基于Android嵌入式平臺傳感器應用開發(fā)水平儀
摘要：詳細介紹了如何利用Android系統(tǒng)的傳感器開發(fā)水平儀應用的全過程。通過對該案例開發(fā)的講解，介紹了傳感器應用的開發(fā)方法以及通過Eclipse開發(fā)Android應用程序的過程。
1Android平臺簡介
互聯(lián)網(wǎng)巨頭Google公司于2007年11月5日推出了全新的嵌入式軟件平臺---Android，該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面以及應用軟件組成，是一個真正開放的移動應用開發(fā)平臺。
2007年11月初，Google與其他33家手機廠商、軟硬件供應商、手機芯片供應商、移動運營商聯(lián)合組成了開放手機聯(lián)盟（OpenHandsetAlliance），發(fā)布了名為Android的手機軟件平臺，并宣布該平臺完全開放。同時Google希望Android平臺成為一套標準化、開放式的移動嵌入式軟件平臺。
由于Android系統(tǒng)具有開發(fā)性、平等性、無界性以及方便性等優(yōu)點，所以很快被業(yè)界所接受。從2008年初開始，越來越多的開發(fā)人員投身到Android應用的開發(fā)當中。
而Android系統(tǒng)的一大亮點之一就是傳感器的使用，利用傳感器可以開發(fā)出很多新奇有趣的應用程序。例如計步器、水平儀，甚至在很多游戲中都可以使用傳感器來操作游戲。傳感器的種類有很多種，其中包括加速度傳感器、姿態(tài)傳感器、磁場傳感器、溫度傳感器以及光傳感器等，介紹的水平儀應用就是使用姿態(tài)傳感器的。
2案例功能
將結合水平儀案例的開發(fā)詳細介紹如何在Android平臺下開發(fā)傳感器應用，下面首先對水平儀的功能及界面進行簡單的介紹。
2。1程序界面
程序運行后的效果如圖1所示，用戶可以通過調整手機的姿態(tài)來控制界面中各個氣泡的位置。與真正的水平儀一樣，在使用手機水平儀時，需要將手機平放到某個平面上才可以。
圖1 水平儀應用程序界面
2。2軟件功能 運行該程序，當改變手機的姿態(tài)時，界面中的氣泡便會根據(jù)手機的姿態(tài)向高處進行相應的移動。 當手機所處的平面水平時，各個氣泡都應該位于中間的指定區(qū)域。 3開發(fā)環(huán)境搭建 正式進入代碼開發(fā)之前，首先需要對開發(fā)環(huán)境進行搭建，其搭建步驟如下所列。 （1）安裝Java開發(fā)環(huán)境JDK。 （2）從網(wǎng)上下載Android開發(fā)環(huán)境SDK的壓縮包，并將其解壓到磁盤上的某個位置。 （3）將SDK解壓目錄中的tools目錄添加到系統(tǒng)的PATH環(huán)境變量中。 （4）下載并安裝Eclipse集成開發(fā)環(huán)境。 （5）為Eclipse安裝Android開發(fā)插件ADT，并在Eclipse的Preferences中配置Android插件的SDKLocation。 （6）在Eclipse的AVDManager中創(chuàng)建Android虛擬設備（AVD），并啟動模擬器。 （7）下載并安裝用來調試Android傳感器應用的Sensorsimulator傳感器模擬器軟件。 （8）在模擬器中安裝Sensorsimulator所對應的apk文件并對其進行調試使Sensorsimulator應用程序能夠與Android模擬器進行通信。 4開發(fā)前的準備 前面完成了開發(fā)環(huán)境的搭建，但在正式進行代碼開發(fā)之前，還需要再做一些開發(fā)前的準備工作，其步驟如下： （1）首先啟動之前安裝好Eclipse。 （2）然后依次點擊File|New|Other|Android|AndroidProject進入項目的創(chuàng)建界面。 （3）在項目創(chuàng)建界面中，輸入項目的名稱、所使用的目標平臺、所在的包名等信息，如圖2所示。
圖2 在Eclipse 中創(chuàng)建Android 項目
（4）點擊"Finish"完成項目的創(chuàng)建。 （5）在程序中將會用到的圖片資源存放到項目文件夾的res/drawable-mdpi目錄下，如圖3所示。 圖3 圖片資源 （6）為應用程序引入調試時使用的Sensorsimulator支持jar包，該jar包位于Sensorsimulator安裝目錄中的bin目錄下： 5自定義View的開發(fā) 本案例需要自定義一個View來繪制水平儀的用戶界面，首先需要在項目文件夾的src/wyf/ytl目錄下創(chuàng)建一個名為Main-View的java類，并使其繼承自View類，其代碼框架如下： packagewyf。ytl;//聲明所在包 importandroid。content。Context;//引入Context類 importandroid。graphics。Bitmap;//引入Bitmap類 importandroid。graphics。