Android設備現在是小工具系列的一部分，提供基于傳感器的功能，讓開發人員可以通過確定某人放棄手機的頻率，以及允許用戶通過傾斜，搖晃或指向他們的方式來控制應用程序和游戲。手機。

開源Android平臺是使用硬件傳感器創建創新應用程序的理想選擇。然而，它不是針對實時傳感器數據采集進行優化的，并且需要智能算法來處理然后提供可用的傳感器信息。

Gaming是Android手機最受歡迎的傳感器應用之一。游戲應用程序使用陀螺儀，加速度計和指南針來實現如通過隧道“飛行”的豐富用戶體驗，以及玩家在任何方向上體驗或模擬運動的游戲。作為一個例子，考慮任天堂在其Wii系統游戲中使用動作感應，允許用戶通過手勢識別和指向，通過使用加速度計和光學傳感器技術與屏幕上的項目進行交互和操作。

Android平臺本身為傳感器提供了豐富的機會來監控手機環境并與之互動。可以和目前正在使用的傳感器包括加速度計，陀螺儀，羅盤，以及壓力，溫度和圖像傳感器。出于本文的目的，將僅討論前三個，作為獨立設備，并通過傳感器融合，作為系統，以便：

陀螺儀提供方向和良好的動態響應

加速度計通過重力提供校正

羅盤因磁北提供校正

Android操作系統和傳感器

這里是Android操作系統中使用的傳感器背后的魔力：你可以使用操作系統訪問設備中的底層硬件，因為硬件功能已經浮出水面，便于開發人員使用。 Android是一款面向移動設備的開源軟件堆棧。它是開源的，因為谷歌希望確保沒有中心點失敗，并且沒有任何一個行業參與者可以限制或控制任何其他創新。通過開源平臺和下載Android SDK，您可以前所未有地訪問這些與傳感器相關的功能：

android.hardware.SensorManager - 這是一個可以訪問Android平臺內可用傳感器的類。

android.hardware.SensorListener - 由類實現的接口，用于在傳感器實時更改時接收傳感器值的更新，以便它可以監視硬件中的一個或多個傳感器。

android.hardware.SensorManager包含代表Android傳感器系統不同方面的常量，包括：

傳感器類型

采樣率

準確度

使用本機代碼的應用程序可以直接在該本機代碼中接收和處理輸入和傳感器事件，從而顯著提高效率和響應能力。使用Android操作系統時，傳感器的選擇并不一定會有所不同;它增強了從傳感器中哄騙最佳性能的能力。

平臺公開的本機庫允許應用程序處理與框架中可用的輸入事件相同類型的輸入事件。應用程序可以從所有支持的傳感器類型接收事件，并可以啟用/禁用特定傳感器并管理事件傳遞速率和排隊。現在讓我們來研究可以應用于Android平臺的傳感器類型。

陀螺儀

陀螺儀是角速度傳感器，使用科里奧利效應測量自己的旋轉。當質量移動并且參照系旋轉時，會發生這種效果。陀螺儀非常快速地移動質量，使其振蕩并產生科里奧利效應是這種振蕩的結果。當質量以大約30 kHz振蕩時，電容式傳感器可以接收此信號。在Android智能手機等手持式儀器中，三軸陀螺儀會振動并感知旋轉。在物理上，硅以必要的邏輯放置在傳感器下方，并且通常將較大的芯片放置在堆疊中的芯片下以執行信號調節和傳感器融合，從系統中的其他傳感器獲取輸入。

STMicroelectronics LPY450AL MEMS運動傳感器（圖1）是用于指點設備和游戲控制器的雙軸俯仰和偏航±500 dps模擬陀螺儀。它是一款低功耗，雙軸微機械陀螺儀，能夠測量沿俯仰和偏轉軸的角速率，在擴展的工作溫度范圍（-40°至85°C）內提供溫度穩定性和高分辨率。 LPY450AL具有±500 dps的滿量程，能夠檢測-3 dB帶寬高達140 Hz的速率。

圖1：STMicroelectronics的LPY450AL陀螺儀。

該裝置包括由單個驅動質量構成的傳感元件，該傳感元件保持連續振蕩并且能夠基于科里奧利原理在施加角速率時作出反應。 CMOS IC通過模擬輸出電壓為外部世界提供測量的角速率，允許高水平的集成和生產調整，以更好地匹配傳感元件特性。 LPY450AL采用塑料焊盤網格陣列（LGA）封裝。

