Tổng quan về cảm biến

Hầu hết thiết bị chạy Android đều có các cảm biến tích hợp để đo lường chuyển động, hướng và nhiều điều kiện môi trường. Các 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 thiết bị ba chiều, hoặc muốn theo dõi những thay đổi trong môi trường xung quanh gần thiết bị. Ví dụ: một trò chơi có thể theo dõi các chỉ số đo từ cảm biến trọng lực của thiết bị để dự đoán những cử chỉ và chuyển động phức tạp của người dùng, chẳng hạn như nghiêng, lắc, xoay hoặc đung đưa. Tương tự như vậy, ứng dụng thời tiết có thể dùng cảm biến nhiệt độ và cảm biến độ ẩm của 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 góc phương vị của la bàn.

Nền tảng Android hỗ trợ 3 loại cảm biến chính:

• Cảm biến chuyển động

  Các cảm biến này đo lực gia tốc và lực quay dọc theo ba 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 áp suất và nhiệt độ không khí xung quanh, độ sáng và độ ẩm. Danh mục này bao gồm khí áp kế, quang kế và nhiệt kế.

• Cảm biến vị trí

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

Bạn có thể truy cập vào các cảm biến có sẵn 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 tác vụ liên quan đến cảm biến. Ví dụ: bạn có thể sử dụng khung cảm biến để làm những việc sau:

• Xác định loại cảm biến có sẵn trên thiết bị.
• Xác định khả 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 mà bạn thu được dữ liệu cảm biến.
• Đăng ký và huỷ đăng ký trình nghe sự kiện cảm biến để giám sát các thay đổi của cảm biến.

Chủ đề này cung cấp thông tin tổng quan về các cảm biến có trên nền tảng Android. Tài liệu 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 dựa trên phần cứng và một số dựa trên phần mềm. Cảm biến dựa trên phần cứng là các thành phần vật lý tích hợp sẵn trong điện thoại di động hoặc máy tính bảng. Chúng lấy dữ liệu bằng cách đo lường trực tiếp các thuộc tính môi trường cụ thể, 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. Các 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 các loại cảm biến. Ví dụ: hầu hết các thiết bị cầm tay và máy tính bảng đều có gia tốc kế và từ kế, nhưng ít thiết bị có áp kế hoặc nhiệt kế hơn. Ngoài ra, một thiết bị có thể có nhiều cảm biến thuộc cùng một loại. 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 được nền tảng Android hỗ trợ.

Khung cảm biến

Bạn có thể truy cập các cảm biến này và thu thập dữ liệu cảm biến thô bằng cách sử dụng khung cảm biến Android. Khung cảm biến là một phần của gói android.hardware, 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, thiết lập tốc độ thu thập dữ liệu và hiệu chỉnh cảm biến.

Sensor

Bạn có thể dùng lớp này để tạo một 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 một đối tượng sự kiện cảm biến. Đối tượng này cung cấp thông tin về một sự kiện của cảm biến. Đối tượng sự kiện cảm biến bao gồm các thông tin sau: dữ liệu cảm biến thô, loại cảm biến đã tạo ra 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 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 sẽ dùng các API liên quan đến cảm biến này để thực hiện 2 tác vụ cơ bản:

• Xác định các cảm biến và chức năng của cảm biến

  Việc xác định các cảm biến và chức năng của cảm biến trong thời gian chạy sẽ rất hữu ích nếu ứng dụng có các tính năng dựa vào các loại cảm biến hoặc chức năng cụ thể. Ví dụ: bạn nên xác định tất cả cảm biến có trên thiết bị và tắt mọi tính năng của ứng dụng dựa vào các 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 các sự kiện cảm biến

  Theo dõi 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 sự thay đổi trong các tham số mà cảm biến đang đo lường. Một 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.

