dụng SdkControllerSensor. Xin lưu ý rằng ứng dụng này chỉ có trên các thiết bị chạy Android 4.0 (API cấp 14) trở lên. (Nếu đang chạy Android 4.0, thiết bị phải cài đặt Bản sửa đổi 2.) Ứng dụng SdkControllerSensor theo dõi các thay đổi trong các cảm biến trên thiết bị và truyền các thay đổi đó đến trình mô phỏng. Sau đó, trình mô phỏng sẽ được chuyển đổi dựa trên các giá trị mới nhận được từ các cảm biến trên thiết bị.

Bạn có thể xem mã nguồn của ứng dụng SdkControllerSensor ở vị trí sau:

$ your-android-sdk-directory/tools/apps/SdkController

Để chuyển dữ liệu giữa thiết bị và trình mô phỏng, hãy làm theo các bước sau:

  1. Kiểm tra để đảm bảo bạn đã bật tính năng gỡ lỗi qua USB trên thiết bị.
  2. Kết nối thiết bị với máy phát triển bằng cáp USB.
  3. Khởi động ứng dụng SdkControllerSensor trên thiết bị.
  4. Trong ứng dụng, hãy chọn những cảm biến mà bạn muốn mô phỏng.
  5. Chạy lệnh adb sau:

  6. $ adb forward tcp:1968 tcp:1968
    
  7. Khởi động trình mô phỏng. Giờ đây, bạn có thể áp dụng các phép biến đổi cho trình mô phỏng bằng cách di chuyển thiết bị.

Lưu ý: Nếu chuyển động bạn thực hiện trên thiết bị thực không làm biến đổi trình mô phỏng, hãy thử chạy lại lệnh adb từ bước 5.

Để biết thêm thông tin, hãy xem Hướng dẫn về Trình mô phỏng Android.

Đừng chặn phương thức onSensorChanged()

Dữ liệu cảm biến có thể thay đổi với tốc độ cao, nghĩa là hệ thống có thể gọi phương thức onSensorChanged(SensorEvent) khá thường xuyên. Tốt nhất là bạn nên làm ít nhất có thể trong phương thức onSensorChanged(SensorEvent) để không chặn phương thức đó. Nếu ứng dụng yêu cầu bạn thực hiện việc lọc dữ liệu hoặc giảm dữ liệu cảm biến, thì bạn nên thực hiện những việc đó bên ngoài phương thức onSensorChanged(SensorEvent).

Tránh sử dụng các phương thức hoặc loại cảm biến không dùng nữa

Một số phương thức và hằng số đã ngừng hoạt động. Cụ thể, loại cảm biến TYPE_ORIENTATION không còn được dùng nữa. Để lấy dữ liệu về hướng, bạn nên sử dụng phương thức getOrientation(). Tương tự, loại cảm biến TYPE_TEMPERATURE không còn được dùng nữa. Thay vào đó, bạn nên sử dụng loại cảm biến TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE trên các thiết bị chạy Android 4.0.

Hãy kiểm tra cảm biến trước khi sử dụng

Luôn xác minh rằng cảm biến tồn tại trên thiết bị trước khi bạn cố gắng thu thập dữ liệu từ thiết bị. Đừng cho rằng một cảm biến tồn tại chỉ vì đó là cảm biến được sử dụng thường xuyên. Nhà sản xuất thiết bị không bắt buộc phải cung cấp bất kỳ cảm biến cụ thể nào trong thiết bị của họ.

Chọn độ trễ của cảm biến một cách cẩn thận

Khi đăng ký cảm biến bằng phương thức registerListener(), hãy nhớ chọn tốc độ phân phối phù hợp với ứng dụng hoặc trường hợp sử dụng của bạn. Cảm biến có thể cung cấp dữ liệu với tốc độ rất cao. Việc cho phép hệ thống gửi dữ liệu bổ sung mà bạn không cần làm lãng phí tài nguyên hệ thống cũng như sử dụng pin.