加速度計

加速度計是一種測量加速度的傳感器，它可以測量速度隨時間的變化率。使用矢量描述速度，正如您將從基礎物理中回憶的那樣 - 與標量具有幅度和（這是關鍵）方向不同。在手機中，三軸加速度計提供方向，指示手機是朝上還是朝下，屏幕是面向用戶，還是顛倒以及兩者之間的所有組合。在手機中，加速度計設計用于拾取所有移動，包括傾斜，俯仰和滾動。

為了將抖動應用于手機的控制曲目，可以開發一種算法，用于檢查重力方向相對于手機軸的快速變化。在這里，檢測到傾斜X，Y和Z值的快速變化，并且可以設置閾值以確定何時發生足夠快速的變化，同時過濾掉緩慢變化的變化，例如簡單地回答或拿起電話而不是搖晃它。

加速度傳感器的一個例子是Bosch的BMA220（圖2），三軸±2到±16 g加速度傳感器，帶有片上運動觸發中斷控制器。該傳感器是一款三軸加速度計，具有超小封裝尺寸（2 x 2 x 0.98 mm）。數字接口SPI（四線，三線）I2C，中斷引腳，I/O電源電壓范圍為1.6至3.6 V.具有可編程功能。

圖2：框圖BMA220。來源：數據表 - BOSCH Sensortec

圖3：LSM320DL線性傳感器模塊。

另一個例子是STMicroelectronics的LSM320DL（圖3）線性傳感器模塊。它是一個采用3D數字加速度計和2D數字陀螺儀的系統級封裝。各種傳感元件采用專門的微機械加工工藝制造，而IC接口則采用CMOS技術實現，允許您設計一個專用電路，該電路經過微調以更好地匹配傳感元件特性。 LSM320DL具有動態用戶可選的滿量程加速度范圍±2 g，±4 g，±8和±16 g，角速率為±250，±500和±2，000度/s。

加速度計和陀螺儀傳感器可以激活，也可以分別置于低功耗或省電模式，以實現應用優化的省電。 LSM320DL采用塑料焊盤網格陣列（LGA）封裝。該部分的目標是GPS導航，沖擊識別和記錄，游戲和虛擬現實輸入設備，運動激活功能，振動監測和補償，自由落體檢測和6D方向檢測等應用。

羅盤

指南針與加速度計配合使用，可提供磁北向。磁場傳感器在嘈雜的環境中工作，拾取所有可能的磁場，其中包括來自藍牙芯片，揚聲器，麥克風的干擾，幾乎任何被磁化的電路板上的干擾。當電線上的電流被霍爾效應偏轉時，即當存在磁場時，指南針工作。它們可以完全由硅電子產品制造。

三軸數字羅盤IC的一個例子是霍尼韋爾（中國）的HMC5883L（圖4）表面貼裝多芯片模塊，專為具有數字接口的低場磁感應而設計。 HMCa5883L包括一個高分辨率HMC 118X系列磁阻傳感器，一個帶放大功能的ASIC，自動消磁帶驅動器，偏移消除功能和一個12位ADC，可實現1到2英寸的羅盤航向精度。 I2C串行總線允許簡單的接口。應用包括移動電話，上網本，消費電子產品，汽車導航系統和個人導航設備。

圖4：HMC5883L內部原理圖。

HMC5883L采用霍尼韋爾（中國）的各向異性磁阻（AMR）技術，可提供精確的軸內靈敏度和線性度。具有極低交叉軸靈敏度的固態結構旨在測量地球磁場的方向和大小。

傳感器融合

在手持式手機傳感器中，來自上述組件的數據被整合在一起，形成了所謂的傳感器融合。例如，使用陀螺儀并找到方向，然后使用加速度計來保持方向相對于重力正確 - 同時消除漂移 - 使您能夠創建有效的應用程序，同時獨立地使用數據并且每個傳感器單獨使用不給你一個理想的結果。

同樣，指南針需要傾斜補償。除非相對于設備如何被保持理解水平面，否則不可能知道航向。使用加速度計執行傾斜補償，但它們不測量重力。加速度計和陀螺儀都用于傾斜補償羅盤。

開發仍在繼續

在移動應用開發中使用陀螺儀，加速度計和指南針肯定會增加。當這些傳感器與移動GPS，光傳感器和其他輸入相結合時，可以實現與應用程序的新的和激動人心的交互。已經有許多相當復雜的動作可以通過結合傳感器融合使用各種傳感器在Android（或iOS和Windows Mobile設備）等平臺上執行。