BitmapFactory;//引入相關類 importandroid。graphics。Canvas;//引入Canvas類 importandroid。graphics。Color;//引入Color類 importandroid。graphics。Paint;//引入Paint類 importandroid。graphics。RectF;//引入RectF類 importandroid。graphics。Paint。Style;//引入Style類 importandroid。util。AttributeSet;//引入AttributeSet類 importandroid。view。View;//引入View類 publicclassMainViewextendsView{ Paintpaint=newPaint（）；//畫筆 //圖片資源的聲明 BitmapshangBitmap1;//上面的大矩形圖 BitmapshangBitmap2;//上面的氣泡 BitmapzuoBitmap1;//左面的大矩形圖 BitmapzuoBitmap2;//左面圖的氣泡 BitmapzhongBitmap1;//中間的大圓圖 BitmapzhongBitmap2;//中間的小氣泡 BitmapxiaBitmap1;//右下的矩形圖[!--empirenews.page--] BitmapxiaBitmap2;//右下的氣泡 //背景矩形的位置聲明 intshang1_X=60;//上面的大矩形圖 intshang1_Y=12; intzuo1_X=12;//左面的大矩形圖 intzuo1_Y=60; intzhong1_X=65;//中間的大圓圖 intzhong1_Y=65; intxia1_X=145;//右下的矩形圖 intxia1_Y=145;//水泡的位置聲明 intshang2_X;//上面的氣泡XY坐標 intshang2_Y; intzuo2_X;//左面圖的氣泡XY坐標 intzuo2_Y; intzhong2_X;//中間的小氣泡XY坐標 intzhong2_Y; intxia2_X;//右下的氣泡XY坐標 intxia2_Y; publicMainView（Contextcontext，AttributeSetattrs）{ super（context，attrs）； initBitmap（）；//初始化圖片資源 initLocation（）；//初始化氣泡的位置 } privatevoidinitBitmap（）{//初始化圖片的方法 …//該處省略了部分代碼，將在后面進行介紹 } privatevoidinitLocation（）{//初始化氣泡位置的方法 …//該處省略了部分代碼，將在后面進行介紹 } @Override protectedvoidonDraw（Canvascanvas）{//重寫的繪制方法 super。onDraw（canvas）； …//該處省略了部分代碼，將在后面進行介紹 } } 上述代碼中的initBitmap以及initLocation方法是對界面進行初始化方法，而onDraw方法會根據(jù)需要繪制整個界面。 MainView類構造器中調用了兩個單獨的方法對整個界面進行了初始化，這是一種非常好的編程習慣。因為把不同功能的代碼各自編寫成獨立的方法可以使主邏輯清晰，且各個方法中的代碼都不是很長，會大大提高代碼的可讀性以及可維護性。 完成了代碼框架的開發(fā)后就可以對其中各個方法進行開發(fā)了，首先開發(fā)的是圖片資源的初始化方法，其代碼如下： privatevoidinitBitmap（）{//初始化圖片資源的方法 shangBitmap1=BitmapFactory。decodeResource（getResources（），R。drawable。shang1）； shangBitmap2=BitmapFactory。decodeResource（getResources（），R。drawable。shang2）； zuoBitmap1=BitmapFactory。decodeResource（getResources（），R。drawable。zuo1）； zuoBitmap2=BitmapFactory。decodeResource（getResources（），R。drawable。zuo2）； zhongBitmap1=BitmapFactory。decodeResource（getResources（），R。drawable。zhong1）； zhongBitmap2=BitmapFactory。decodeResource（getResources（），R。drawable。zhong2）； xiaBitmap1=BitmapFactory。decodeResource（getResources（），R。drawable。xia1）； xiaBitmap2=BitmapFactory。decodeResource（getResources（），R。drawable。xia2）； }