Khả năng sử dụng cảm biến

Mặc dù khả năng sử dụng của cảm biến thay đổi 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 được giới thiệu trong Android 1.5 (API cấp độ 3), nhưng một số cảm biến chưa được triển khai và không thể sử dụng cho đến Android 2.3 (API cấp độ 9). Tương tự, một số cảm biến được giới thiệu trong Android 2.3 (API cấp 9) và Android 4.0 (API cấp 14). Chúng tôi đã ngừng sử dụng hai cảm biến và thay thế bằng những 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 các nền tảng có liên quan đến các thay đổi về cảm biến. Các cảm biến được liệt kê là không dùng nữa vẫn có sẵn trên các nền tảng tiếp theo (miễn là cảm biến này có trên thiết bị), phù hợp với chính sách về khả năng tương thích chuyển tiếp của Android.

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

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

² Cảm biến này hiện đã có nhưng không còn được dùng nữa.

Xác định cảm biến và chức năng của cảm biến

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

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

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

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

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

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

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

Nếu muốn liệt kê tất cả các 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 kiểu cho một cảm biến cụ thể. Nếu một 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, có nghĩa là thiết bị không có loại cảm biến đó. Ví dụ: Mã sau đây kiểm tra xem có từ kế trên một thiết bị hay không:

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.
}

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

Có 2 phương thức công khai đặc biệt hữu ích nếu bạn muốn tối ưu hoá ứng dụng cho các cảm biến của nhà sản xuất khác nhau hoặc cho các phiên bản cảm biến khác nhau. Ví dụ: nếu ứng dụng của bạn cần theo dõi các cử chỉ của người dùng như độ nghiêng và rung, thì bạn có thể tạo một bộ quy tắc và tối ưu hoá lọc dữ liệu cho các thiết bị mới hơn có cảm biến trọng lực của nhà cung cấp cụ thể, cũng như một bộ quy tắc và tối ưu hoá lọc 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 có thể dùng các phương thức getVendor() và getVersion() để thực hiện việc này. Trong mẫu này, chúng ta đang tìm kiếm một cảm biến trọng lực liệt kê Google LLC là nhà cung cấp và có số phiên bản là 3. Nếu cảm biến cụ thể đó không có trên thiết bị, chúng tôi sẽ cố gắng sử dụng gia tốc kế.

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.
    }
}

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 cảm nhận dữ liệu. Mọi cảm biến trả về một giá trị khác 0 cho phương thức getMinDelay() đều là cảm biến truyền trực tuyến. Cảm biến truyền phát trực tiếp cảm biến dữ liệu theo định kỳ và được ra mắt trong Android 2.3 (API cấp 9). Nếu một cảm biến trả về 0 khi bạn gọi phương thức getMinDelay(), thì điều đó có nghĩa là cảm biến không phải là cảm biến truyền trực tuyến vì cảm biến chỉ báo cáo dữ liệu khi có sự thay đổi về các tham số mà cảm biến đang cảm nhận.

Phương thức getMinDelay() rất hữu ích vì 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 cho phù hợp.

Thận trọng: Tốc độ thu thập dữ liệu tối đa của cảm biến không nhất thiết phải là tốc độ 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 mà ứng dụng của bạn nhận được các sự kiện cảm biến. Để biết thêm thông tin, hãy xem bài viết Giám sát sự kiện cảm biến.

Giám sát các sự kiện của 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() và onSensorChanged(). Hệ thống Android sẽ gọi các phương thức này bất cứ khi nào những điều sau đây xảy ra:

• Độ chính xác của cảm biến thay đổi.

  Trong trường hợp này, hệ thống sẽ gọi phương thức onAccuracyChanged(), cung cấp cho bạn thông tin tham chiếu đến đối tượng Sensor đã thay đổi và 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() và cung cấp cho bạn 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 ra dữ liệu, dấu thời gian tạo dữ liệu 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 qua cảm biến ánh sáng. Ví dụ này hiển thị dữ liệu cảm biến thô trong một TextView được xác định trong tệp main.xml dưới dạng 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);
    }
}

