نظرة عامة على أجهزة الاستشعار

تحتوي معظم أجهزة Android على مستشعرات مدمجة تقيس الحركة والاتجاه والظروف البيئية المختلفة. يمكن لهذه المستشعرات تقديم بيانات أولية بدقة عالية، وهي مفيدة إذا كنت تريد تتبُّع حركة الجهاز أو تحديد موقعه الثلاثي الأبعاد، أو إذا كنت تريد تتبُّع التغييرات في البيئة المحيطة بالجهاز. على سبيل المثال، قد تتتبّع إحدى الألعاب القراءات من مستشعر الجاذبية في الجهاز لاستنتاج إيماءات وحركات معقّدة للمستخدم، مثل الإمالة أو الاهتزاز أو الدوران أو التأرجح. وبالمثل، قد يستخدم تطبيق الطقس جهاز استشعار درجة الحرارة وجهاز استشعار الرطوبة في الجهاز لحساب نقطة الندى والإبلاغ عنها، أو قد يستخدم تطبيق السفر جهاز استشعار المجال المغناطيسي الأرضي ومقياس التسارع للإبلاغ عن اتجاه البوصلة.

تتيح منصة Android ثلاث فئات واسعة من أجهزة الاستشعار:

• مستشعرات الحركة

  تقيس أجهزة الاستشعار هذه قوى التسارع وقوى الدوران على طول ثلاثة محاور. وتشمل هذه الفئة مقاييس التسارع ومقاييس الجاذبية والجيروسكوبات ومقاييس متجهات الدوران.

• أجهزة الاستشعار البيئية

  وتقيس هذه المستشعرات معلَمات بيئية مختلفة، مثل درجة حرارة الهواء المحيط والضغط والإضاءة والرطوبة. وتشمل هذه الفئة مقاييس الضغط الجوي ومقاييس الضوء ومقاييس الحرارة.

• أجهزة استشعار الموضع

  تقيس أدوات الاستشعار هذه الموقع الجغرافي للجهاز. تشمل هذه الفئة مستشعرات الاتجاه ومقاييس المغناطيسية.

يمكنك الوصول إلى أدوات الاستشعار المتوفّرة على الجهاز والحصول على بيانات أدوات الاستشعار الأولية باستخدام إطار عمل أدوات الاستشعار في Android. يوفر إطار عمل المستشعر العديد من الفئات والواجهات التي تساعدك في تنفيذ مجموعة متنوعة من المهام المتعلقة بالمستشعر. على سبيل المثال، يمكنك استخدام إطار عمل أجهزة الاستشعار لإجراء ما يلي:

• تحديد المستشعرات المتوفّرة على الجهاز
• تحديد إمكانات جهاز استشعار فردي، مثل الحد الأقصى للنطاق والشركة المصنّعة ومتطلبات الطاقة والدقة
• الحصول على بيانات أجهزة الاستشعار الأولية وتحديد الحدّ الأدنى لمعدّل الحصول على بيانات أجهزة الاستشعار
• تسجيل أدوات معالجة أحداث أجهزة الاستشعار وإلغاء تسجيلها لتتبُّع التغييرات في أجهزة الاستشعار

يقدّم هذا الموضوع نظرة عامة على أجهزة الاستشعار المتوفّرة على منصة Android. ويقدّم أيضًا مقدّمة عن إطار عمل أداة الاستشعار.

مقدمة حول أجهزة الاستشعار

يتيح لك إطار عمل أجهزة الاستشعار في Android الوصول إلى العديد من أنواع أجهزة الاستشعار. بعض هذه المستشعرات يعتمد على الأجهزة وبعضها الآخر على البرامج. أدوات الاستشعار المستندة إلى الأجهزة هي مكونات مادية مدمجة في هاتف أو جهاز لوحي. وتستمد هذه الأجهزة بياناتها من خلال قياس خصائص بيئية معيّنة بشكل مباشر، مثل التسارع أو قوة المجال المغناطيسي الأرضي أو التغيير الزاوي. أما أدوات الاستشعار المستندة إلى البرامج، فهي ليست أجهزة مادية، على الرغم من أنّها تحاكي أدوات الاستشعار المستندة إلى الأجهزة. تستمد أجهزة الاستشعار المستندة إلى البرامج بياناتها من جهاز استشعار واحد أو أكثر من أجهزة الاستشعار المستندة إلى الأجهزة، ويُطلق عليها أحيانًا اسم أجهزة الاستشعار الافتراضية أو أجهزة الاستشعار الاصطناعية. جهاز استشعار التسارع الخطي وجهاز استشعار الجاذبية هما مثالان على أجهزة الاستشعار المستندة إلى البرامج. يلخّص الجدول 1 أجهزة الاستشعار المتوافقة مع نظام Android الأساسي.

