Sensors API

Come anticipato in precedenza, quello che andremo ad analizzare nell’ambiente An- droid deve poi essere verificato nei vari dispositivi appartenenti a OEM differenti: non è infatti scontato che ogni dispositivo disponga dello stesso equipaggiamento hardware che viene in linea teorica utilizzato dalle API Android.

La maggior parte dei dispositivi è dotata di sensori di movimento che misurano l’o- rientamento e le diverse condizioni ambientali. Questi sensori sono in grado di for- nire dati grezzi con elevata precisione e accuratezza, e sono utili se si desidera mo- nitorare il movimento tridimensionale, il posizionamento o i cambiamenti del conte- sto ambientale in prossimità di un dispositivo. La piattaforma Android supporta tre grandi categorie di sensori:

• sensori di movimento: questi sensori misurano le forze di accelerazione e le forze di rotazione lungo tre assi. Questa categoria comprende gli accelerome- tri, i sensori di gravità, i giroscopi e i sensori dei vettore di rotazione;

• sensori ambientali: questi sensori misurano diversi parametri ambientali, come la temperatura ambientale e la pressione dell’aria, l’illuminazione, e l’umidità. Questa categoria comprende i barometri, i fotometri, e i termometri;

• sensori di posizione: questi sensori misurano la posizione fisica di un disposi- tivo. Tale categoria comprende i sensori di orientamento e i magnetometri.

I sensori hardware disponibili sul device vengono sfruttati per acquisire dati grezzi mediante il framework dei sensori di Android: esso fornisce diverse classi e interfac- ce che consentono di eseguire una grande varietà di compiti correlati ai sensori.

• SensorManager: è possibile utilizzare questa classe per creare un’istanza del service di percezione. Questa classe fornisce diversi metodi per l’accesso e l’enumerazione dei sensori, la registrazione e l’annullamento della registra- zione di ascoltarori di eventi sensoriali, e l’acquisizione di informazioni di orientamento. Essa fornisce inoltre diverse costanti che vengono utilizzate per

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sgnalare la precisione del sensore e la velocità di acquisizione dati impostata, oltre che per calibrare i sensori.

• Sensor: si può utilizzare questa classe per creare un’istanza di un sensore spe- cifico. Questa classe fornisce diversi metodi che consentono di determinare le capacità di un sensore.

• SensorEvent: il sistema utilizza questa classe per creare un oggetto che forni- sce informazioni riguardanti un evento sensoriale. Tale oggetto include i dati grezzi del sensore, il tipo di sensore che ha generato l’evento, l’accuratezza dei dati, e la marca temporale per l’evento.

• SensorEventListener: è possibile utilizzare questa interfaccia per creare due metodi di callback che ricevono le notifiche (eventi del sensore) quando i valori del sensore cambiano o quando cambia la precisione del sensore.

Recupero dei sensori e loro funzionalità

Di seguito un esempio pratico di come gestire tali sensori.

private SensorManager mSensorManager; mSensorManager = (SensorManager)

getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE); List<Sensor> deviceSensors =

mSensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ALL);

Se si desidera enumerare tutti i sensori di un certo tipo, basta sostituire la costante TYPE_ALL con le costanti che vedremo in seguito (tutte precedute da “TYPE_”). Inoltre, una volta ottenuto un oggetto sensor possiamo utilizzare su di esso il metodo getMinDelay() che ritorna il minimo intervallo di tempo in microsecondi a cui tale sensore può inviare dati: i sensori che ritornano zero alla chiamata di tale metodo sono definiti non di flusso in quanto invieranno dati solo in caso cambino i valori dei parametri che sta monitorando.