上述代碼為initBitmap方法的全部代碼，其作用是對程序中所有的圖片資源進行初始化，在開發(fā)該方法之前，應該確保所有的圖片資源已經(jīng)存放到了指定的目錄下。
完成了圖片資源初始化方法的開發(fā)后，便可對氣泡位置初始化方法initLocation進行開發(fā)了，其代碼如下：
privatevoidinitLocation（）{//初始化氣泡位置的方法
shang2_X=shang1_X+shangBitmap1。getWidth（）/2-shangBitmap2。getWidth（）/2;
shang2_Y=shang1_Y+shangBitmap1。getHeight（）/2-shangBitmap2。getHeight（）/2;
zuo2_X=zuo1_X+zuoBitmap1。getWidth（）/2-zuoBitmap2。getWidth（）/2;
zuo2_Y=zuo1_Y+zuoBitmap1。getHeight（）/2-zuoBitmap2。getHeight（）/2;
zhong2_X=zhong1_X+zhongBitmap1。getWidth（）/2-zhongBitmap2。getWidth（）/2;
zhong2_Y=zhong1_Y+zhongBitmap1。getHeight（）/2-zhongBitmap2。getHeight（）/2;
xia2_X=xia1_X+xiaBitmap1。getWidth（）/2-xiaBitmap2。getWidth（）/2;
xia2_Y=xia1_Y+xiaBitmap1。getHeight（）/2-xiaBitmap2。getHeight（）/2;
}
在該方法中通過相應圖片的寬度和高度動態(tài)計算氣泡的初始坐標，采用此方法動態(tài)計算氣泡坐標的好處是當日后更改圖片資源后，不需要重寫修改源代碼即可正常運行，大大提高了程序的可維護性。
在完成了各個初始化方法的開發(fā)后就可以對繪制方法onDraw進行開發(fā)，該方法主要負責界面的繪制工作，其代碼如下：
@Override
protectedvoidonDraw（Canvascanvas）{//界面繪制方法super。onDraw（canvas）；
canvas。drawColor（Color。WHITE）；//設置背景色為白色
paint。setColor（Color。BLUE）；//設置畫筆顏色
paint。setStyle（Style。STROKE）；//設置畫筆為不填充
canvas。drawRect（5，5，315，315，paint）；//繪制外邊框矩形
//畫背景矩形
canvas。drawBitmap（shangBitmap1，shang1_X，shang1_Y，paint）；//上
canvas。drawBitmap（zuoBitmap1，zuo1_X，zuo1_Y，paint）；//左
canvas。drawBitmap（zhongBitmap1，zhong1_X，zhong1_Y，paint）；//中
canvas。drawBitmap（xiaBitmap1，xia1_X，xia1_Y，paint）；//下
//開始繪制氣泡
canvas。drawBitmap（shangBitmap2，shang2_X，shang2_Y，paint）；//上
canvas。drawBitmap（zuoBitmap2，zuo2_X，zuo2_Y，paint）；//左
canvas。drawBitmap（zhongBitmap2，zhong2_X，zhong2_Y，paint）；//中
canvas。drawBitmap（xiaBitmap2，xia2_X，xia2_Y，paint）；//下
paint。setColor（Color。GRAY）；//設置畫筆顏色用來繪制刻度
//繪制上面方框中的刻度
canvas。drawLine（shang1_X+shangBitmap1。getWidth（）/2-7，shang1_Y，shang1_X+shangBitmap1。getWidth（）/2-7，shang1_Y+shangBitmap1。getHeight（）-2，paint）；
canvas。drawLine（shang1_X+shangBitmap1。getWidth（）/2+7，shang1_Y，shang1_X+shangBitmap1。getWidth（）/2+7，shang1_Y+shangBitmap1。getHeight（）-2，paint）；[!--empirenews.page--]
//繪制左面方框中的刻度
canvas。drawLine（zuo1_X，zuo1_Y+zuoBitmap1。getHeight（）/2-7，zuo1_X+zuoBitmap1。getWidth（）-2，zuo1_Y+zuoBitmap1。getHeight（）/2-7，paint）；canvas。drawLine（zuo1_X，zuo1_Y+zuoBitmap1。getHeight（）/2+7，zuo1_X+zuoBitmap1。getWidth（）-2，zuo1_Y+zuoBitmap1。getHeight（）/2+7，paint）；