لا تتضمّن سوى بعض أجهزة Android كل أنواع أدوات الاستشعار. على سبيل المثال، تتضمّن معظم الأجهزة الجوّالة والأجهزة اللوحية مقياس تسارع ومقياس مغناطيسية، ولكن عددًا أقل من الأجهزة يتضمّن مقياس ضغط جوي أو مقياس حرارة. يمكن أن يتضمّن الجهاز أيضًا أكثر من مستشعر واحد من نوع معيّن. على سبيل المثال، يمكن أن يحتوي الجهاز على جهازَي استشعار للجاذبية، ولكل منهما نطاق مختلف.

الجدول 1. أنواع المستشعرات المتوافقة مع نظام Android الأساسي

إطار عمل المستشعرات

يمكنك الوصول إلى أدوات الاستشعار هذه والحصول على بيانات الاستشعار الأولية باستخدام إطار عمل أدوات الاستشعار في Android. يشكّل إطار عمل المستشعر جزءًا من حزمة android.hardware ويتضمّن الفئات والواجهات التالية:

SensorManager

يمكنك استخدام هذه الفئة لإنشاء مثيل لخدمة المستشعر. يوفر هذا الصف طرقًا مختلفة للوصول إلى أدوات الاستشعار وإدراجها، وتسجيل أدوات معالجة أحداث أدوات الاستشعار وإلغاء تسجيلها، والحصول على معلومات الاتجاه. يوفر هذا الصف أيضًا العديد من ثوابت أجهزة الاستشعار التي تُستخدَم لتحديد دقة أجهزة الاستشعار، وضبط معدلات جمع البيانات، ومعايرة أجهزة الاستشعار.

Sensor

يمكنك استخدام هذه الفئة لإنشاء مثيل لجهاز استشعار معيّن. يوفر هذا الصف طرقًا مختلفة تتيح لك تحديد إمكانات جهاز الاستشعار.

SensorEvent

يستخدم النظام هذه الفئة لإنشاء عنصر حدث مستشعر، يوفّر معلومات حول حدث مستشعر. يتضمّن عنصر حدث جهاز الاستشعار المعلومات التالية: بيانات جهاز الاستشعار الأولية ونوع جهاز الاستشعار الذي أنشأ الحدث ودقة البيانات والطابع الزمني للحدث.

SensorEventListener

يمكنك استخدام هذه الواجهة لإنشاء طريقتَي ردّ اتصال تتلقّيان الإشعارات (أحداث المستشعر) عند تغيُّر قيم المستشعر أو دقته.

في التطبيق العادي، يمكنك استخدام واجهات برمجة التطبيقات المرتبطة بأجهزة الاستشعار لتنفيذ مهمتَين أساسيتَين:

• تحديد أدوات الاستشعار وإمكاناتها

  تكون عملية تحديد أدوات الاستشعار وإمكانياتها في وقت التشغيل مفيدة إذا كان تطبيقك يتضمّن ميزات تعتمد على أنواع أو إمكانيات معيّنة لأدوات الاستشعار. على سبيل المثال، قد تحتاج إلى تحديد جميع أجهزة الاستشعار المتوفّرة على جهاز وإيقاف أي ميزات في التطبيق تعتمد على أجهزة استشعار غير متوفّرة. وبالمثل، قد تحتاج إلى تحديد جميع أدوات الاستشعار من نوع معيّن حتى تتمكّن من اختيار تنفيذ أداة الاستشعار الذي يحقّق أفضل أداء لتطبيقك.

• مراقبة أحداث المستشعر

  تتيح لك مراقبة أحداث أجهزة الاستشعار الحصول على بيانات أجهزة الاستشعار الأولية. يحدث حدث المستشعر في كل مرة يرصد فيها المستشعر تغييرًا في المَعلمات التي يقيسها. يوفّر لك حدث المستشعر أربع معلومات: اسم المستشعر الذي أدّى إلى تشغيل الحدث، والطابع الزمني للحدث، ودقة الحدث، وبيانات المستشعر الأولية التي أدّت إلى تشغيل الحدث.

توفُّر أداة الاستشعار

مع أنّ مدى توفّر المستشعرات يختلف من جهاز إلى آخر، يمكن أن يختلف أيضًا بين إصدارات Android. ويرجع ذلك إلى أنّ مستشعرات Android تم طرحها على مدار عدة إصدارات من النظام الأساسي. على سبيل المثال، تم طرح العديد من أدوات الاستشعار في الإصدار 1.5 من نظام التشغيل Android (المستوى 3 من واجهة برمجة التطبيقات)، ولكن لم يتم تنفيذ بعضها ولم تكن متاحة للاستخدام إلا في الإصدار 2.3 من نظام التشغيل Android (المستوى 9 من واجهة برمجة التطبيقات). وبالمثل، تم طرح العديد من المستشعرات في الإصدار 2.3 من نظام التشغيل Android (المستوى 9 من واجهة برمجة التطبيقات) والإصدار 4.0 من نظام التشغيل Android (المستوى 14 من واجهة برمجة التطبيقات). تم إيقاف مستشعِرَين نهائيًا واستبدالهما بمستشعِرات أحدث وأفضل.

