المستشعرات الموجودة بأجهزة الأندرويد وكيفية برمجتها والتعامل معها

المستشعرات في أجهزة الأندرويد

معظم أجهزة الأندرويد تحتوي بداخلها على مستشعر بل الكثير من المستشعرات وليس مستشعر واحد منها مستشعر الضغط الجوي , شدة الاضائة , سرعة الحركة , الجاذبية , الدوران ..الخ , على سبيل المثال مستشعر القرب Proximity sensor فهو يستخدم في العديد من الهواتف و الغرض من هذا المستشعر هو قفل الشاشة عند تقريب الأذن من السماعة خلال المكالمات حتى لا يتسبب ضغط الوجه على الشاشة بقطع الإتصال وذلك يحصل من خلال التقاط الآشعة تحت الحمراء الصادرة عن الجسم.

أنواع المستشعرات :

Hardware

عبارة عن شريحة إلكترونية داخل الجهزة وهي تستمد بياناتها عن طريق القياس المباشر .

Software

ليست شريحة إلكترونية بل تحاكي مستشعرات ال hardware و تستمد بياناتها من واحد أو أكثر من مستشعرات ال hardware وتسمى أحيا ًنا المستشعرات الافتراضية أو المستشعرات الاصطناعية.

على سبيل المثال مستشعر الجاذبية يستخدم بيانات مقياس التسارع ، الجيروسكوب ، مقياس المغناطيسية لتوفير اتجاه وحجم الجاذبية في نظام إحداثيات الجهاز .

أنواع المستشعرات المدعومة من قبل نظام الأندرويد

النوع	الحساس	Sensor
Hardware	التسارع	(Acceleration) ACCELEROMETER
Hardware	درجة الحرارة	TEMPERATURE (thermometers)
Software or Hardware	الجاذبية	GRAVITY
Hardware	جيروسكوب	GYROSCOPE
Hardware	الإضائة	LIGHT
Hardware	الحقل المغناطيسي	MAGNETIC_FIELD
Software	الدوران	ORIENTATION
Hardware	الضغط	PRESSURE (barometers)
Hardware	القرب	PROXIMITY
Hardware	الكاميرا	Camera
Hardware	البصمة	Fingerprint
Hardware	الميكروفون	Microphone
Hardware	نظام ملاحة	GPS
Software or Hardware	حركات كبيرة	significant motion
Software or Hardware	عدَّاد الخطوات	step counter

منصة الأندرويد تدعم ثلاث فئات واسعة من أجهزة الإستشعار

أجهزة إستشعار الحركة (Motion sensors)

هذة المجموعة من المستشعرات تستخدم لقياس التسارع وتشمل هذة الفئة مجموعة من المستشعرات وهم Accelerometers مقياس التسارع , Gravity sensors مستشعر الجاذبية, Gyroscopes الجيرسكوب, Rotational vector sensors مستشعر الدوران.

أجهزة إستشعار البيئة (Environmental sensors)

هذة المجموعة من المستشعرات تستخدم لقياس عوامل البيئة المختلفة , مثل ambient air temperature درجة حرارة الهواء, pressure الضغط الجوي, illumination شدة الاضائة, humidity الرطوبة.

أجهزة إستشعار المكان (Position sensors)

هذه المجموعة من المستشعرات تستخدم فى تحديد المكان الفعلي للجهاز وتشمل هذة الفئة مستشعرات التوجية والمغناطيسية geomagnetic.

الوصول إلى المستشعرات الموجودة في الجهاز برمجيا

الخطوات :

الاستعلام عن طريق مدير المستشعرات ( Sensor Manager ) عن المستشعرات المتاحة واسترداد معلومات حول بيانات مستشعر معين.
تخصيص و تسجيل مستمع ( Sensor listener ) لبيانات المستشعر المطلوب.
تخصيص ردة فعل على بيانات المستشعر الواردة.

الوصول إلى مدير المستشعرات (Sensor Manager)

إطار استشعار الأندرويد Android sensor framework عبارة عن مجموعة من الكلاسات التى تساعدك فى الكشف عن المستشعرات الموجودة بالجهاز والتعامل معها.

وهذه الكلاسات هي:

Sensor Manager

- يوفر دوال متعددة للوصول إلى أجهزة الاستشعار وإدراجها.
- يوفر دوال متعددة لتفعيل و عدم تفعيل المستمع لتغيرات و احداث المستشعرات.
- يوفر العديد من الثوابت المستخدمة للإبلاغ عن دقة المستشعرات, ضبط معدلات الحصول على البيانات و فحص المستشعرات.

Sensor

- يستخدم لإنشاء نموذج لمستشعر معين.
- يوفر لك طرقًا متعددة تتيح لك تحديد إمكانات المستشعر.

