RemoteSensor — 手机传感器同步到其他设备

把 Android 手机的传感器数据实时同步到其他设备上，并在其他设备端消费这些数据（绘图、记录、分析等）。

架构速览

服务端 = 手机端 APP：一个跑在 Android 手机上的独立可执行程序（server/RemoteSensorServer.cpp，单文件）。它枚举手机上的物理传感器，监听 TCP 端口，把传感器事件流式推送给客户端。

客户端 = 封装好的 C++ 库：一个跨平台 C++17 静态库（RemoteSensor），封装了局域网发现、TCP 连接、命令/应答协议与传感器事件分发。你只需要调用几个类和方法即可拿到传感器数据，无需关心协议与套接字细节。

                    传感器数据
Android 手机 (APP) ───────────► 其他设备 (客户端)
                     UDP传输

快速开始

在手机上启动服务端 APP（见服务端（手机端 APP））。

在电脑上构建并运行测试程序（见电脑端测试程序）：

cmake -S . -B build -G Ninja -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build build
./build/RemoteSensorTest.exe        # 自动发现并连接手机

程序会自动在局域网发现服务端并连接，然后以图表实时展示各传感器数据。

目录结构

RemoteSensor/
├── server/
│   └── RemoteSensorServer.cpp   # 手机端服务端（APP，单文件，Android Bionic 编译）
│
├── include/RemoteSensor/        # 客户端库公共头文件（你 include 的头都在这）
│   ├── RemoteSensor.hpp         # 统一入口：一行 #include 即可
│   ├── Types.hpp                # 类型定义：SensorType / SensorInfo / SensorEvent
│   ├── Discovery.hpp            # 局域网发现服务端
│   ├── Device.hpp               # 设备连接：connect / openSensor / 信息查询
│   └── Sensor.hpp               # 传感器体系：基类 + 各类型子类
│
├── src/RemoteSensor/            # 客户端库实现（Windows/Winsock）
│   ├── internal/Protocol.hpp    #   内部：网络协议常量 + 序列化工具
│   ├── internal/WinSocket.hpp   #   内部：Winsock 套接字封装
│   ├── RemoteSensor.cpp
│   ├── Device.cpp
│   ├── Sensor.cpp
│   └── Discovery.cpp
│
├── examples/                    # 面向库使用者的完整示例（每种传感器都有）
│   ├── README.md
│   ├── 01_discovery_connect.cpp
│   ├── 02_callback_mode.cpp
│   ├── 03_queue_mode.cpp
│   └── 04_read_every_sensor.cpp
│
├── test/
│   ├── main.cpp                 # 电脑端测试程序（SDL2 实时图表）
│   └── protocol_test.cpp        # 无 SDL 的协议自检（配合 tools/mock_server.py）
│
├── include/DebugText.hpp        # 中文点阵字体绘制（测试程序用）
├── include/fusionpixel_12px_mono.hpp  # 中文字体数据（测试程序用）
├── tools/mock_server.py         # Python 模拟服务端（端到端验证用）
├── SDL2-2.32.10/                # SDL2（测试程序用，项目内置）
└── CMakeLists.txt

网络协议

TCP 数据端口：45999（可用 --port 修改），支持 IPv6 双栈（IPv4/IPv6 均可连接）
UDP 发现端口：45998
二进制帧：magic(4) + version(1) + type(1) + length(4) + payload，小端序。
客户端命令：HELLO / GET_DEVICE_INFO / LIST_SENSORS / ENABLE_SENSOR / DISABLE_SENSOR / PING
服务端消息：HELLO_ACK / DEVICE_INFO / SENSOR_LIST / CMD_ACK / SENSOR_EVENT / PONG / ERROR
发现协议：客户端向 255.255.255.255:45998（及各网卡子网广播地址）发送 IPv4 UDP 探测包，并向 ff02::114:45998 组播发送 IPv6 探测包；服务端单播回复通告，也可周期广播/组播通告。