يلخّص الجدول 2 مدى توفّر كل جهاز استشعار على أساس كل نظام أساسي. تم إدراج أربع منصات فقط لأنّها المنصات التي تم فيها إجراء تغييرات على المستشعر. تظل أدوات الاستشعار التي تم إدراجها على أنّها متوقّفة نهائيًا متاحة على الأنظمة الأساسية اللاحقة (شريطة توفّر أداة الاستشعار على الجهاز)، وهو ما يتوافق مع سياسة التوافق مع الإصدارات الأحدث في Android.

الجدول 2. توفُّر أجهزة الاستشعار حسب المنصة

¹ تمت إضافة نوع المستشعر هذا في Android 1.5 (المستوى 3 من واجهة برمجة التطبيقات)، ولم يكن متاحًا للاستخدام إلا في Android 2.3 (المستوى 9 من واجهة برمجة التطبيقات).

² تتوفّر أداة الاستشعار هذه، ولكن تم إيقافها نهائيًا.

تحديد أجهزة الاستشعار وإمكاناتها

يوفّر إطار عمل المستشعرات في Android عدة طرق تسهّل عليك تحديد المستشعرات المتوفّرة على الجهاز في وقت التشغيل. توفّر واجهة برمجة التطبيقات أيضًا طرقًا تتيح لك تحديد إمكانات كل جهاز استشعار، مثل الحد الأقصى لنطاقه ودقته ومتطلبات الطاقة.

لتحديد المستشعرات المتوفّرة على جهاز، عليك أولاً الحصول على مرجع لخدمة المستشعر. لإجراء ذلك، عليك إنشاء مثيل للفئة SensorManager من خلال استدعاء الطريقة getSystemService() وتمرير الوسيطة SENSOR_SERVICE. مثلاً:

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

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

بعد ذلك، يمكنك الحصول على قائمة بكل أداة استشعار على الجهاز من خلال استدعاء الطريقة getSensorList() واستخدام الثابت TYPE_ALL. مثلاً:

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

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

إذا أردت إدراج جميع أجهزة الاستشعار من نوع معيّن، يمكنك استخدام ثابت آخر بدلاً من TYPE_ALL، مثل TYPE_GYROSCOPE أو TYPE_LINEAR_ACCELERATION أو TYPE_GRAVITY.

يمكنك أيضًا تحديد ما إذا كان نوع معيّن من أدوات الاستشعار متوفّرًا على جهاز باستخدام طريقة getDefaultSensor() وتمرير ثابت النوع لأداة استشعار معيّنة. إذا كان الجهاز يتضمّن أكثر من مستشعر واحد من نوع معيّن، يجب تحديد أحد المستشعرات كمستشعر تلقائي. إذا لم يكن هناك جهاز استشعار تلقائي لنوع معيّن من أجهزة الاستشعار، سيعرض طلب الطريقة القيمة null، ما يعني أنّ الجهاز لا يتضمّن هذا النوع من أجهزة الاستشعار. على سبيل المثال، يتحقّق الرمز التالي ممّا إذا كان هناك مقياس مغناطيسي على الجهاز:

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.
}

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.
}

ملاحظة: لا يطلب نظام التشغيل Android من الشركات المصنّعة للأجهزة تضمين أي أنواع معيّنة من أجهزة الاستشعار في أجهزتها التي تعمل بنظام التشغيل Android، لذا يمكن أن تتضمّن الأجهزة مجموعة كبيرة من إعدادات أجهزة الاستشعار.

بالإضافة إلى إدراج أجهزة الاستشعار المتوفّرة على الجهاز، يمكنك استخدام الطرق العامة للفئة Sensor لتحديد إمكانات وسمات أجهزة الاستشعار الفردية. ويكون ذلك مفيدًا إذا أردت أن يتصرف تطبيقك بشكل مختلف استنادًا إلى أدوات الاستشعار أو إمكانات أدوات الاستشعار المتوفّرة على الجهاز. على سبيل المثال، يمكنك استخدام الطريقتَين getResolution() وgetMaximumRange() للحصول على دقة المستشعر والمدى الأقصى للقياس. يمكنك أيضًا استخدام طريقة getPower() للحصول على متطلبات الطاقة الخاصة بأحد أجهزة الاستشعار.

