iOS设备中陀螺仪和加速度计的使用指南

# iOS设备中陀螺仪和加速度计的使用指南 ## 1. 加速度计与陀螺仪基础原理 ### 1.1 加速度计的工作原理 当设备倾斜时，1g的重力会根据握持角度分布在不同的轴上。例如，当设备呈45度角握持时，1g的力会大致平均地分配到两个轴上。正常使用时，加速度计在任何轴上检测到的力通常不会显著超过1g。如果突然晃动、掉落或抛掷设备，加速度计会在一个或多个轴上检测到更大的力。 加速度计使用的y坐标与Quartz 2D的坐标系相反，y值增加表示向上的力。在将加速度计用作Quartz 2D的控制机制时，需要对y坐标进行转换；而在使用OpenGL ES时则无需转换。 ### 1.2 陀螺仪的工作原理 陀螺仪可以检测设备绕轴的旋转。与加速度计不同，当设备平放在桌子上转动时，加速度计的值基本不变（实际可能因手部触碰有小波动），但陀螺仪的旋转值会改变，特别是z轴的旋转值。顺时针旋转设备会产生负值，逆时针旋转则产生正值，停止旋转后，z轴旋转值会回到零。陀螺仪记录的是设备旋转的变化，而非绝对旋转值。 ## 2. Core Motion框架与运动管理器 ### 2.1 Core Motion框架概述 在iOS 4及更高版本中，可使用Core Motion框架访问加速度计和陀螺仪的值。该框架提供了CMMotionManager类，它是获取设备运动数据的入口。应用程序创建CMMotionManager实例后，可在两种模式下使用： - 每当发生运动时执行特定代码。 - 维护一个不断更新的结构，以便随时访问最新值。 ### 2.2 CMMotionManager类的使用注意事项 CMMotionManager类并非单例，但应用程序应将其视为单例，每个应用只创建一个实例，使用正常的alloc和init方法。若需在应用的多个地方访问运动管理器，建议在应用委托中创建并提供访问接口。 除CMMotionManager类外，Core Motion还提供了CMAccelerometerData和CMGyroData等类，用于访问运动数据。 ## 3. 基于事件的运动数据访问 ### 3.1 创建MotionMonitor应用 使用Xcode创建一个名为MotionMonitor的单视图应用项目，关闭Use Storyboard选项。该应用将读取加速度计和陀螺仪数据（若设备支持）并显示在屏幕上。由于模拟器没有加速度计，此应用无法在模拟器上运行。 ### 3.2 链接Core Motion框架 这是一个可选的系统框架，需要手动添加。操作步骤如下： 1. 在项目导航器中选择项目。 2. 选择目标和Build Phases选项卡。 3. 展开Link Binary with Libraries视图。 4. 点击加号按钮，选择CoreMotion.framework。 ### 3.3 修改BIDViewController.h文件 添加以下代码： ```objc #import <UIKit/UIKit.h> #import <CoreMotion/CoreMotion.h> @interface BIDViewController : UIViewController @property (strong, nonatomic) CMMotionManager *motionManager; @property (weak, nonatomic) IBOutlet UILabel *accelerometerLabel; @property (weak, nonatomic) IBOutlet UILabel *gyroscopeLabel; @end ``` ### 3.4 设计界面 在Interface Builder中打开BIDViewController.xib文件，进行以下操作： 1. 从库中拖出一个Label到视图中，调整其大小使其从左蓝色引导线延伸到右蓝色引导线，高度约为整个视图的一半，并将顶部与顶部蓝色引导线对齐。 2. 打开属性检查器，将Lines字段从1改为0，允许标签显示任意数量的文本行。 3. 按住Option键拖动标签创建一个副本，将副本与底部的蓝色引导线对齐。 4. 从File’s Owner图标控制拖动到每个标签，将accelerometerLabel连接到上方的标签，gyroscopeLabel连接到下方的标签。 5. 双击每个标签并删除现有文本。 ### 3.5 修改BIDViewController.m文件 在实现块的顶部添加属性合成器，并在viewDidUnload方法中添加内存管理调用： ```objc #import "BIDViewController.h" @implementation BIDViewController @synthesize motionManager; @synthesize accelerometerLabel; @synthesize gyroscopeLabel; - (void)viewDidUnload { [super viewDidUnload]; self.motionManager = nil; self.accelerometerLabel = nil; self.gyroscopeLabel = nil; } ``` ### 3.6 填充viewDidLoad方法 ```objc - (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; self.motionManager = [[CMMotionManager alloc] init]; NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init]; if (motionManager.accelerometerAvailable) { motionManager.accelerometerUpdateInterval = 1.0 / 10.0; [motionManager startAccelerometerUpdatesToQueue:queue withHandler: ^(CMAccelerometerData *accelerometerData, NSError *error){ NSString *labelText; if (error) { ```