Trong ví dụ này, độ trễ dữ liệu mặc định (SENSOR_DELAY_NORMAL) được chỉ định khi phương thức registerListener() được gọi. Độ trễ (hay tốc độ lấy mẫu) dữ liệu kiểm soát khoảng thời gian gửi các sự kiện cảm biến đến ứng dụng của bạn thông qua phương thức gọi lại onSensorChanged(). Độ trễ của dữ liệu mặc định 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 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 đề xuất. Hệ thống Android và các ứng dụng khác có thể thay đổi độ trễ này. Tốt nhất là bạn nên chỉ định độ trễ lớn nhất có thể vì hệ thống thường sử dụng độ trễ nhỏ hơn độ trễ mà bạn chỉ định (tức 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 khiến bộ xử lý phải chịu tải thấp hơn, từ 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 các dấu thời gian liên kết với từng sự kiện cảm biến để tính toán tốc độ lấy mẫu trên một số sự kiện. Bạn không phải thay đổi tốc độ lấy mẫu (độ trễ) sau khi đặt. Nếu vì lý do nào đó mà bạn cần thay đổi độ trễ, bạn sẽ phải huỷ đăng ký và đăng ký lại trình nghe cảm biến.

Điều quan trọng cần lưu ý là ví dụ này sử dụng phương thức gọi lại onResume() và onPause() để đăng ký và huỷ đăng ký trình nghe sự kiện cảm biến. Tốt nhất là bạn nên tắt các cảm biến không cần thiết, đặc biệt là khi hoạt động của bạn bị tạm dừng. Nếu không, pin có thể bị tiêu hao chỉ sau vài giờ vì một số cảm biến có yêu cầu đáng kể về năng lượng và có thể nhanh chóng 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 thiết bị, nghĩa là nhà sản xuất thiết bị có thể kết hợp bất kỳ cấu hình cảm biến nào họ muốn vào thiết bị chạy Android của họ. Do đó, các thiết bị có thể có nhiều loại cảm biến ở nhiều cấu hình. Nếu ứng dụng của bạn dựa vào một loại cảm biến cụ thể, thì bạn phải đảm bảo rằng cảm biến đó hiện diện trên một thiết bị để ứng dụng có thể chạy thành công.

Bạn có 2 lựa chọn để đảm bảo rằng một cảm biến nhất định có 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 sẽ được thảo luận trong những phần sau.

Phát hiện cảm biến trong thời gian chạy

Nếu ứng dụng của bạn sử dụng một loại cảm biến cụ thể nhưng không dựa vào loại cảm biến đó, thì bạn có thể sử dụng khung cảm biến để phát hiện cảm biến trong thời gian chạy, sau đó tắt hoặc bật các tính năng của ứng dụng nếu thích 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 góc 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 cho thấy áp suất. Ví dụ: Đoạn mã sau đây sẽ kiểm tra xem có cảm biến áp suất trên thiết bị không:

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.
}

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

Nếu đang xuất bản ứng dụng trên Google Play, bạn có thể dùng 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. 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. Bạn có thể liệt kê các cảm biến 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 kê khai 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 mã 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 đó trong phần tử <uses-feature> nhưng đặt chỉ số mô tả thành android:required="false". Việc 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 của bạn dùng. Xin lưu ý rằng nếu ứng dụng của bạn dùng một cảm biến cụ thể nhưng vẫn chạy mà không cần cảm biến, thì bạn nên phát hiện cảm biến đó trong thời gian chạy và tắt hoặc bật các tính năng của ứng dụng sao cho phù hợp.

Hệ thống toạ độ cảm biến

Nói chung, khung cảm biến sử dụng hệ thống toạ độ 3 trục tiêu chuẩn để biểu thị các giá trị dữ liệu. Đối với hầu hết các 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 ở hướng mặc định, trục X là nằm ngang và trỏ sang phải, trục Y là dọc và hướng lên trên, còn trục Z trỏ về phía bên ngoài mặt màn hình. Trong hệ thống này, các toạ độ phía sau màn hình sẽ có giá trị Z âm. Hệ toạ độ này được các cảm biến sau sử dụng:

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

• Cảm biến gia tốc
• Cảm biến trọng lực
• Con quay hồi chuyển
• Cảm biến gia tốc tuyến tính
• Cảm biến trường địa từ

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 – tức là hệ toạ độ của cảm biến không bao giờ thay đổi khi thiết bị di chuyển. Hành vi này giống với 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. Và hệ toạ độ của cảm biến luôn dựa trên hướng tự nhiên của thiết bị.