هناك طريقتان عامّتان مفيدتان بشكل خاص إذا كنت تريد تحسين تطبيقك ليتوافق مع أجهزة الاستشعار المختلفة الخاصة بمصنّعين مختلفين أو الإصدارات المختلفة من أجهزة الاستشعار. على سبيل المثال، إذا كان تطبيقك يحتاج إلى تتبُّع إيماءات المستخدم، مثل الإمالة والاهتزاز، يمكنك إنشاء مجموعة من قواعد فلترة البيانات وعمليات التحسين للأجهزة الأحدث التي تتضمّن مستشعر جاذبية خاصًا ببائع معيّن، ومجموعة أخرى من قواعد فلترة البيانات وعمليات التحسين للأجهزة التي لا تتضمّن مستشعر جاذبية وتتضمّن مقياس تسارع فقط. يوضّح نموذج الرمز البرمجي التالي كيفية استخدام الطريقتَين getVendor() وgetVersion() لتنفيذ ذلك. في هذا المثال، نبحث عن مستشعر جاذبية يدرج Google LLC كمورّد ويحمل رقم الإصدار 3. إذا لم يكن جهاز الاستشعار هذا متوفّرًا على الجهاز، نحاول استخدام مقياس التسارع.

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
    }
}

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.
    }
}

هناك طريقة أخرى مفيدة وهي طريقة getMinDelay() التي تعرض الحد الأدنى للفاصل الزمني (بالميكروثانية) الذي يمكن أن يستخدمه المستشعر لاستشعار البيانات. أي جهاز استشعار يعرض قيمة غير صفرية للطريقة getMinDelay() هو جهاز استشعار للبث. تستشعر أجهزة الاستشعار التي تبث البيانات البيانات على فترات منتظمة، وقد تم طرحها في Android 2.3 (المستوى 9 من واجهة برمجة التطبيقات). إذا عرض أحد أجهزة الاستشعار القيمة صفر عند استدعاء الطريقة getMinDelay()، يعني ذلك أنّ جهاز الاستشعار ليس جهاز استشعار بث لأنّه لا يعرض البيانات إلا عند حدوث تغيير في المَعلمات التي يستشعرها.

تكون الطريقة getMinDelay() مفيدة لأنّها تتيح لك تحديد الحد الأقصى لمعدّل اكتساب أداة الاستشعار للبيانات. إذا كانت بعض الميزات في تطبيقك تتطلّب معدّلات عالية لاكتساب البيانات أو مستشعر بث، يمكنك استخدام هذه الطريقة لتحديد ما إذا كان المستشعر يستوفي هذه المتطلبات، ثم تفعيل الميزات ذات الصلة أو إيقافها في تطبيقك وفقًا لذلك.

تنبيه: إنّ الحد الأقصى لمعدّل اكتساب البيانات لجهاز الاستشعار ليس بالضرورة هو المعدّل الذي يقدّم به إطار عمل أجهزة الاستشعار بيانات أجهزة الاستشعار إلى تطبيقك. يُبلغ إطار عمل أجهزة الاستشعار عن البيانات من خلال أحداث أجهزة الاستشعار، وتؤثر عدة عوامل في معدل تلقّي تطبيقك لأحداث أجهزة الاستشعار. لمزيد من المعلومات، يُرجى الاطّلاع على مراقبة أحداث أجهزة الاستشعار.

مراقبة أحداث أجهزة الاستشعار

لمراقبة بيانات المستشعر الأولية، عليك تنفيذ طريقتَي ردّ اتصال يتم عرضهما من خلال واجهة SensorEventListener: onAccuracyChanged() وonSensorChanged(). يستدعي نظام التشغيل Android هذه الطرق عند حدوث أي مما يلي:

• تغيُّر دقة المستشعر:

  في هذه الحالة، يستدعي النظام الطريقة onAccuracyChanged()، ويقدّم لك مرجعًا إلى العنصر Sensor الذي تم تغييره ودقة المستشعر الجديدة. يتم تمثيل الدقة بواحد من ثوابت الحالة الأربعة التالية: SENSOR_STATUS_ACCURACY_LOW أو SENSOR_STATUS_ACCURACY_MEDIUM أو SENSOR_STATUS_ACCURACY_HIGH أو SENSOR_STATUS_UNRELIABLE.

• يرسل جهاز الاستشعار قيمة جديدة.

  في هذه الحالة، يستدعي النظام الطريقة onSensorChanged()، ويقدّم لك العنصر SensorEvent. يحتوي كائن SensorEvent على معلومات حول بيانات المستشعر الجديدة، بما في ذلك دقة البيانات والمستشعر الذي أنشأ البيانات والطابع الزمني الذي تم إنشاء البيانات فيه والبيانات الجديدة التي سجّلها المستشعر.

يوضّح الرمز البرمجي التالي كيفية استخدام طريقة onSensorChanged() لتتبُّع البيانات من جهاز استشعار الضوء. يعرض هذا المثال بيانات المستشعر الأولية في TextView المحدّد في ملف main.xml باسم sensor_data.

