說(shuō)一說(shuō)那些藏在手機(jī)中的傳感器，你雖然天天在用，但是可能并不知道它的存在

哈嘍，大家好，我是程序員秘書LittleG。

前言

附之前手機(jī)處理器相關(guān)文章《一文搞懂各家手機(jī)芯片命名規(guī)則》。

手機(jī)對(duì)我們來(lái)說(shuō)是再常見(jiàn)不過(guò)的東西了，如果將手機(jī)比喻成一個(gè)人，傳感器就是眼睛(視覺(jué))、皮膚(觸覺(jué))、耳朵(聽(tīng)覺(jué))、甚至是鼻子(嗅覺(jué))、嘴巴(味覺(jué))等等；當(dāng)然現(xiàn)在市面上的手機(jī)還沒(méi)有嗅覺(jué)和味覺(jué)，但可以做一個(gè)大膽的假設(shè)，相信隨著AI大模型逐漸終端化，以后的手機(jī)將會(huì)變得更加智能，擁有味覺(jué)和嗅覺(jué)是遲早得事情了。

到時(shí)在家里或者隨時(shí)隨地就可以擁有享受5D影院的觀感體驗(yàn)，想想就美！

回到現(xiàn)實(shí)，說(shuō)說(shuō)你還在玩搖一搖嗎？每天都在看自己走了多少步嗎？當(dāng)你手機(jī)貼著耳朵接聽(tīng)電話時(shí)，有注意到手機(jī)屏幕就自己滅屏防誤觸了嗎？平時(shí)有使用過(guò)手機(jī)里的指南針嗎？手機(jī)拍照有防抖功能嗎？玩和平精英、玩飛車時(shí)追求精準(zhǔn)細(xì)致控制體驗(yàn)嗎？這些功能都無(wú)一例外，用到了特定的傳感器。

正文

傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC:International Electrotechnical Committee）的定義為：“傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)”。下面看看手機(jī)中常見(jiàn)常用的幾種傳感器：

1> Accelerometer(G-sensor)

重力傳感器，又稱加速度傳感器，用于獲取設(shè)備加速度信息，包括x（屏幕水平方向）、y（垂直屏幕水平方向）、z（垂直屏幕平面方向）三個(gè)方向的加速度信息。主要的供應(yīng)商有ST，Bosch，F(xiàn)reescale，ADI，美新等；

使用場(chǎng)景有：搖一搖，步數(shù)統(tǒng)計(jì)，報(bào)警系統(tǒng)，速度感應(yīng)系統(tǒng)等；

例如微信的搖一搖，當(dāng)你在搖晃手機(jī)的時(shí)候，上下左右都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的值，當(dāng)這個(gè)值大于某一個(gè)值的時(shí)候，就可以確定是在搖晃手機(jī)了，這時(shí)就會(huì)做出響應(yīng)；

再如，個(gè)別高端筆記本也內(nèi)置有G-sensor，在感知發(fā)生劇烈加速度時(shí)（如開(kāi)始跌落），會(huì)立即使硬盤的磁頭歸位，使盤體和磁頭分離，避免在讀寫磁盤操作的時(shí)候受到?jīng)_擊，防止硬盤受到損害。

Accelerometer一般使用方法：初始化 Accelerometer得到 Accelerometer 的讀數(shù)將 Accelerometer 的讀數(shù)轉(zhuǎn)化成傾斜角度

2> Magnetometer(M-sensor)

地磁儀，又稱地磁傳感器，用于測(cè)量地磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向的儀器的統(tǒng)稱。主要的供應(yīng)商有AKM，Yamaha，ST，QST，愛(ài)盛等；