客户端库已把这些细节全部封装好；除非你要自己实现协议两端，否则无需关心。

IPv6

服务端：优先以 IPv6 双栈监听（IPV6_V6ONLY=0），同时接受 IPv4 与 IPv6 连接；若系统无 IPv6 则回退仅 IPv4。启动时打印本机 IPv4 与 IPv6 地址。
客户端：Device::connect() 通过 getaddrinfo(AF_UNSPEC) 解析并依次尝试所有地址，支持 IPv4/IPv6 地址与主机名；Discovery::search() 同时发送 IPv4 广播与 IPv6 组播探测。
IPv6 链路本地地址（fe80::…）连接时需带接口名，例如： RemoteSensorTest fe80::a1b2:c3d4%wlan0 45999（Windows 下也可用接口索引 %N）。

服务端（手机端 APP）

单文件 server/RemoteSensorServer.cpp，使用 Android NDK 的 Bionic 工具链编译。
运行参数：
- --port <N> TCP 监听端口（默认 45999）
- --no-discovery 关闭局域网发现
- --announce-interval <S> 周期广播间隔秒（默认 3，0 关闭周期广播但应答探测）

示例编译（请替换为你的 NDK 路径）：

NDK=/path/to/android-ndk-rXX
TC=$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/bin
$TC/aarch64-linux-android26-clang++ \
    -std=c++17 -O2 -fPIE -pie \
    -o RemoteSensorServer server/RemoteSensorServer.cpp -landroid -llog

说明：可用C4Droid等工具把RemoteSensorServer.cpp打包成APK

客户端库（RemoteSensor C++ 库）

使用 mingw64（GNU g++）编译的静态库，通过 CMake 集成。接口分三大板块：

1. 发现服务端 — `rs::Discovery`

通过 UDP 广播/组播探测局域网内的服务端，返回 rs::DiscoveredServer 列表。

std::vector<rs::DiscoveredServer> servers = rs::Discovery::search(45998, 2500);
for (auto& s : servers) printf("%s\n", s.toString().c_str());

便捷函数：rs::discoverFirstServer(out, timeoutMs) 直接返回第一台。

2. 连接设备 — `rs::Device`

connect() 建立 TCP 连接（可指定超时），之后可查询设备信息、枚举/打开传感器。

rs::Device dev;
dev.connect("192.168.1.100", 45999);        // 直连，可传 DiscoveredServer
auto info = dev.getDeviceInfo();            // 手机型号/系统版本等
auto list = dev.getSensorList();            // 该设备上所有传感器
auto acc  = dev.openSensor(rs::SensorType::Accelerometer);

3. 读取传感器 — `rs::Sensor` 体系

openSensor() 会根据传感器类型自动返回对应的子类（AccelerometerSensor、 GyroscopeSensor、LightSensor、StepCounterSensor、HeartRateSensor 等）。取数有两种方式：

回调模式：setEventCallback()，数据到达时在接收线程中回调。
队列模式：waitForEvents() / readEvents() 拉取有界环形缓冲。

start(periodUs) 以指定采样周期（微秒）开始数据流，stop() 停止。具体每种传感器的读取示例见下一节。

传感器数据读取示例

完整、可直接编译的示例放在 examples/ 目录。下面按传感器类别给出核心代码片段。

三维矢量类（加速度 / 陀螺仪 / 磁场 / 重力 / 线性加速度）

返回 X/Y/Z 三个分量，Vec3Sensor::x()/y()/z() 或事件 values[0..2]。

auto acc = dev.openSensor(rs::SensorType::Accelerometer);  // 单位: m/s²
acc->setEventCallback([](const rs::SensorEvent& e) {
    printf("acc x=%.3f y=%.3f z=%.3f\n", e.value(0), e.value(1), e.value(2));
});
acc->start(20000);   // 20ms 周期