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)
    }
}

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);
    }
}

في هذا المثال، يتم تحديد مهلة البيانات التلقائية (SENSOR_DELAY_NORMAL) عند استدعاء الطريقة registerListener(). تتحكّم مهلة البيانات (أو معدّل أخذ العيّنات) في الفترة الزمنية التي يتم خلالها إرسال أحداث المستشعر إلى تطبيقك من خلال طريقة معاودة الاتصال onSensorChanged(). يكون تأخير البيانات التلقائي مناسبًا لتتبُّع التغييرات النموذجية في اتجاه الشاشة، ويستخدم تأخيرًا يبلغ 200,000 ميكروثانية. يمكنك تحديد تأخيرات أخرى للبيانات، مثل SENSOR_DELAY_GAME (تأخير بمقدار 20,000 ميكروثانية) أو SENSOR_DELAY_UI (تأخير بمقدار 60,000 ميكروثانية) أو SENSOR_DELAY_FASTEST (تأخير بمقدار 0 ميكروثانية). بدءًا من الإصدار 3.0 من نظام التشغيل Android (المستوى 11 من واجهة برمجة التطبيقات)، يمكنك أيضًا تحديد التأخير كقيمة مطلقة (بالميكروثانية).

المهلة التي تحدّدها هي مهلة مقترَحة فقط. يمكن لنظام التشغيل Android والتطبيقات الأخرى تغيير هذا التأخير. كأفضل ممارسة، عليك تحديد أكبر فترة تأخير ممكنة لأنّ النظام عادةً ما يستخدم فترة تأخير أقصر من تلك التي تحدّدها (أي عليك اختيار أبطأ معدّل أخذ عيّنات يلبّي احتياجات تطبيقك). يؤدي استخدام تأخير أطول إلى تقليل الحمل على المعالج، وبالتالي استهلاك طاقة أقل.

لا تتوفّر طريقة عامة لتحديد معدّل إرسال إطار عمل المستشعر لأحداث المستشعر إلى تطبيقك، ولكن يمكنك استخدام الطوابع الزمنية المرتبطة بكل حدث من أحداث المستشعر لاحتساب معدّل أخذ العيّنات على مدار عدّة أحداث. لن تحتاج إلى تغيير معدّل أخذ العيّنات (التأخير) بعد ضبطه. إذا كنت بحاجة إلى تغيير فترة التأخير لسبب ما، عليك إلغاء تسجيل أداة معالجة بيانات المستشعر وإعادة تسجيلها.

من المهم أيضًا ملاحظة أنّ هذا المثال يستخدم طريقتَي معاودة الاتصال onResume() وonPause() لتسجيل مستمع أحداث المستشعر وإلغاء تسجيله. من أفضل الممارسات إيقاف المستشعرات التي لا تحتاج إليها، خاصةً عندما يكون نشاطك متوقفًا مؤقتًا. وعدم إجراء ذلك قد يؤدي إلى استنزاف البطارية في غضون بضع ساعات فقط لأنّ بعض أجهزة الاستشعار تتطلّب طاقة كبيرة ويمكن أن تستهلك طاقة البطارية بسرعة. لن يوقف النظام المستشعرات تلقائيًا عند إيقاف الشاشة.

التعامل مع إعدادات أجهزة الاستشعار المختلفة

لا يحدّد نظام التشغيل Android إعدادات موحّدة لأجهزة الاستشعار في الأجهزة، ما يعني أنّه يمكن لمصنّعي الأجهزة تضمين أي إعدادات لأجهزة الاستشعار يريدونها في أجهزتهم التي تعمل بنظام التشغيل Android. ونتيجةً لذلك، يمكن أن تتضمّن الأجهزة مجموعة متنوّعة من أجهزة الاستشعار في مجموعة كبيرة من الإعدادات. إذا كان تطبيقك يعتمد على نوع معيّن من أدوات الاستشعار، عليك التأكّد من توفّر أداة الاستشعار على الجهاز حتى يتمكّن تطبيقك من العمل بنجاح.

يتوفّر لك خياران للتأكّد من توفّر أداة استشعار معيّنة على الجهاز:

• رصد المستشعرات في وقت التشغيل وتفعيل ميزات التطبيق أو إيقافها حسب الاقتضاء
• استخدِم فلاتر Google Play لاستهداف الأجهزة التي تتضمّن إعدادات مستشعر معيّنة.

ويتم تناول كل خيار في الأقسام التالية.

