Работа с устройствами USB в Android
В недавней статье на Geektimes в комментариях возник вопрос о поддержке в ОС Android периферии, подключенной к шине USB. Действительно, большинство вендорского ПО, к примеру, для работы с принтерами и МФУ, поддерживает только подключение по сети. Однако это не означает, что в самой ОС Android нет такой возможности — это означает лишь то, что большинство устройств не имеют полноценного USB хоста, и далеко не все имеют поддержку OTG. По сети же могут работать абсолютно все без исключения.
Большинство устройств на Android при наличии порта OTG поддерживают на уровне системы (ядра Linux или стандартных компонентов Android) следующие классы устройств:
- Устройства ввода — клавиатуры, мыши, джойстики (HID)
- Накопители (Mass Storage)
Несколько реже:
- Сотовые модемы
- Сетевые адаптеры
- Вебкамеры
Хабы поддерживаются при наличии полноценных хост-портов, но не поддерживаются на портах OTG.
Подробнее список устройств, поддерживаемых на уровне ядра Linux, можно получить в sysfs:
$ ls /sys/bus/usb/drivers
Если же модуль в принципе доступен в исходниках ядра Linux, но не включен в Android — не стоит рассчитывать на то, что его получится собрать и расставить на все целевые системы.
Однако, начиная с Android 3.1 (API 12), в системе содержатся средства, достаточные для поддержки на уровне приложения любой USB периферии. Данные средства описаны в разделе USB Host руководства по Android API. Здесь же я хочу привести примеры реальной работы с некоторыми видами устройств.
Права доступа
Как и для прочих действий, Android требует, чтобы приложение получило разрешение на доступ к USB периферии. Существует 2 способа получить такое разрешение:
- Задекларировать список устройств в AndroidManifest
- Явно показать пользователю диалог “разрешить”
Поскольку для моих задач лишние вопросы к пользователю были нежелательны, я использовал первый способ.
Итак, нам необходимо добавить в манифест следующее:
А в res/xml/device_filter.xml вписать следующее:
Отмечу, что хотя общепринято указывать VID:PID в 16-ричной системе счисления, здесь они должны быть указаны в десятичной. В документации заявляется, что возможно указание только класса, без VID и PID, но у меня это не стало работать.
Принтеры
На примере принтера я покажу, как непосредственно использовать API android.hardware.usb. На уровне передачи данных все принтеры поддерживают стандартый класс USB устройств:
Класс предельно простой. В рамках этого класса устройство должно поддерживать:
- Обязательный bulk out endpoind для отправки данных на принтер
- Опциональный bulk in endpoind для получения статуса принтера
- 3 управляющих запроса
Код, приведенный ниже, предоставляет функциональность, аналогичную устройству /dev/usb/lp в Linux. Далее нам нужен фильтр, преобразующий исходный документ в пакет данных, понятный конкретной модели принтера. Но это тема иной статьи. Как один из вариантов — можно собрать ghostscript с помощью NDK.
Для работы с устройством нам в первую очередь нужно:
1. Найти устройство. В примере для простоты я ищу первый попавшийся:
2. Получить endpoint’ы:
3. Непосредсвенно открыть устройство:
4. После этого мы можем читать и писать в устройство:
5. По завершении работы — закрыть устройство:
Преобразователи USB-Serial
В отличие от притеров, преобразователи USB-Serial гораздо менее стандартизированы. Существует несколько распространенных чипов, для которых существенно отличается установка параметров последовательного порта — битрейта, чётности и проч. К счастью, есть библиотека github.com/mik3y/usb-serial-for-android, поддерживающая практически все существующие чипы. Библиотека полностью скрывает USB API, сводя все необходимые действия к минимуму вызовов с минимумом параметров.
1. Найти и открыть устройство:
2. Установить параметры последовательного порта:
3. Читать и писать в порт:
4. По завершении работы — закрыть порт:
Резюме
Надеюсь, что мне удалось показать, что работа с USB периферией достаточно проста и логична. Безусловно, реализация протоколов некоторых конкретных устройств не блещет простотой — но это проявится в любой системе в одинаковой степени.
Все приведенные примеры я взял из реального проекта, лишь исключил очевидные проверки, оставив только ключевые строки.
Источник
Smartphone USB tethering
This article relies on the following:
Introduction
USB tethering is used to connect your OpenWrt Router to the Internet by using the your smartphone. It’s more convenient and has better performance (lower latency) than turning your smartphone into an access point and using that. It also is less of a CPU load on your phone, charges your phone, and allows you the flexibility of doing things with your OpenWrt router that you cannot do with your phone like connecting multiple devices with ease, both wireless and wired, to each other and to the internet. In order to maximize performance, you should turn your tethered phone Wi-Fi and Bluetooth off.
Instructions
1. Installation
For the easiest installation, have a wired upstream internet connection to boot-strap this process. You will need: the router, your tethering phone, necessary cables, a laptop and an upstream internet connection via Ethernet for initial setup. Instead of a wired upstream connection to plug into the router WAN port, is also possible to download necessary packages below, through your laptop while tethered to your phone, the same way you can get the OpenWrt distribution for your router.