Sistema di riferimento

In generale, il sensor framework utilizza un sistema standard di coordinate a 3 assi per esprimere i valori dei dati. Per la maggior parte dei sensori, il sistema di coordi- nate viene definito rispetto allo schermo del dispositivo quando il dispositivo viene

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tenuto nel suo orientamento predefinito. In questa condizione, l’asse X è orizzontale e punta verso destra, l’asse Y è verticale e punta verso l’alto, mentre l’asse Z punta verso l’esterno della faccia dello schermo. La cosa più importante di questo sistema di riferimento è che esso non cambia nel momento in cui il dispositivo viene ruotato e quindi gli assi rimangono fissi, ma allo stesso tempo bisogna fare attenzione al fatto che la maggior parte dei tablet ha come orientamento predefinito quello in landscape.

Figura 1.5: sistema di coordinate usato dalle API sensoriali

Andiamo ora ad analizzare nel dettaglio le tre classi di sensori introdotte in prece- denza.

Sensori di movimento

I sensori di movimento sono utili per il monitoraggio dei movimenti del dispositivo, come ad esempio l’inclinazione, lo scuotimento e la rotazione. Il movimento è di so- lito un risultato dell’input diretto dell’utente, ma può anche essere un riflesso dovuto all’ambiente fisico in cui il dispositivo è posizionato. Nel primo caso, si sta monito- rando il movimento relativo alla struttura di riferimento del dispositivo, nel secondo invece si considera il movimento relativo alla struttura di riferimento del mondo. Tutti i sensori di movimento ritornano un array multidimensionale relativo ai valori del sensore per ogni SensorEvent generato:

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Accelerazioni lungo gli assi x, y, z con inclusa la gravità (m/s2)

• TYPE_GRAVITY (Software or Hardware)

Accelerazioni di gravità lungo gli assi x, y , z (m/s2)

• TYPE_GYROSCOPE (Hardware)

Velocità di rotazione lungo gli assi x, y, z (rad/s)

• TYPE_ROTATION_VECTOR (Software or Hardware)

Componenti lungo gli assi x, y, z e componente scalare del vettore di rotazione

• TYPE_LINEAR_ACCELERATION (Software or Hardware) Accelerazioni lungo gli assi x, y, z esclusa la gravità (m/s2)

Sensori ambientali

La piattaforma Android supporta quattro sensori che consentono di monitorare le varie proprietà ambientali: è possibile utilizzare questi sensori per monitorare l’u- midità relativa ambientale, l’illuminazione, la pressione ambiente, e la temperatura ambiente in prossimità di un dispositivo. Tutti i sensori sono basati sull’hardware e sono quindi disponibili solo se il produttore del dispositivo li ha inseriti nel circuito integrato.

Anche in questo caso viene restituito un array ma monodimensionale quindi tutti i valori si trovano nella posizione 0:

• TYPE_TEMPERATURE (Hardware) Temperatura del dispositivo (◦C), deprecato

• TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE (Hardware) Temperatura ambientale (◦C)

• TYPE_LIGHT (Hardware) Illuminazione (lx)

• TYPE_PRESSURE (Hardware) Pressione ambientale (hPa o mbar)

• TYPE_RELATIVE_HUMIDITY (Hardware) Umidità relativa dell’ambiente (%)

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Sensori di posizione

La piattaforma Android supporta due sensori che consentono di determinare la posi- zione del dispositivo: il sensore di campo magnetico terrestre e il sensore di orien- tamento; essa offre inoltre un sensore che consente di determinare quanto il display sia vicino a un oggetto (sensore di prossimità). Il sensore di orientamento è basato su software e trae i suoi dati dall’accelerometro e dal sensore di campo magnetico terrestre. In questo caso per ogni SensorEvent generato i sensori ritornano valori incapsualti in array (uno monodimensionale, gli altri multidimensionale):

• TYPE_ORIENTATION (Software), disponibile ma deprecato Angoli lungo gli assi x, y, z ovvero azimuth, beccheggio e rollio (◦)

• TYPE_MAGNETIC_FIELD (Hardware)

Forza del campo geomagnetico lungo gli assi x, y, z (µT)

• TYPE_PROXIMITY (Hardware) Distanza dall’oggetto (cm)