//繪制下面方框中的刻度
canvas。drawLine（xia1_X+xiaBitmap1。getWidth（）/2-10，xia1_Y+xiaBitmap1。getHeight（）/2-20，xia1_X+xiaBitmap1。getWidth（）/2+20，xia1_Y+xiaBitmap1。getHeight（）/2+10，paint）；
canvas。drawLine（xia1_X+xiaBitmap1。getWidth（）/2-20，xia1_Y+xiaBitmap1。getHeight（）/2-10，xia1_X+xiaBitmap1。getWidth（）/2+10，xia1_Y+xiaBitmap1。getHeight（）/2+20，paint）；
//中間圓圈中的刻度（小圓）
RectFoval=newRectF（zhong1_X+zhongBitmap1。getWidth（）/2-10，zhong1_Y+zhongBitmap1。getHeight（）/2-10，zhong1_X+zhongBitmap1。getWidth（）/2+10，zhong1_Y+zhongBitmap1。getHeight（）/2+10）；
canvas。drawOval（oval，paint）；//繪制基準線（圓）
}
在該方法中，根據(jù)相應圖片的X、Y坐標將圖片繪制到屏幕中，在圖片的繪制過程中，同樣動態(tài)根據(jù)相應圖片的寬和高計算需要繪制到的位置坐標，以提高程序的可維護性與靈活性。
6相關XML文件的編寫
完成了用于顯示水平儀界面的自定義View的Java代碼開發(fā)之后，就應該對布局XML資源文件進行編寫，以將之前開發(fā)的自定義View添加到用戶界面中。打開項目中res/layout目錄下的main。xml，在其中編寫如下的xml代碼：
<？xmlversion="1。0"encoding="utf-8"？><！--編碼格式-->
android：orientation="vertical"
android：layout_width="fill_parent"
android：layout_height="fill_parent"><！--線性布局-->
android：id="@+id/mainView"
android：layout_width="fill_parent"
android：layout_height="fill_parent"/><！--自定義
View-->
</LinearLayout>
編寫完布局文件main。xml后，還需要開發(fā)字符串資源文件strings。xml。打開res/values下的strings。xml文件，編寫如下的代碼： <？xmlversion="1。0"encoding="utf-8"？><！--編碼方式--> 水平儀 在該文件中只是對字符串a(chǎn)pp_name進行了定義，在開發(fā)Android應用程序時，將字符串資源統(tǒng)一定義到一個xml文件中是一個很好的編程習慣。 編寫完上述的xml資源文件后，為了調試還需要為此應用程序添加網(wǎng)絡權限，打開項目根目錄下的AndroidManifest。xml文件，在""標簽之前加入下列代碼： 上述代碼的功能為此應用程序添加了訪問網(wǎng)絡的權限。 7Activity類的開發(fā) 完成了自定義View以及XML文件的開發(fā)后，就可以對用戶界面對應的Activity類進行開發(fā)，首先開發(fā)該類的代碼框架，其代碼如下： packagewyf。ytl;//聲明所在包 importandroid。app。Activity;//引入相關類 importandroid。hardware。SensorListener; importandroid。hardware。SensorManager; importandroid。os。Bundle; publicclassSPYActivityextendsActivity{//繼承ActivityMainViewmv;//主View intk=45;//靈敏度 //SensorManagermySensorManager; //真機 SensorManagerSimulatormySensorManager;//測試時@Override publicvoidonCreate（BundlesavedInstanceState）{super。onCreate（savedInstanceState）； setContentView（R。layout。main）；//設置當前用戶界面 mv=（MainView）findViewById（R。id。mainView）； mySensorManager=SensorManagerSimulator。getSystemService（this，SENSOR_SERVICE）；//測試時 mySensorManager。