Sensor Event

- يحتوي على المعلومات التي يتم تمريرها إلى التطبيق عندما يكون لدى جهاز المستشعر معلومات للإبلاغ عنها (أي عند حدوث حدث event مثلا عندما اضائة صفحة الجهاز تقل أو عند حركة الجهاز).
- يستخدم لتوليد كائن يقدم معلومات عن حدث المستشعر.
  - يحتوي الكائن من هذا الكلاس على المعلومات التالية:
    - بيانات المستشعر.
    - نوع المستشعر الذي أنشأ الحدث.
    - دقة البيانات.
    - الطابع الزمني للحدث

SensorEventListener

تستخدم لاستقبال الاشعارات من مدير المستشعرات Sensor Manager
عند حصول تغيير في قيم أو دقة المستشعر.

الحصول على قائمة المستشعرات المتاحة في الجهاز

ملف MainActivity.java

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
1
private SensorManager mgr;
2
private TextView txtList;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
   setContentView(R.layout.activity_main);

3 mgr = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
txtList = (TextView) findViewById(R.id.sensorslist);

4 List<Sensor> sensorList = mgr.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);

5 StringBuilder strBuilder = new StringBuilder();

6 for (Sensor s : sensorList) {
strBuilder.append(s.getName() + “\n”);
     }

   txtList.setVisibility(View.VISIBLE);

7 txtList.setText(strBuilder);

}
}

شرح الكود

للوصول الى مستشعرات الجهاز نقوم بتعريف نموذج من كلاس SensorManager.
تعريف نموذج من ال TextView الذي سوف يتم عرض أسماء المستشعرات المتوفرة في الجهاز عن طريقه .
للوصول الى الكلاس SensorManager نستخدم الدالة getSystemService وإعطائه المتغير SENSOR_SERVICE .
الحصول على قائمة المستشعرات المتوفرة على الجهاز على شكل قائمة من النوع Sensor عن طريق استدعاء الدالة getSensorList و اعطائها الثابت TYPE_ALL (يشير هذا الثابت إلى جميع المستشعرات المتاحة) أو نستخدم ثوابت خاصة مثل TYPE_GYROSCOPE , TYPE_LINEAR_ACCELERATION أو TYPE_GRAVITY للحصول على مستشعر من نوع معين .
تعريف نموذج من ال StringBuilder لتخزين أسماء المستشعرات.
حلقة for لمرور قائمة المستشعرات المخزنة في sensorList و الحصول على كل مستشعر، ومن ثم نحصل على الاسم الرسمي للمستشعر باستخدام الدالة getName واضافته على التوالي في strBuilder و فصل كل سطر من قائمة الأسماء المخزنة في strBuilder بقيمة خاصة line.separator، وعادةً ما يكون رمز السطر الجديد : “\n“.
عرض محتويات strBuilder في عارض النص txtList.

للحصول على الكود كامل يمكنك زيارة رابط المستودع على github من هنا

تسجيل المستمع لأحداث المستشعر SensorEventListener

المستشعرات تعمل بشكل منحصر لتطبيق واحد ولا يمكن لتطبيقين استخدام مستشعر واحد لذا نحتاج إلى تسجيل و إلغاء تسجيل المستمع لأحداث المستشعر SensorEventListener في كل توقف و استئناف للتطبيق، فنقوم بتسجيل و إلغاء تسجيل SensorEventListener داخل الدالتين onResume و onPause.

تسجيل المستمع لأحداث المستشعر

نستخدم الدالة registerListener بإعطائها المستشعر المراد تفعيله و ثابت يعين مدى سرعة الإبلاغ عن البيانات الجديدة من المستشعر.

يمكن لأجهزة الاستشعار الإبلاغ عن الكثير من البيانات بسرعة كبيرة، ولكن المزيد من البيانات المبلغ عنها تعني أن الجهاز يستهلك طاقة أكبر.

نحتاج أن نأخذ بالاعتبار أقل مقدار من البيانات اللازمة لذا نستخدم الثابت SENSOR_DELAY_NORMAL في الحالة العادية، أما في حال تطبيقات أكثر كثافة للبيانات مثل الألعاب فقد تحتاج إلى معدل أسرع مثل SENSOR_DELAY_GAME or SENSOR_DELAY_FASTEST.

إلغاء تسجيل المستمع لأحداث المستشعر

إلغاء تفعيل جميع المستشعرات عن طريق الدالة SensorManager.unregisterListener في داخل الدالة onPause يحد من استخدام الطاقة عندما يكون التطبيق غير ظاهر على الشاشة.

تطبيق يحاكي ردة الفعل لتسارع الجهاز بتغيير لون الواجهة

تعد مستشعرات الحركة مثل مقياس التسارع ACCELEROMETER أو الجيروسكوب GYROSCOPE مفيدة لمراقبة حركة الأجهزة مثل الإمالة أو الاهتزاز أو الدوران أو التأرجح، و خاصة للألعاب ، يمكن من خلاله تحديد اتجاه (شمال / جنوب / شرق / غرب) وإمالة الجهاز.

على سبيل المثال، يمكن أن تسمح للمستخدم بالتحكم في التسارع للأمام أو للخلف، والتحكم في التوجيه بالإمالة لليمين أو اليسار في الألعاب.