رصد أدوات الاستشعار في وقت التشغيل

إذا كان تطبيقك يستخدم نوعًا معيّنًا من أدوات الاستشعار، ولكنّه لا يعتمد عليه، يمكنك استخدام إطار عمل أدوات الاستشعار لرصد أداة الاستشعار في وقت التشغيل، ثم إيقاف ميزات التطبيق أو تفعيلها حسب الاقتضاء. على سبيل المثال، قد يستخدم تطبيق الملاحة أداة استشعار درجة الحرارة وأداة استشعار الضغط الجوي وأداة استشعار نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأداة استشعار المجال المغناطيسي الأرضي لعرض درجة الحرارة والضغط الجوي والموقع الجغرافي واتجاه البوصلة. إذا لم يكن الجهاز مزوّدًا بجهاز استشعار للضغط، يمكنك استخدام إطار عمل أجهزة الاستشعار لرصد عدم توفّر جهاز استشعار الضغط في وقت التشغيل، ثم إيقاف جزء واجهة المستخدم للتطبيق الذي يعرض الضغط. على سبيل المثال، يتحقّق الرمز التالي مما إذا كان هناك مستشعر ضغط على الجهاز:

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.
}

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.
}

استخدام فلاتر Google Play لاستهداف إعدادات محدّدة لأجهزة الاستشعار

إذا كنت تنشر تطبيقك على Google Play، يمكنك استخدام العنصر <uses-feature> في ملف البيان لتصفية تطبيقك من الأجهزة التي لا تتضمّن إعدادات المستشعر المناسبة لتطبيقك. يحتوي العنصر <uses-feature> على العديد من أوصاف الأجهزة التي تتيح لك فلترة التطبيقات استنادًا إلى توفّر أجهزة استشعار معيّنة. تشمل أدوات الاستشعار التي يمكنك إدراجها ما يلي: مقياس التسارع ومقياس الضغط الجوي والبوصلة (المجال المغناطيسي الأرضي) والجيروسكوب والضوء والقرب. في ما يلي مثال على إدخال في ملف البيان يفلتر التطبيقات التي لا تتضمّن مقياس تسارع:

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

في حال إضافة هذا العنصر والوصف إلى ملف البيان الخاص بتطبيقك، لن يظهر تطبيقك للمستخدمين على Google Play إلا إذا كان جهازهم مزوّدًا بمقياس تسارع.

يجب ضبط الواصف على android:required="true" فقط إذا كان تطبيقك يعتمد بشكل كامل على مستشعر معيّن. إذا كان تطبيقك يستخدم أداة استشعار لتنفيذ بعض الوظائف، ولكنّه يظل يعمل بدونها، يجب إدراج أداة الاستشعار في العنصر <uses-feature>، ولكن يجب ضبط الواصف على android:required="false". يساعد ذلك في ضمان إمكانية تثبيت تطبيقك على الأجهزة حتى إذا لم تتضمّن جهاز الاستشعار المحدّد. وهذه أيضًا إحدى أفضل ممارسات إدارة المشروعات التي تساعدك في تتبُّع الميزات التي يستخدمها تطبيقك. يُرجى العِلم أنّه إذا كان تطبيقك يستخدم جهاز استشعار معيّنًا، ولكنّه يظل يعمل بدون هذا الجهاز، عليك رصد جهاز الاستشعار في وقت التشغيل وإيقاف ميزات التطبيق أو تفعيلها حسب الاقتضاء.

نظام إحداثيات أداة الاستشعار

بشكل عام، يستخدم إطار عمل المستشعر نظام إحداثيات ثلاثي المحاور قياسيًا للتعبير عن قيم البيانات. بالنسبة إلى معظم أجهزة الاستشعار، يتم تحديد نظام الإحداثيات بالنسبة إلى شاشة الجهاز عندما يكون الجهاز في وضعه التلقائي (راجِع الشكل 1). عندما يتم حمل الجهاز في اتجاهه التلقائي، يكون المحور X أفقيًا ويتجه إلى اليمين، والمحور Y عموديًا ويتجه إلى الأعلى، والمحور Z يتجه نحو خارج وجه الشاشة. في هذا النظام، تكون إحداثيات العناصر خلف الشاشة ذات قيم Z سالبة. يتم استخدام نظام الإحداثيات هذا من خلال المستشعرات التالية:

الشكل 1. نظام الإحداثيات (بالنسبة إلى الجهاز) الذي تستخدمه واجهة برمجة التطبيقات Sensor.

• مستشعر التسارع
• مستشعر الجاذبية
• الجيروسكوب
• مستشعر التسارع الخطي
• مستشعر المجال المغناطيسي الأرضي

النقطة الأهم التي يجب فهمها بشأن نظام الإحداثيات هذا هي أنّه لا يتم تبديل المحاور عند تغيير اتجاه شاشة الجهاز، أي أنّ نظام إحداثيات المستشعر لا يتغيّر أبدًا أثناء تحرّك الجهاز. هذا السلوك هو نفسه سلوك نظام الإحداثيات OpenGL.