connectSimulator（）；//測試時 //mySensorManager=（SensorManager） //getSystemService（SENSOR_SERVICE）；//真機 } privatefinalSensorListenermSensorLisener=newSensorListener（）{//傳感器監(jiān)聽 //器類 …//該處省略了部分代碼，將在后面進行介紹 }; @Override protectedvoidonResume（）{//添加監(jiān)聽 mySensorManager。registerListener（mSensorLisener，SensorManager。SENSOR_ORIENTATION）； super。onResume（）； } @Override protectedvoidonPause（）{//取消監(jiān)聽 mySensorManager。unregisterListener（mSensorLisener）； super。onPause（）； } } 上述代碼中除了重寫了onCreate方法外，還重寫了onRe-sume以及onPause方法為mySensorManager添加或刪除監(jiān)聽，并且定義了傳感器監(jiān)聽器類mSensorLisener。 在完成了Activity類代碼框架的開發(fā)后就可以對其中傳感器的監(jiān)聽類進行開發(fā)，首先給出監(jiān)聽器類的代碼框架： privatefinalSensorListenermSensorLisener= newSensorListener（）{//傳感器監(jiān)聽器類 publicvoidonSensorChanged（intsensor，float[]values）{…//該處省略了部分代碼，將在后面進行介紹 } @Override publicvoidonAccuracyChanged（intsensor，intaccuracy）{} publicbooleanisContain（intx，inty）{//判斷點是否在圓內 inttempx=（int）（x+mv。zhongBitmap2。getWidth（）/2。0）； inttempy=（int）（y+mv。zhongBitmap2。getWidth（）/2。0）； intox=（int）（mv。zhong1_X+mv。zhongBitmap1。getWidth（）/2。0）； intoy=（int）（mv。zhong1_X+mv。zhongBitmap1。getWidth（）/2。0）； if（Math。sqrt（（tempx-ox）*（tempx-ox）+（tempy-oy）*（tempy-oy））>（mv。zhongBitmap1。getWidth（）/2。0-mv。zhongBitmap2。getWidth（）/2。0））{//不在圓內returnfalse; }else{//在圓內時 returntrue; } } }; 在傳感器監(jiān)聽類中，onSensorChanged方法用于監(jiān)聽傳感器采樣值的變化，例如手機姿態(tài)的改變等。上述代碼中的is-Contain方法用于判斷界面中間的氣泡是否出界，若出界則返回false。 完成了代碼框架的開發(fā)后，便可以對傳感器的監(jiān)聽方法onSensorChanged進行開發(fā)了，其詳細代碼如下： publicvoidonSensorChanged（intsensor，float[]values）{ if（sensor==SensorManager。SENSOR_ORIENTATION）{ doublepitch=values[SensorManager。DATA_Y]; doubleroll=values[SensorManager。DATA_Z]; intx=0;inty=0;//臨時變量，算中間水泡坐標時用 inttempX=0;inttempY=0;//下面氣泡的臨時變量 //開始調整x的值 if（Math。abs（roll）<=k）{ mv。shang2_X=mv。shang1_X//上面的 +（int）（（（mv。shangBitmap1。getWidth（） -mv。shangBitmap2。getWidth（））/2。0） -（（（mv。shangBitmap1。getWidth（） -mv。shangBitmap2。getWidth（））/2。0）*roll）/k）； x=mv。zhong1_X//中間的 +（int）（（（mv。zhongBitmap1。getWidth（） -mv。zhongBitmap2。getWidth（））/2。0） -（（（mv。zhongBitmap1。getWidth（） -mv。zhongBitmap2。getWidth（））/2。0）*roll）/k）； }elseif（roll>k）{ mv。shang2_X=mv。shang1_X;x=mv。zhong1_X; }else{ mv。shang2_X=mv。shang1_X+ mv。shangBitmap1。getWidth（） -mv。shangBitmap2。getWidth（）； x=mv。