iOS开发- CMMotionManager 开发

iOS 中常见传感器如下所示:

其中陀螺仪、加速计和磁力计的数据获取均依赖于 CMMotionManager。

一、CMMotionManager

CMMotionManager 是 Core Motion 库的核心类，负责获取和处理手机的运动信息，它可以获取的数据有

• 加速度，标识设备在三维空间中的瞬时加速度
• 陀螺仪，标识设备在三个主轴上的瞬时旋转
• 磁场信息，标识设备相对于地球磁场的方位
• 设备运动数据，标识关键的运动相关属性，包括设备用户引起的加速度、姿态、旋转速率、相对于校准磁场的方位以及相对于重力的方位等，这些数据均来自于 Core Motion 的传感器融合算法，从这一个数据接口即可获取以上三种数据，因此使用较为广泛

CMMotionManager 有 “push” 和 “pull” 两种方式获取数据，push 方式实时获取数据，采样频率高，pull 方式仅在需要数据时采集数据，Apple 更加推荐这种方式获取数据。

1.1 push方式

将 CMMotionManager 采集频率 interval 设置好以后，CMMotionManager 会在一个操作队列里从特定的 block 返回实时数据更新，这里以设备运动数据 DeviceMotion 为例，代码如下

   let motionManager = CMMotionManager()
   motionManager.gyroUpdateInterval = 0.01
        motionManager.startGyroUpdates(to: OperationQueue.main) {[weak self] gyroData, error in
            guard let self = self else { return }
            guard error == nil else { return }
            guard let gyroData = gyroData else { return }
            let x = gyroData.rotationRate.x
            let y = gyroData.rotationRate.y
            let z = gyroData.rotationRate.z
        }
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首先要注意尽可能在 app 中只创建一个 CMMotionManager 对象，多个 CMMotionManager 对象会影响从加速计和陀螺仪接受数据的速率。其次，在启动接收设备传感器信息前要检查传感器是否硬件可达，可以用
deviceMotionAvailable 检测硬件是否正常，用 deviceMotionActive 检测当前 CMMotionManager 是否正在提供数据更新。

暂停更新也很容易，直接调用 stopXXXUpdates 即可。

1.2pull 方式

仍以 DevideMotion 为例，pull 方式代码如下

 let motionManager = CMMotionManager()
motionManager.gyroUpdateInterval = 0.01
motionManager.startGyroUpdates()
let x = motionManager.gyroData?.rotationRate.x
let y = motionManager.gyroData?.rotationRate.y
let z = motionManager.gyroData?.rotationRate.z
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但是这样的方式获取的数据实时性不高，第一次获取可能没有数据，同时要注意不能过于频繁的获取，否则可能引起崩溃。

二、设备运动类型

1. attitude

attitude 用于标识空间位置的欧拉角（roll、yaw、pitch）和四元数（quaternion）

CMDeviceMotion.attitude属性是CMAttitude类型，表示设备的空间姿态。CMAttitude包含pitch、roll、yaw信息（以弧度为单位）：

pitch：以X轴为轴的转动角度。
roll：以Y轴为轴的转动角度。
yaw：以Z轴为轴的转动角度。
其中绕 x 轴运动称作 pitch（俯仰），绕 y 轴运动称作 roll（滚转），绕 z 轴运动称作 yaw（偏航）。

当设备正面向上、顶部指向正北、水平放置时，pitch、yaw 和 roll 值均为 0，其他变化如下
设备顶部上扬，pitch 由 0 递增 pi/2，顶部下沉，由 0 递减 pi/2
设备顶部左偏 180 度范围内，yaw 由 0 递增 pi，右偏递减
设备左部上旋，roll 由 0 递增 pi，左部下旋，roll 由 0 递减

2. rotationRate

rotationRate 标识设备旋转速率，具体变化如下
pitch 增加，x > 0，pitch 减少，x < 0
roll 增加，y > 0，row 减少，y < 0
yaw 增加，z > 0，yaw 减少，z < 0

3. gravity

gravity 用于标识重力在设备各个方向的分量，具体值的变化遵循如下规律：重力方向始终指向地球，而在设备的三个方向上有不同分量，最大可达 1.0，最小是 0.0。

4. userAcceleration

userAcceleration 用于标识设备各个方向上的加速度，注意是加速度值，可以标识当前设备正在当前方向上减速 or 加速。

5. magneticField & heading

magneticField 用于标识设备周围的磁场范围和精度，heading 用于标识北极方向。但是要注意，这两个值的检测需要指定 ReferenceFrame，它是一个 CMAttitudeReferenceFrame 的枚举，有四个值
CMAttitudeReferenceFrameXArbitraryZVertical
CMAttitudeReferenceFrameXArbitraryCorrectedZVertical
CMAttitudeReferenceFrameXMagneticNorthZVertical
CMAttitudeReferenceFrameXTrueNorthZVertical
其中前两个 frame 下磁性返回非法负值，只有选择了 CMAttitudeReferenceFrameXMagneticNorthZVertical 或 CMAttitudeReferenceFrameXTrueNorthZVertical 才有有效值，这两个枚举分别指代磁性北极和地理北极。