نقطة أخرى يجب فهمها وهي أنّه يجب ألا يفترض تطبيقك أنّ الاتجاه الطبيعي (الافتراضي) للجهاز هو الوضع العمودي. إنّ الاتجاه الطبيعي للعديد من الأجهزة اللوحية هو الوضع الأفقي. ويستند نظام إحداثيات أجهزة الاستشعار دائمًا إلى الاتجاه الطبيعي للجهاز.

أخيرًا، إذا كان تطبيقك يطابق بيانات المستشعر مع العرض على الشاشة، عليك استخدام طريقة getRotation() لتحديد دوران الشاشة، ثم استخدام طريقة remapCoordinateSystem() لربط إحداثيات المستشعر بإحداثيات الشاشة. عليك إجراء ذلك حتى إذا كان ملف البيان يحدّد عرض التطبيق في الوضع العمودي فقط.

ملاحظة: تستخدم بعض المستشعرات والطرق نظام إحداثيات نسبيًا إلى إطار مرجعي عالمي (بدلاً من الإطار المرجعي للجهاز). تعرض أدوات الاستشعار والأساليب هذه بيانات تمثّل حركة الجهاز أو موضعه بالنسبة إلى الأرض. لمزيد من المعلومات، راجِع طريقة getOrientation() وطريقة getRotationMatrix() ومستشعر تحديد الاتجاه ومستشعر متجه الدوران.

الحدّ الأقصى لمعدّل استخدام المستشعرات

لحماية المعلومات الحسّاسة المحتملة عن المستخدمين، إذا كان تطبيقك يستهدف الإصدار Android 12 (المستوى 31 من واجهة برمجة التطبيقات) أو الإصدارات الأحدث، يفرض النظام حدًا على معدّل إعادة تحميل البيانات من بعض مستشعرات الحركة ومستشعرات تحديد الموقع الجغرافي. وتشمل هذه البيانات القيم التي يسجّلها مقياس التسارع والجيروسكوب ومستشعر المجال المغناطيسي الأرضي في الجهاز.

يعتمد الحدّ الأقصى لمعدّل إعادة التحميل على طريقة وصولك إلى بيانات أجهزة الاستشعار:

• إذا استدعيت الطريقة registerListener() لمراقبة أحداث أجهزة الاستشعار، سيتم حصر معدّل أخذ عيّنات أجهزة الاستشعار عند 200 هرتز. وينطبق ذلك على جميع الصيغ المحمّلة بشكل زائد من الطريقة registerListener().
• في حال استخدام فئة SensorDirectChannel، يقتصر معدّل أخذ عيّنات المستشعر على RATE_NORMAL، وهو عادةً حوالي 50 هرتز.

إذا كان تطبيقك يحتاج إلى جمع بيانات مستشعر الحركة بمعدّل أعلى، عليك الإفصاح عن إذن HIGH_SAMPLING_RATE_SENSORS، كما هو موضّح في مقتطف الرمز التالي. في حال حاول تطبيقك جمع بيانات مستشعر الحركة بمعدّل أعلى بدون الإفصاح عن هذا الإذن، سيحدث SecurityException.

AndroidManifest.xml

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

أفضل الممارسات المتعلّقة بالوصول إلى أجهزة الاستشعار واستخدامها

أثناء تصميم عملية تنفيذ المستشعر، احرص على اتّباع الإرشادات الموضّحة في هذا القسم. هذه الإرشادات هي أفضل الممارسات المقترَحة لأي شخص يستخدم إطار عمل أدوات الاستشعار للوصول إلى أدوات الاستشعار والحصول على بياناتها.

جمع بيانات أجهزة الاستشعار في المقدّمة فقط

على الأجهزة التي تعمل بالإصدار 9 من نظام التشغيل Android (المستوى 28 من واجهة برمجة التطبيقات) أو الإصدارات الأحدث، تخضع التطبيقات التي تعمل في الخلفية للقيود التالية:

• لا تتلقّى أدوات الاستشعار التي تستخدم وضع الإبلاغ المستمر، مثل مقاييس التسارع والجيروسكوبات، أي أحداث.
• لا تتلقّى أجهزة الاستشعار التي تستخدم وضعي إعداد التقارير عند التغيير أو مرة واحدة أي أحداث.

في ضوء هذه القيود، من الأفضل رصد أحداث أجهزة الاستشعار عندما يكون تطبيقك في المقدّمة أو كجزء من خدمة تعمل في المقدّمة.

إلغاء تسجيل أدوات معالجة بيانات أجهزة الاستشعار

احرِص على إلغاء تسجيل أداة معالجة بيانات أداة الاستشعار عند الانتهاء من استخدام أداة الاستشعار أو عند إيقاف نشاط أداة الاستشعار مؤقتًا. في حال تسجيل أداة استماع لأحد المستشعرات وإيقاف نشاطها مؤقتًا، سيواصل المستشعر جمع البيانات واستخدام موارد البطارية ما لم يتم إلغاء تسجيله. يوضّح الرمز التالي كيفية استخدام طريقة onPause() لإلغاء تسجيل معالج:

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

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

لمزيد من المعلومات، يُرجى الاطّلاع على unregisterListener(SensorEventListener).

