iOS学习笔记34-加速计和陀螺仪

一、CoreMotion框架介绍

我们知道有一些iOS的应用，会有一些特殊的要求，比如：

1. 电子罗盘指南针之类的应用：让我们知道方向。
2. 运动类型软件：让我们知道我们跑步多少公里。
3. 社交软件中的摇一摇功能。
4. 游戏中扮演角色类中根据设备的晃动等进行操作。

其实，他们多半是使用了iOS中的一个核心运动框架CoreMotion.framework

• 使用iOS提供给我们的CoreMotion框架，主要是为了访问加速度计和陀螺仪的相关数据。
• 它不仅仅提供给你获得实时的加速度值和旋转速度值，更重要的是，苹果在其中集成了很多算法，可以直接给你输出把重力加速度分量剥离的加速度，省去你的高通滤波操作，以及提供给你一个专门的设备的三维位置信息。

传感器介绍：

1. 加速度计：
   加速度计的原理很简单，现在手机里面基本配备的都是3维线传感器，也就是说，用来测量x，y，z三个轴上的加速力。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力，就好比地球引力，也就是重力。

   
   
   

2. 陀螺仪：
   陀螺仪的主要作用，是基于角动量守恒的理论，沿着某个特定的坐标轴测量旋转速率。在使用中，陀螺仪的转子在高速旋转时，始终指向一个固定的方向，当运动物体的运动方向偏离预定方向时，陀螺仪就可以感受出来。

   
   
   

二、CoreMotion使用

CoreMotion主要负责三种数据：

• 加速度值CMAccelerometerData
• 陀螺仪值CMGyroData
• 设备motion值CMDeviceMotion

实际上，这个设备motion值就是通过加速度和旋转速度进行变换算出来的

CMDeviceMotion属性介绍：

1. attitude：通俗来讲，就是告诉你手机在当前空间的位置和姿势
2. gravity：重力信息，其本质是重力加速度矢量在当前设备的参考坐标系中的表达
3. userAcceleration：加速度信息
4. rotationRate：即时的旋转速率，是陀螺仪的输出

使用CoreMotion的步骤：

1. 初始化CMMotionManager管理对象
2. 调用管理对象的对象方法获取数据，有2种方式
3. 处理数据
4. 当你不需要使用的时候，停止获取数据

-(void)stopAccelerometerUpdates;//停止获取加速度计数据
-(void)stopGyroUpdates;//停止获取陀螺仪数据
-(void)stopDeviceMotionUpdates;//停止获取设备motion数据

在CoreMotion中有2种获取数据方式：

1. Push方式：
   提供一个线程管理器NSOperationQueue和一个回调Block，CoreMotion自动在每一个采样数据到来的时候回调这个Block，进行处理。在这种情况下，Block中的操作会在你自己的主线程内执行。
2. Pull方式：
   你必须主动去向CMMotionManager要数据，这个数据就是最近一次的采样数据。你不去要，CMMotionManager就不会给你。

1. 加速度计使用Pull方式获取：

- (void)useAccelerometerPull{
    //初始化全局管理对象
    CMMotionManager *manager = [[CMMotionManager alloc] init];
    self.motionManager = manager;
    //判断加速度计可不可用，判断加速度计是否开启
    if ([manager isAccelerometerAvailable] && ![manager isAccelerometerActive]){
        //告诉manager，更新频率是100Hz
        manager.accelerometerUpdateInterval = 0.01;
        //开始更新，后台线程开始运行。这是Pull方式。
        [manager startAccelerometerUpdates];
    }
    //获取并处理加速度计数据
    CMAccelerometerData *newestAccel = self.motionManager.accelerometerData;
    NSLog(@"X = %.04f",newestAccel.acceleration.x);
    NSLog(@"Y = %.04f",newestAccel.acceleration.y);
    NSLog(@"Z = %.04f",newestAccel.acceleration.z);
}

2. 加速度计使用Push方式获取：

- (void)useAccelerometerPush{
    //初始化全局管理对象
    CMMotionManager *manager = [[CMMotionManager alloc] init];
    self.motionManager = manager;
    //判断加速度计可不可用，判断加速度计是否开启
    if ([manager isAccelerometerAvailable] && ![manager isAccelerometerActive]){
        //告诉manager，更新频率是100Hz
        manager.accelerometerUpdateInterval = 0.01;
        NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
        //Push方式获取和处理数据
        [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);
         }];
    }
}

3. 陀螺仪使用Push方式获取，Pull方式就不列出来了，和加速度计使用相似：

- (void)useGyroPush{
    //初始化全局管理对象
    CMMotionManager *manager = [[CMMotionManager alloc] init];
    self.motionManager = manager;
    //判断陀螺仪可不可以，判断陀螺仪是不是开启
    if ([manager isGyroAvailable] && ![manager isGyroActive]){
        
        NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
        //告诉manager，更新频率是100Hz
        manager.gyroUpdateInterval = 0.01;
        //Push方式获取和处理数据
        [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);
        }];
    }
}

以上代码必须是真机上才能正常运行，利用上面的知识我们可以做类似于这样的效果：

- (void)keepBalance {
    if (self.manager.isDeviceMotionAvailable) {
        //设置加速计采样频率
        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);
        }];
    }
}

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