Provide USB tethering support for Android 8/10 with RNDIS:
Extra steps depending on USB type and drivers for your router:
Additional steps for iOS devices:
2. Smartphone
Connect the smartphone to the USB port of the router with the USB cable, and then enable USB Tethering from the Android settings. Turn on the phone’s Developer Options [Find the Build information in the About Phone menu, and tap rapidly 7 x]. There is a Default USB Configuration: USB Tethering option. The phone will now immediately turn on USB Tethering mode when plugged into a configured router [or laptop], without further commands. However, it is necessary to remove the screen lock on the phone. A locked phone will not start USB Tethering by itself.
3.a Command-line interface
On the router, enter:
For IPhones, replace the interface name usb* with eth* depending on router.
It should be all working at this point. To activate wireless connections to the router, go to Network, Wireless and set then enable the interfaces.
3.b Web interface
Instead, to create a whole new interface, make a new one called TetheringWAN, and bind to it the new *usb0* network device (restart if you do not see it yet. And, for some cases, the new interface may be called ‘*eth1*: check what the log is showing in your case). Set the protocol to DHCP client mode or DHCPv6 client mode if the ISP assigns IPv6 , and under the Firewall Settings tab, place it into the WAN zone. Save changes.
See the following screenshots. 
First page of the Create Interface wizard. 
Firewall tab of the Create Interface Wizard. Very important to set it as WAN . 
And the end result in the Interfaces page.
After committing the changes the new TetheringWAN should be activated. Otherwise, restart it with the buttons you find in the Interface page of LuCI web interface.
Troubleshooting
If all went well, you should be able to see something like the following in the kernel log
Note how the last line tells us that this new “RNDIS device” was bound to interface usb0.
The above messages will not be shown with IPhone tethering.
Источник
Android net from usb
Когда устройство на базе Android работает в режиме USB host, оно становится главным устройством на шине USB, подает питание на шину, и производит энумерацию для подключенных к шине устройств USB. Режим хоста USB поддерживается в Android 3.1 и более новых версиях. Непонятные термины касательно шины USB см. в USB in a NutShell [2] (на русском языке), а непонятные термины и сокращения, касающиеся Androd, в Словарике [5].
[Обзор API]
Чтобы разобраться в режиме USB host для Android, важно понимать, с какими классами устройств USB Вам предстоит работать. В следующей таблице описаны классы USB host API в пакете android.hardware.usb.
Таблица 1. USB Host API.
| Класс | Описание |
|---|---|
| UsbManager | Позволяет Вам производить энумерацию подключенных устройств USB и организовать обмен с ними. |
| UsbDevice | Представляет подключенное устройство USB, и содержит методы для доступа к идентификационной информации, интерфейсам и конечным точкам. |
| UsbInterface | Представляет интерфейс устройства USB определяющий набор функционала устройства. Устройство может иметь один или большее количество интерфейсов, с которыми можно взаимодействовать. |
| UsbEndpoint | Представляет конечную точку интерфейса (interface endpoint), которая дает канал связи для этого интерфейса. Интерфейс может иметь 1 или большее количество конечных точек, и обычно имеет отдельно конечную точку для ввода и отдельно конечную точку для вывода, чтобы можно было вести обмен данными в двух направлениях. |
| UsbDeviceConnection | Представляет соединение с устройством, которое переносит данные между Android и конечными точками. Этот класс позволяет Вам отправить блок данных туда и обратно, синхронно или асинхронно. |
| UsbRequest | Представляет асинхронный запрос для обмена с устройством через UsbDeviceConnection . |
| UsbConstants | Определяет константы USB, соответствующие определениям в linux/usb/ch9.h ядра Linux. |
В большинстве ситуаций Вам нужно использовать все эти классы (UsbRequest требуется только если Вы осуществляете асинхронную связь), когда происходит взаимодействие с устройством USB device. Обычно Вы задействуете UsbManager для получения доступа к нужному UsbDevice. Когда Вы получили устройство USB, то для обмена данными нужно найти подходящий интерфейс UsbInterface и конечную точку UsbEndpoint на этом интерфейсе. Как только Вы получили правильную конечную точку, откройте соединение UsbDeviceConnection для обмена данными с устройством USB.
[Требования к Android Manifest]
Следующий список описывает, что Вам нужно добавить в манифест приложения перед тем, как начать работать с USB host API:
• Поскольку не все устройства на базе Android гарантированно поддерживают USB host API, включите элемент , который декларирует, что Ваше приложение использует фичу android.hardware.usb.host .
• Установите минимальный уровень SDK приложение на API Level 12 или более высокий, потому что USB host API не представлены в более старых уровнях API.
• Если Вы хотите, чтобы Ваше приложение получало оповещение о подключенных к шине USB устройствах, укажите пару элементов и для intent android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED в главной активности приложения. Элемент указывает на внешний XML-файл ресурса, в котором указана идентификационная информация об устройстве, подключение которого нужно детектировать.