الاختبار باستخدام "محاكي Android"

يتضمّن "محاكي Android" مجموعة من عناصر التحكّم في أجهزة الاستشعار الافتراضية التي تتيح لك اختبار أجهزة الاستشعار، مثل مقياس التسارع ودرجة الحرارة المحيطة ومقياس المغناطيسية ومقياس التقارب ومقياس الضوء وغيرها.

يستخدم المحاكي اتصالاً بجهاز Android مثبَّت عليه تطبيق SdkControllerSensor، علمًا بأنّ هذا التطبيق متاح فقط على الأجهزة التي تعمل بالإصدار 4.0 من نظام التشغيل Android (المستوى 14 من واجهة برمجة التطبيقات) أو الإصدارات الأحدث. (إذا كان الجهاز يعمل بالإصدار 4.0 من نظام التشغيل Android، يجب أن يكون الإصدار 2 مثبّتًا عليه). يراقب تطبيق SdkControllerSensor التغييرات في أجهزة الاستشعار على الجهاز وينقلها إلى المحاكي. يتم بعد ذلك تحويل المحاكي استنادًا إلى القيم الجديدة التي يتلقّاها من المستشعرات على جهازك.

يمكنك الاطّلاع على رمز المصدر لتطبيق SdkControllerSensor في الموقع الجغرافي التالي:

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

لنقل البيانات بين جهازك والمحاكي، اتّبِع الخطوات التالية:

1. تأكَّد من تفعيل تصحيح الأخطاء عبر USB على جهازك.
2. وصِّل جهازك بجهاز التطوير باستخدام كابل USB.
3. ابدأ تشغيل تطبيق SdkControllerSensor على جهازك.
4. في التطبيق، اختَر أجهزة الاستشعار التي تريد محاكاتها.

5. نفِّذ أمر adb التالي:

$ adb forward tcp:1968 tcp:1968

6. ابدأ تشغيل المحاكي. من المفترض أن تتمكّن الآن من تطبيق عمليات تحويل على المحاكي من خلال تحريك جهازك.

ملاحظة: إذا لم تؤدِّ الحركات التي تجريها على جهازك الفعلي إلى تحويل المحاكي، حاوِل تنفيذ الأمر adb من الخطوة 5 مرة أخرى.

لمزيد من المعلومات، يمكنك الاطّلاع على دليل محاكي Android.

عدم حظر طريقة onSensorChanged()

يمكن أن تتغيّر بيانات أجهزة الاستشعار بمعدّل مرتفع، ما يعني أنّ النظام قد يستدعي طريقة onSensorChanged(SensorEvent) بشكل متكرّر. كأفضل ممارسة، يجب تنفيذ أقل قدر ممكن من العمليات داخل طريقة onSensorChanged(SensorEvent) لتجنُّب حظرها. إذا كان تطبيقك يتطلّب منك فلترة البيانات أو تقليل بيانات أجهزة الاستشعار، عليك تنفيذ هذه العملية خارج طريقة onSensorChanged(SensorEvent).

تجنُّب استخدام الطرق أو أنواع أجهزة الاستشعار المتوقّفة نهائيًا

تم إيقاف استخدام العديد من الطرق والثوابت. على وجه الخصوص، تم إيقاف TYPE_ORIENTATION نوع أداة الاستشعار نهائيًا. للحصول على بيانات الاتجاه، عليك استخدام طريقة getOrientation() بدلاً من ذلك. وبالمثل، تم إيقاف نوع المستشعر TYPE_TEMPERATURE نهائيًا. يجب استخدام نوع المستشعر TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE بدلاً من ذلك على الأجهزة التي تعمل بالإصدار 4.0 من نظام التشغيل Android.

التحقّق من المستشعرات قبل استخدامها

احرص دائمًا على التأكّد من توفّر مستشعر على الجهاز قبل محاولة الحصول على بيانات منه. لا تفترض توفُّر جهاز استشعار لمجرّد أنّه جهاز استشعار يُستخدَم بشكل متكرّر. ولا يُشترط على الشركات المصنّعة للأجهزة توفير أي أجهزة استشعار معيّنة في أجهزتها.

اختيار تأخيرات أجهزة الاستشعار بعناية

عند تسجيل جهاز استشعار باستخدام طريقة registerListener()، احرص على اختيار معدّل تسليم مناسب لتطبيقك أو حالة الاستخدام. يمكن أن توفّر أجهزة الاستشعار بيانات بمعدّلات عالية جدًا. يؤدي السماح للنظام بإرسال بيانات إضافية لا تحتاج إليها إلى إهدار موارد النظام واستخدام طاقة البطارية.