مستشعر التسارع يقيس التسارع المطبق على الجهاز ، بما في ذلك قوة الجاذبية.

ملف MainActivity.java

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements SensorEventListener {

private SensorManager sensorManager;
private boolean color = false;
private View view;
private Long lastUpdate;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
view = findViewById(R.id.mainLayout);

1 view.setBackgroundColor(Color.RED);
2 sensorManager = (SensorManager) getSystemService(SENSOR_SERVICE);

3 lastUpdate = System.currentTimeMillis();

}

@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
4 if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {
getAccelerometer(event);
}
}

private void getAccelerometer(SensorEvent event) {
5 float[] values = event.values;
6 // Movement
float x = values[0];
float y = values[1];
float z = values[2];
float accelationSquareRoot = (x * x + y * y + z * z)
/ (SensorManager.GRAVITY_EARTH * SensorManager.GRAVITY_EARTH);
7 long actualTime = event.timestamp;
if (accelationSquareRoot >= 2) //
{
8 if (actualTime – lastUpdate < 200) {
return;
}
lastUpdate = actualTime;

if (color) {
view.setBackgroundColor(Color.RED);
} else {
view.setBackgroundColor(Color.GREEN);
}
color = !color;
}
}

@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {
}

@Override
protected void onResume() {
super.onResume();
9 // register this class as a listener for the orientation and
// accelerometer sensors
sensorManager.registerListener(this,
sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER),
SensorManager.SENSOR_DELAY_FASTEST);
}

@Override
protected void onPause() {
10 // unregister listener
super.onPause();
sensorManager.unregisterListener(this);
}
}

شرح الكود

تعيين لون الأحمر خلفية للواجهة الرئيسية .
للوصول الى الكلاس SensorManager نستخدم الدالة getSystemService وإعطائه المتغير SENSOR_SERVICE.
نقوم بتخزين الوقت الحالي للنظام بالملي ثانية.
داخل الدالة onSensorChanged نستخرج بيانات المستشعر عن طريق الكائن event
نخزن البيانات عن طريق المستشعر داخل مصفوفة باسم values.
التأكد من إذا ما كان الجهاز قد اهتز أم لا بحساب حجم التسارع , حجم التسارع هو الجذر التربيعي لمجموع المربعات لكل مكون ، sqrt(x ^ 2 + y ^ 2 + z ^ 2)، حدث المستشعر SensorEvent يخزن البيانات عن طريق المستشعر داخل مصفوفة باسم values التي تحتوي هنا في مقياس التسارع على بيانات موضع الجهاز في الفضاء في المحاور X ، Y ، Z المخزنة بالترتيب في مصفوفة ذو بعدين values[0], values[1], values[2] وحدة البيانات، (m/s^2)، واعتمادا على نوع المستشعر تتعين المصفوفة.
نقوم بتخزين الوقت الذي أنشأ فيه البيانات event.timestamp (مستشعرات الجهاز حساسة بشكل لا يصدق. عند حمل الجهاز في يدك، فإنه يتحرك باستمرار ، بغض النظر عن مدى ثبات يدك. والنتيجة هي أنه يتم استدعاء الدالة onSensorChanged عدة مرات في الثانية. لا نحتاج إلى كل هذه البيانات ، لذا نحتاج إلى التأكد من أننا سنأخذ عينات من البيانات التي نحصل عليها من مقياس التسارع بالجهاز. فنقوم بتخزين الوقت الحالي للنظام في actualTime ونتحقق مما إذا مرت 200 مللي ثانية منذ آخر مرة تم فيها استدعاء onSensorChanged)
یتم تغيير لون الخلفية من أحمر للاخضر و العكس في كل حركة للجهاز خلال 200 ملي ثانية.
تسجيل المستمع لأحداث المستشعر داخل الدالة onResume
إلغاء تسجيل المستمع لأحداث المستشعر داخل الدالة onPause

للحصول على الكود كامل يمكنك زيارة رابط المستودع على github من هنا

المراجع

المستشعرات الموجودة بأجهزة الأندرويد وكيفية برمجتها والتعامل معها

المستشعرات في أجهزة الأندرويد

أنواع المستشعرات :

منصة الأندرويد تدعم ثلاث فئات واسعة من أجهزة الإستشعار

الوصول إلى المستشعرات الموجودة في الجهاز برمجيا

الخطوات :

الوصول إلى مدير المستشعرات (Sensor Manager)

الحصول على قائمة المستشعرات المتاحة في الجهاز

شرح الكود

تسجيل المستمع لأحداث المستشعر SensorEventListener

تسجيل المستمع لأحداث المستشعر

إلغاء تسجيل المستمع لأحداث المستشعر

تطبيق يحاكي ردة الفعل لتسارع الجهاز بتغيير لون الواجهة

شرح الكود

4 حقائق صادمة حول نظام الأندرويد

كاتب كوثر اسماعيل

شارك في النقاش One Comment

اترك تعليق Cancel Reply