旋转矢量类（旋转矢量 / 游戏旋转矢量 / 地磁旋转矢量）

前三项为 X/Y/Z，第 4 项（w()）为四元数 w 分量或旋转精度（取决于设备）。

auto rv = dev.openSensor(rs::SensorType::RotationVector);
rv->setEventCallback([](const rs::SensorEvent& e) {
    printf("rv x=%.4f y=%.4f z=%.4f w=%.4f\n",
           e.value(0), e.value(1), e.value(2),
           e.valueCount > 3 ? e.value(3) : 0.0f);
});
rv->start(20000);

单值类（光照 / 距离 / 气压 / 相对湿度 / 环境温度 / 显著运动 / 计步检测 / 心率）

每事件只有一个有效数值，用 SingleValueSensor::value() 或 e.value(0)。

auto light = dev.openSensor(rs::SensorType::Light);   // 单位: lux
light->setEventCallback([](const rs::SensorEvent& e) {
    printf("light=%.1f lux\n", e.value(0));
});
light->start(100000);   // 光照变化慢，用 100ms 周期

计步器（StepCounter）

values[0] 为 float 形式的累计步数，用 stepCountU32() 取整型步数。

auto step = dev.openSensor(rs::SensorType::StepCounter);
step->setEventCallback([](const rs::SensorEvent& e) {
    printf("steps=%u\n", e.stepCountU32());
});
step->start(200000);   // 200ms 周期

心率（HeartRate）

value() / bpm() 返回每分钟心跳数；-1 表示当前未测到（无皮肤接触）。 hasContact() 判断是否正在测量（等价于 value() >= 0）。

auto hr = dev.openSensor(rs::SensorType::HeartRate);
hr->setEventCallback([](const rs::SensorEvent& e) {
    printf("bpm=%.1f contact=%s\n", e.value(0),
           e.value(0) >= 0.0f ? "yes" : "no");
});
hr->start(500000);   // 500ms 周期

完整示例（包含连接、所有 17 种传感器逐个读取、两种取数模式）见 examples/04_read_every_sensor.cpp。

电脑端测试程序

使用 CMake + Ninja + mingw64 构建：

cmake -S . -B build -G Ninja -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
cmake --build build

生成 build/RemoteSensorTest.exe（SDL2.dll 已自动复制到旁边）。运行：

RemoteSensorTest                  # 自动发现并连接第一台服务端
RemoteSensorTest 192.168.1.100    # 直连指定 IP
RemoteSensorTest 192.168.1.100 45999

按键：

按键	功能
`←` / `→`	切换采样窗口时长（1s~60s）
`空格`	暂停/继续全部传感器
`R`	清空图表数据
`ESC`	退出

支持传感器

加速度计、陀螺仪、磁场、旋转矢量、游戏旋转矢量、地磁旋转矢量、重力、线性加速度、光照、距离、气压、相对湿度、环境温度、计步器、计步检测、显著运动、心率（对应 Android ASENSOR_TYPE_* 的 1/4/2/11/15/20/9/10/5/8/6/12/13/19/18/17/21）。

SensorType	含义	数值个数	典型单位
`Accelerometer`	加速度计	3 (x,y,z)	m/s²
`MagneticField`	磁场	3	µT
`Gyroscope`	陀螺仪	3	rad/s
`Light`	光照	1	lux
`Pressure`	气压	1	hPa
`Proximity`	距离	1	cm
`Gravity`	重力	3	m/s²
`LinearAcceleration`	线性加速度	3	m/s²
`RotationVector`	旋转矢量	4 (x,y,z,w)	无量纲
`RelativeHumidity`	相对湿度	1	%
`AmbientTemperature`	环境温度	1	°C
`MagneticFieldUncalibrated`	磁场（未校准）	3	µT
`GameRotationVector`	游戏旋转矢量	4	无量纲
`GyroscopeUncalibrated`	陀螺仪（未校准）	3	rad/s
`SignificantMotion`	显著运动	1 (事件)	—
`StepDetector`	计步检测	1 (事件)	—
`StepCounter`	计步器	1 (累计步数)	步
`GeomagneticRotationVector`	地磁旋转矢量	4	无量纲
`HeartRate`	心率	1	bpm

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