如手機(jī)中指南針APP就是用這個(gè)識(shí)別東南西北方向的。

再如地磁傳感器可用于檢測(cè)車輛的存在和車型識(shí)別。利用車輛通過(guò)道路時(shí)對(duì)地球磁場(chǎng)的影響來(lái)完成檢測(cè)。比如當(dāng)駕駛員把車輛停在車位上，地磁傳感器能自動(dòng)感應(yīng)車輛的到來(lái)并開(kāi)始計(jì)時(shí)；等車輛要離開(kāi)時(shí)，傳感器會(huì)自動(dòng)把停車時(shí)間傳送到中轉(zhuǎn)站或服務(wù)器進(jìn)行計(jì)費(fèi)。針對(duì)開(kāi)放式停車場(chǎng)，就不再需要人工跑來(lái)跑去，計(jì)費(fèi)和收費(fèi)了。

G-sensor是感應(yīng)芯片在三個(gè)方向（通常是）上的重力加速度；手機(jī)里的重力球用的就是這個(gè)技術(shù)，一般用來(lái)做手機(jī)屏幕旋轉(zhuǎn)檢測(cè)。M-sensor是感受磁場(chǎng)的傳感器，一般用來(lái)做手機(jī)中指南針的開(kāi)發(fā)。如果是Motion sensor的簡(jiǎn)稱的話，基本上指的是和g-sensor一樣的東西。

3> Gyroscope

陀螺儀，又稱角速度傳感器，用于檢測(cè)設(shè)備在X、Y、Z軸上所旋轉(zhuǎn)的角速度，是一種用來(lái)傳感與維持方向的裝置，基于角動(dòng)量守恒的理論設(shè)計(jì)出來(lái)的?？梢杂糜跈z測(cè)設(shè)備的持握方式。也可以和手機(jī)里的攝像頭配合使用，在我們按下快門時(shí)，陀螺儀可以測(cè)量出手機(jī)翻轉(zhuǎn)的角度，將手抖產(chǎn)生的偏差反饋給圖像處理器，用計(jì)算出的結(jié)果控制補(bǔ)償鏡片組，對(duì)鏡頭的抖動(dòng)方向以及位移做出補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)更清晰的拍照效果。還有支撐如賽車類追求細(xì)致控制的游戲體驗(yàn)；主要的供應(yīng)商有Invensesne，ST，Bosch，Panasonic等；

4> Barometer/Pressure

氣壓傳感器能通過(guò)氣壓測(cè)量，判斷當(dāng)前位置的海拔/高度，能協(xié)助提高 GPS 定位的精度。主要的供應(yīng)商有Bosch，Sensata，Infineon，Denso等。

比如，當(dāng)你在一個(gè)大型商城里面溜達(dá)，在理想狀態(tài)下，記錄你平時(shí)消費(fèi)習(xí)慣的app就可以精確的知道你正在幾樓，給你推送離這一層離你最近的廁所位置、及你可能有沖動(dòng)要消費(fèi)的店面；

再比如，你和家人或孩子走散在了一個(gè)陌生環(huán)境，不同的樓層或地下室，如果開(kāi)啟位置共享，從地圖上看，可能只能看到在同一個(gè)平面互相移動(dòng)，但就是互相找不見(jiàn)對(duì)方，有了氣壓檢測(cè)，如果就可以準(zhǔn)確知道具體在哪一層位置了，位置共享變得更加清晰看見(jiàn)。

5> Ambient Light

Ambient Light Sensor(ALS，環(huán)境光傳感器) ，能感知設(shè)備周圍光線情況。比如手機(jī)可以通過(guò)利用光線傳感器的數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)顯示屏亮度；當(dāng)你從一個(gè)明亮環(huán)境走到一個(gè)黑暗環(huán)境時(shí)，手機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)低亮度，讓屏幕不再光亮刺眼；當(dāng)你從一個(gè)黑暗環(huán)境走到一個(gè)明亮環(huán)境時(shí)，手機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)高亮度，以便比如在太陽(yáng)光下也能看清屏幕內(nèi)容。這個(gè)就叫做手機(jī)的自動(dòng)亮度功能，它一方面保證了手機(jī)在不同環(huán)境中的屏幕使用體驗(yàn)，一方面也節(jié)省了屏幕對(duì)電池電量的損耗，一定程度增長(zhǎng)了待機(jī)時(shí)間。