zhong1_X+mv。zhongBitmap1。getWidth（） -mv。zhongBitmap2。getWidth（）； } //開始調整y的值 if（Math。abs（pitch）<=k）{ mv。zuo2_Y=mv。zuo1_Y//左面的 +（int）（（（mv。zuoBitmap1。getHeight（） -mv。zuoBitmap2。getHeight（））/2。0） +（（（mv。zuoBitmap1。getHeight（） -mv。zuoBitmap2。getHeight（））/2。0）*pitch）/k）； y=mv。zhong1_Y+//中間的 （int）（（（mv。zhongBitmap1。getHeight（） -mv。zhongBitmap2。getHeight（））/2。0） +（（（mv。zhongBitmap1。getHeight（） -mv。zhongBitmap2。getHeight（））/2。0）*pitch）/k）； }elseif（pitch>k）{ mv。zuo2_Y=mv。zuo1_Y +mv。zuoBitmap1。getHeight（） -mv。zuoBitmap2。getHeight（）； y=mv。zhong1_Y+mv。zhongBitmap1。getHeight（） -mv。zhongBitmap2。getHeight（）； }else{ mv。zuo2_Y=mv。zuo1_Y;y=mv。zhong1_Y; } //下面的 tempX=-（int）（（（mv。xiaBitmap1。getWidth（）/2-28）*roll +（mv。xiaBitmap1。getWidth（）/2-28）*pitch）/k）； tempY=-（int）（（-（mv。xiaBitmap1。getWidth（）/2-28）*roll -（mv。xiaBitmap1。getWidth（）/2-28）*pitch）/k）； //限制下面的氣泡范圍 if（tempY>mv。xiaBitmap1。getHeight（）/2-28）{ tempY=mv。xiaBitmap1。getHeight（）/2-28; } if（tempY<-mv。xiaBitmap1。getHeight（）/2+28）{ tempY=-mv。xiaBitmap1。getHeight（）/2+28; } if（tempX>mv。xiaBitmap1。getWidth（）/2-28）{ tempX=mv。xiaBitmap1。getWidth（）/2-28; } if（tempX<-mv。xiaBitmap1。getWidth（）/2+28）{ tempX=-mv。xiaBitmap1。getWidth（）/2+28; } mv。xia2_X=tempX+mv。xia1_X +mv。xiaBitmap1。getWidth（）/2 -mv。xiaBitmap2。getWidth（）/2; mv。xia2_Y=tempY+mv。xia1_Y +mv。xiaBitmap1。getHeight（）/2 -mv。xiaBitmap2。getWidth（）/2; if（isContain（x，y））{//中間的水泡在圓內才改變坐標 mv。zhong2_X=x;mv。zhong2_Y=y; } mv。postInvalidate（）；//重繪MainView } } 在onSensorChanged方法中首先得到pitch軸以及roll軸的數(shù)值，然后根據(jù)該數(shù)值的大小調整水泡在屏幕中的位置，同時需要對水泡的坐標進行判斷，使其保持在自身所在外框的范圍內。 此時運行該程序，并保證測試工具Sensorsimulator與Android模擬器的連通，便會觀察到如圖1所示的效果，通過Sensorsimulator工具模擬手機的姿態(tài)的改變，屏幕中的水泡便隨之向高處運動。 8程序發(fā)布 完成了所有代碼的開發(fā)后，就可以將應用程序打包發(fā)布了。本案例中只需將Eclipse工具自動生成的apk文件拷出即可，按如下步驟操作。 （1）進行正式發(fā)布之前首先需要將代碼中注釋為"測試時使用"的兩處代碼刪掉，并將注釋為"真機使用"代碼的注釋去掉。 （2）完成代碼的修改后重新構建項目。 （3）打開項目文件夾下的bin目錄，其中名為SPY的apk文件便為本應用程序的安裝包。 （4）將SPY。apk文件拷貝到支持傳感器的Android手機中運行即可完成本應用程序的安裝。 9結語 通過開發(fā)基于Android平臺的傳感器應用---水平儀程序，讀者應該對Android程序的開發(fā)有了一定的了解，同時讀者也應該了解到在Android平臺下使用傳感器來豐富自己軟件的功能是十分方便的。[!--empirenews.page--] 另外，本案例雖然只對姿態(tài)傳感器進行了應用，但相信通過對本案例的學習，讀者已經(jīng)有能力對其他傳感器進行應用，開發(fā)出更具新意的吸引人的其他應用程序。
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