iOS學習筆記34 加速計和陀螺儀

執著丶執念發表於2018-06-02

一、CoreMotion框架介紹

我們知道有一些iOS的應用,會有一些特殊的要求,比如:

  1. 電子羅盤指南針之類的應用:讓我們知道方向。
  2. 運動型別軟體:讓我們知道我們跑步多少公里。
  3. 社交軟體中的搖一搖功能。
  4. 遊戲中扮演角色類中根據裝置的晃動等進行操作。

其實,他們多半是使用了iOS中的一個核心運動框架CoreMotion.framework

  • 使用iOS提供給我們的CoreMotion框架,主要是為了訪問加速度計陀螺儀的相關資料。
  • 它不僅僅提供給你獲得實時的加速度值和旋轉速度值,更重要的是,蘋果在其中整合了很多演算法,可以直接給你輸出把重力加速度分量剝離的加速度,省去你的高通濾波操作,以及提供給你一個專門的裝置的三維位置資訊。
感測器介紹:
  1. 加速度計: 加速度計的原理很簡單,現在手機裡面基本配備的都是3維線感測器,也就是說,用來測量x,y,z三個軸上的加速力。加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力,就好比地球引力,也就是重力。
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  2. 陀螺儀: 陀螺儀的主要作用,是基於角動量守恆的理論,沿著某個特定的座標軸測量旋轉速率。在使用中,陀螺儀的轉子在高速旋轉時,始終指向一個固定的方向,當運動物體的運動方向偏離預定方向時,陀螺儀就可以感受出來。
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二、CoreMotion使用

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CoreMotion主要負責三種資料:
  • 加速度值CMAccelerometerData
  • 陀螺儀值CMGyroData
  • 裝置motion值CMDeviceMotion

實際上,這個裝置motion值就是通過加速度和旋轉速度進行變換算出來的

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######CMDeviceMotion屬性介紹:

  1. attitude:通俗來講,就是告訴你手機在當前空間的位置和姿勢
  2. gravity:重力資訊,其本質是重力加速度向量在當前裝置的參考座標系中的表達
  3. userAcceleration:加速度資訊
  4. rotationRate:即時的旋轉速率,是陀螺儀的輸出

######使用CoreMotion的步驟:

  1. 初始化CMMotionManager管理物件
  2. 呼叫管理物件的物件方法獲取資料,有2種方式
  3. 處理資料
  4. 當你不需要使用的時候,停止獲取資料
-(void)stopAccelerometerUpdates;//停止獲取加速度計資料
-(void)stopGyroUpdates;//停止獲取陀螺儀資料
-(void)stopDeviceMotionUpdates;//停止獲取裝置motion資料
複製程式碼

######在CoreMotion中有2種獲取資料方式:

  1. Push方式: 提供一個執行緒管理器NSOperationQueue和一個回撥BlockCoreMotion自動在每一個取樣資料到來的時候回撥這個Block,進行處理。在這種情況下,Block中的操作會在你自己的主執行緒內執行。
  2. Pull方式: 你必須主動去向CMMotionManager要資料,這個資料就是最近一次的取樣資料。你不去要,CMMotionManager就不會給你。
1. 加速度計使用Pull方式獲取:
- (void)useAccelerometerPull{
    //初始化全域性管理物件
    CMMotionManager *manager = [[CMMotionManager alloc] init];
    self.motionManager = manager;
    //判斷加速度計可不可用,判斷加速度計是否開啟
    if ([manager isAccelerometerAvailable] && ![manager isAccelerometerActive]){
        //告訴manager,更新頻率是100Hz
        manager.accelerometerUpdateInterval = 0.01;
        //開始更新,後臺執行緒開始執行。這是Pull方式。
        [manager startAccelerometerUpdates];
    }
    //獲取並處理加速度計資料
    CMAccelerometerData *newestAccel = self.motionManager.accelerometerData;
    NSLog(@"X = %.04f",newestAccel.acceleration.x);
    NSLog(@"Y = %.04f",newestAccel.acceleration.y);
    NSLog(@"Z = %.04f",newestAccel.acceleration.z);
}
複製程式碼
2. 加速度計使用Push方式獲取:
- (void)useAccelerometerPush{
    //初始化全域性管理物件
    CMMotionManager *manager = [[CMMotionManager alloc] init];
    self.motionManager = manager;
    //判斷加速度計可不可用,判斷加速度計是否開啟
    if ([manager isAccelerometerAvailable] && ![manager isAccelerometerActive]){
        //告訴manager,更新頻率是100Hz
        manager.accelerometerUpdateInterval = 0.01;
        NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
        //Push方式獲取和處理資料
        [manager startAccelerometerUpdatesToQueue:queue
                 withHandler:^(CMAccelerometerData *accelerometerData, NSError *error)
         {
             NSLog(@"X = %.04f",accelerometerData.acceleration.x);
             NSLog(@"Y = %.04f",accelerometerData.acceleration.y);
             NSLog(@"Z = %.04f",accelerometerData.acceleration.z);
         }];
    }
}
複製程式碼
3. 陀螺儀使用Push方式獲取,Pull方式就不列出來了,和加速度計使用相似:
- (void)useGyroPush{
    //初始化全域性管理物件
    CMMotionManager *manager = [[CMMotionManager alloc] init];
    self.motionManager = manager;
    //判斷陀螺儀可不可以,判斷陀螺儀是不是開啟
    if ([manager isGyroAvailable] && ![manager isGyroActive]){
        
        NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
        //告訴manager,更新頻率是100Hz
        manager.gyroUpdateInterval = 0.01;
        //Push方式獲取和處理資料
        [manager startGyroUpdatesToQueue:queue
                             withHandler:^(CMGyroData *gyroData, NSError *error)
        {
            NSLog(@"Gyro Rotation x = %.04f", gyroData.rotationRate.x);
            NSLog(@"Gyro Rotation y = %.04f", gyroData.rotationRate.y);
            NSLog(@"Gyro Rotation z = %.04f", gyroData.rotationRate.z);
        }];
    }
}
複製程式碼

以上程式碼必須是真機上才能正常執行,利用上面的知識我們可以做類似於這樣的效果:

- (void)keepBalance {
    if (self.manager.isDeviceMotionAvailable) {
        //設定加速計取樣頻率
        self.manager.deviceMotionUpdateInterval = 0.05f;
        [self.manager startDeviceMotionUpdatesToQueue:[NSOperationQueue mainQueue] withHandler:^(CMDeviceMotion * _Nullable motion, NSError * _Nullable error) {
            double rotation = atan2(motion.gravity.x, motion.gravity.y) - M_PI;
            self.imageView.transform = CGAffineTransformMakeRotation(rotation);
        }];
    }
}
複製程式碼

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