Cuối cùng, nếu ứng dụng khớp dữ liệu cảm biến với màn hình trên màn hình, thì bạn cần sử dụng phương thức getRotation() để xác định độ xoay màn hình, sau đó sử dụng phương thức remapCoordinateSystem() để ánh xạ 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 theo chiều dọc.

Lưu ý: Một số cảm biến và phương thức sử dụng hệ toạ độ tương đối với hệ quy chiếu của thế giới (trái ngược với hệ quy chiếu của thiết bị). Các cảm biến và phương thức này 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 hướng và Cảm biến vectơ xoay.

Giới hạn tốc độ cảm biến

Để bảo vệ thông tin có thể 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 từ một số cảm biến chuyển động và cảm biến vị trí. Dữ liệu này bao gồm các giá trị được ghi lại bởi gia tốc kế, con quay hồi chuyển và cảm biến trường địa từ của thiết bị.

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 được giới hạn ở 200 Hz. Điều này đúng với tất cả các biến thể quá tải của phương thức registerListener().
• Nếu bạn sử dụng lớp SensorDirectChannel, thì tốc độ lấy mẫu cảm biến sẽ được giới hạn ở RATE_NORMAL, thường ở 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 việc triển khai cảm biến, hãy nhớ tuân theo 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 đang 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 sẽ 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.
• Các cảm biến sử dụng chế độ báo cáo on-change (thay đổi) hoặc một lần không nhận được sự kiện.

Với những hạn chế này, tốt nhất là bạn nên phát hiện các sự kiện cảm biến khi ứng dụng chạy ở nền trước hoặc trong một dịch vụ trên nền trước.

Huỷ đăng ký trình nghe cảm biến

Hãy nhớ huỷ đăng ký trình nghe của cảm biến khi bạn sử dụng xong cảm biến hoặc khi hoạt động của cảm biến tạm dừng. Nếu một trình nghe cảm biến đã được đăng ký và hoạt động của cảm biến 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:

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);
}

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 chế độ 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, độ 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 mà trình mô phỏng nhận được từ các cảm biến trên thiết bị của bạn.

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 rằng 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 của bạn.
4. Trong ứng dụng, hãy chọn cảm biến mà bạn muốn mô phỏng.

5. Chạy lệnh adb sau:

$ adb forward tcp:1968 tcp:1968

6. 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 các chuyển động bạn thực hiện trên thiết bị thực không 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.

Không chặn phương thức onSensorChanged()

Dữ liệu cảm biến có thể thay đổi với tốc độ cao, tức là hệ thống có thể gọi phương thức onSensorChanged(SensorEvent) khá thường xuyên. Tốt nhất là bạn nên thực hiện càng ít càng tốt trong phương thức onSensorChanged(SensorEvent) để không chặn phương thức đó. Nếu ứng dụng yêu cầu bạn phải lọc hoặc giảm dữ liệu cảm biến, thì bạn nên thực hiện công 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 không được dùng nữa. Cụ thể, chúng tôi đã ngừng sử dụng loại cảm biến TYPE_ORIENTATION. Để nhận dữ liệu về hướng, bạn nên sử dụng phương thức getOrientation(). Tương tự, loại cảm biến TYPE_TEMPERATURE không được dùng nữa. Bạn nên sử dụng loại cảm biến TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE trên các thiết bị đang chạy Android 4.0.

Kiểm tra cảm biến trước khi dùng

Hãy luôn kiểm tra để đảm bảo cảm biến tồn tại trên thiết bị trước khi tìm cách thu thập dữ liệu qua thiết bị đó. Đừng cho rằng một cảm biến tồn tại chỉ vì đó là một 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 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. Các 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 sẽ làm lãng phí tài nguyên hệ thống và sử dụng nguồn pin.