如何在Android平臺下開發(fā)傳感器應用實現(xiàn)水平儀的功能及界面的設計

1、 Android 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（Open Handset Alliance）， 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SDK Location.

（6） 在Eclipse 的AVD Manager 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|Android Project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：

package wyf.ytl; //聲明所在包

import android.content.Context;//引入Context 類

import android.graphics.Bitmap; //引入Bitmap 類

import android.graphics.BitmapFactory; //引入相關類

import android.graphics.Canvas; //引入Canvas 類

import android.graphics.Color; //引入Color 類

import android.graphics.Paint; //引入Paint 類

import android.graphics.RectF; //引入RectF 類

import android.graphics.Paint.Style; //引入Style 類

import android.util.AttributeSet; //引入AttributeSet 類

import android.view.View; //引入View 類

public class MainView extends View{

Paint paint = new Paint（）； //畫筆

//圖片資源的聲明

Bitmap shangBitmap1; //上面的大矩形圖

Bitmap shangBitmap2; //上面的氣泡

Bitmap zuoBitmap1; //左面的大矩形圖

Bitmap zuoBitmap2; //左面圖的氣泡

Bitmap zhongBitmap1; //中間的大圓圖

Bitmap zhongBitmap2; //中間的小氣泡

Bitmap xiaBitmap1; //右下的矩形圖

Bitmap xiaBitmap2; //右下的氣泡

//背景矩形的位置聲明

int shang1_X = 60; //上面的大矩形圖

int shang1_Y = 12;

int zuo1_X = 12; //左面的大矩形圖

int zuo1_Y = 60;

int zhong1_X = 65; //中間的大圓圖

int zhong1_Y = 65;

int xia1_X = 145; //右下的矩形圖

int xia1_Y = 145;//水泡的位置聲明

int shang2_X; //上面的氣泡XY 坐標

int shang2_Y;

int zuo2_X; //左面圖的氣泡XY 坐標

int zuo2_Y;

int zhong2_X; //中間的小氣泡XY 坐標

int zhong2_Y;

int xia2_X; //右下的氣泡XY 坐標

int xia2_Y;

public MainView（Context context， AttributeSet attrs）{

super（context， attrs）；

initBitmap（）； //初始化圖片資源

initLocation（）； //初始化氣泡的位置

}

private void initBitmap（）{ //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

}

private void initLocation（）{ //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

protected void onDraw（Canvas canvas）{//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：

private void initBitmap（）{ //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：

private void initLocation（）{ //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

protected void onDraw（Canvas canvas）{//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）；

//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）

RectF oval = new RectF（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：

android:orientation=“vertical”

android:layout_width=“fill_parent”

android:layout_height=“fill_parent”》

android:id=“@+id/mainView”

android:layout_width=“fill_parent”

android:layout_height = “fill_parent”/》《 ！ -- 自定義

View--》

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：

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。

7 、Activity 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：

package wyf.ytl; //聲明所在包

import android.app.Activity; //引入相關類

import android.hardware.SensorListener;

import android.hardware.SensorManager;

import android.os.Bundle;

public class SPYActivity extends Activity { //繼承Activity MainView mv; //主View

int k = 45; //靈敏度

//SensorManager mySensorManager;

//真機

SensorManagerSimulator mySensorManager; //測試時@Override

public void onCreate（Bundle savedInstanceState） {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

}

private final SensorListener mSensorLisener =new SensorListener（）{ //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

protected void onResume（）{ //添加監(jiān)聽

mySensorManager.registerListener（mSensorLisener，SensorManager.SENSOR_ORIENTATION）；

super.onResume（）；

}

@Override

protected void onPause（） { //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：

private final SensorListener mSensorLisener =

new SensorListener（）{//傳感器監(jiān)聽器類

public void onSensorChanged（int sensor， float［］ values）{…//該處省略了部分代碼，將在后面進行介紹

}

@Override

public void onAccuracyChanged（int sensor， int accuracy）{}

public boolean isContain（int x， int y）{//判斷點是否在圓內

int tempx =（int） （x + mv.zhongBitmap2.getWidth（）/2.0）；

int tempy =（int） （y + mv.zhongBitmap2.getWidth（）/2.0）；

int ox = （int） （mv.zhong1_X+ mv.zhongBitmap1.getWidth（）/2.0）；

int oy = （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return false;

}else{ //在圓內時

return true;

}

}

};

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：

public void onSensorChanged（int sensor， float［］ values）{

if（sensor == SensorManager.SENSOR_ORIENTATION）{

double pitch = values［SensorManager.DATA_Y］;

double roll = values［SensorManager.DATA_Z］;

int x=0; int y=0;//臨時變量，算中間水泡坐標時用

int tempX=0; int tempY=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）；

}else if（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）；

}else if（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。

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。

責任編輯：gt