另外，還有色彩傳感器 (Color Light Sensor ，CLS)屬于更高階的ALS，不僅能感測(cè)光的強(qiáng)與弱，還可把紅、藍(lán)、綠光的強(qiáng)度分別感測(cè)出來(lái)，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)整屏幕背光，呈現(xiàn)的最佳色溫亮度，降低對(duì)人眼刺激，達(dá)到最佳平衡，特別適合對(duì)屏幕色彩顯示及智能照明等有高質(zhì)量要求的應(yīng)用。

6> Proximity

Proximity Sensor（PS，接近傳感器），距離傳感器由一個(gè)紅外線發(fā)射器和紅外線監(jiān)測(cè)器構(gòu)成。對(duì)于手機(jī)，距離傳感器位于聽(tīng)筒附近的主要原因是，當(dāng)手機(jī)靠近耳朵時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)距離傳感器可以知道用戶在通電話，然后會(huì)關(guān)閉顯示屏，防止誤觸影響通話或產(chǎn)生誤操作。距離傳感器利用“飛行時(shí)間法”的原理來(lái)檢測(cè)與物體之間距離，它通過(guò)發(fā)射特別短的光脈沖，由被物體反射回來(lái)的時(shí)間計(jì)算而得。

具體原理：當(dāng)沒(méi)有物體遮擋時(shí)，紅外線監(jiān)測(cè)器監(jiān)測(cè)到的是Ambient light(環(huán)境光)及Crosstalk(串?dāng)_)光線中的紅外線。如果結(jié)構(gòu)做得好，Ambient light 和 Crosstalk 造成的背景噪聲 a 是很小的。當(dāng)有物體遮擋時(shí)，紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外脈沖，遇到物體折射到紅外線監(jiān)測(cè)器，監(jiān)測(cè)器接收到的紅外線會(huì)比沒(méi)遮擋時(shí)明顯增大。

為了監(jiān)測(cè)物體的接近和離開(kāi)，需要確定兩個(gè)門限值ps_threshold_low & ps_threshold_high，紅外線監(jiān)測(cè)器檢測(cè)的紅外線值為ps，當(dāng)ps_threshold_low <= ps <= ps_threshold_high,proximity sensor不會(huì)產(chǎn)生中斷，當(dāng)ps < ps_threshold_low 表示遠(yuǎn)離(farway)行為，proximity sensor產(chǎn)生中斷告訴上層遠(yuǎn)離事件產(chǎn)生，當(dāng)ps > ps_threshold_high 表示接近(close)行為，proximity sensor產(chǎn)生中斷告訴上層遠(yuǎn)接近事件產(chǎn)生。

此外，手機(jī)中可能還有如下傳感器：

心率傳感器（Heart Rate Sensor）檢測(cè)你的睡眠質(zhì)量如何？心率是否正常？就是依賴于它檢測(cè)心率。

溫度傳感器（Temperature Sensor）手機(jī)玩到發(fā)燙？擔(dān)心是否會(huì)有意外？通常手機(jī)內(nèi)部都有溫度傳感器檢測(cè)電池溫度、CPU溫度或其他關(guān)鍵器件溫度，并配有相應(yīng)的控制策略。

體溫傳感器（Body Temperature Sensor） 比如口罩時(shí)，市場(chǎng)上已經(jīng)有手機(jī)支持檢測(cè)體溫，專門應(yīng)對(duì)特殊時(shí)期的測(cè)溫需求。

后面有時(shí)間了再研究研究他們的工作原理。

總結(jié)：

如果你是一個(gè)對(duì)手機(jī)玩游戲、日常使用體驗(yàn)、有極致追求的人，在購(gòu)買手機(jī)時(shí)除了看CPU、GPU、RAM、ROM配置，最好也關(guān)注看下各類傳感器配置情況，比如型號(hào)，參數(shù)配置水平如何等。不過(guò)，世界上沒(méi)有完美的人，也沒(méi)有完美的手機(jī)，結(jié)合自己的經(jīng)濟(jì)能力，選擇適合自己的產(chǎn)品就好。

下期見(jiàn)~