В XML-файле ресурсов продекларируйте элементы для устройств USB, которые хотите отфильтровать. Следующий список описывает атрибуты элемента . Обычно указываются идентификаторы вендора (vendor ID, VID) и продукта (product ID, PID), если хотите фильтровать специфическое устройство, и используется class, subclass и protocol, если хотите фильтровать группы (классы) устройств USB, такие как устройства хранения (mass storage devices, MSD) или цифровые камеры. Вы можете не указывать ни одного из этих атрибутов, в этом случае фильтрация подойдет под любое устройство USB, не только то, что Вам нужно. Вот имена атрибутов для устройств USB:
vendor-id
product-id
class
subclass
protocol (device или interface)
Сохраните XML-файл ресурсов в директории res/xml/ . Имя файла ресурса (без расширения .xml) должно быть то же самое, как указано в элементе . Формат файла ресурса XML показан в примере ниже (пример манифеста и соответствующего ему файла ресурсов):
В этом случае следующий файл ресурсов будет сохранен в файл res/xml/device_filter.xml (здесь указано, что должно фильтроваться любое устройство USB с указанными параметрами):
Примечание: указанные здесь в текстовом виде значения VID (vendor-id) и PID (product-id) должны быть не в шестнадцатеричном виде, а в десятичном. Таким образом, если например у Вас VID=0x16C0, PID=0x05DF, то вы должны преобразовать эти шестнадцатеричные значения в десятичные, и их в текстовом виде указать в XML:
VID 0x16C0 -> 5824
PID 0x05DF -> 1503
Если необходимо, чтобы под фильтр попадали все без исключения подключаемые устройства USB, то просто удалите из элемента usb-device его атрибуты:
[Как работать с устройствами USB, подключенными к Android]
Когда пользователи подключают устройства USB к Android, то система Android может определить интересно ли подключенное устройство USB для Вашего приложения. Если это так, то Вы можете установить обмен с устройством, если это нужно. Для этого приложение должно выполнить:
1. Определение подключенных устройств USB, используя intent фильтр для оповещения о ситуациях, когда пользователь подключает устройство USB, или путем энумерации устройств USB, которые уже подключены.
2. Запросить у пользователя разрешение на подключение к устройству USB, если оно еще не получено.
3. Далее можно осуществлять взаимодействие с устройством USB путем чтения и записи данных через соответствующие конечные точки интерфейса (interface endpoints).
[Определение наличия подключенного устройства USB]
Ваше приложение может распознать устройства USB либо с помощью использования intent-фильтра, который будет оповещать подключение пользователем устройств, либо путем энумерации устройств USB, которые уже подключены. Использование фильтра intent полезно, если Вы хотите иметь в приложении возможность автоматического детектирования (подключения) нужного устройства. Энумерация подключенных устройств USB полезна, если Вы хотите получить список всех подключенных устройств, или если Ваше приложение не делает фильтр для intent.
Использование intent filter
Чтобы приложение могло обнаружить какое-то отдельное устройство USB, Вы можете указать intent filter, чтобы фильтровать android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED intent. Вместе с этим intent filter Вам нужно указать файл ресурса, который задает свойства устройства USB, такие как VID и/или PID. Когда пользователь подключает устройство, которое подходит под условие фильтра устройства, система представляет диалог, запрашивающий у пользователя, хочет ли он запустить Вашу программу. Если пользователь подтвердит запуск, то Ваше приложение автоматически будет иметь право на доступ (permission access) к устройству, пока устройство не будет отключено.
В следующем примере показано, как декларировать intent filter:
Следующий пример показывает, как декларировать соответствующий файл ресурса, который указывает интересующие Вас устройства USB:
В activity приложения Вы можете получить объект UsbDevice, который представляет подключенное устройство USB из intent примерно так:
Энумерация устройств
Если Ваше приложение нуждается в инспекции всех устройств USB, уже подключенных во время работы приложения, то оно может произвести энумерацию устройств на шине USB. Используйте метод getDeviceList() для получения карты всех устройств USB (hash map), которые сейчас подключены. В списке hash map есть имена устройств USB, которые Вы можете использовать для получения доступа к устройству.
Если необходимо, Вы также можете просто получить итератор из hash map и обработать каждое устройство друг за другом:
[Получение права на взаимодействие с устройством USB]
Перед тем, как начать обмен с устройством USB, Ваше приложение должно запросить на это разрешение от пользователя.
Примечание: если Ваше приложение использует intent filter, чтобы распознать подключенные устройства USB, то оно автоматически принимает разрешение, если пользователь разрешает разрешает Вашему приложению обработать intent. Если нет, то Вы должны в приложении явным образом запросить разрешение перед подключением к устройству.
Явный запрос на разрешение может быть необходим в некоторых ситуациях, таких как если Ваше приложение делает энумерацию уже подключенных устройств USB, и затем хочет обмениваться данными с ними. Вы должны проверить право на доступ к устройству, перед тем как сделать попытку взаимодействовать с ним. Если этого не сделать, то Вы получите runtime error (ошибка во время выполнения), когда пользователь не дал разрешения на доступ к устройству.
Чтобы явно получить разрешение, создайте сначала broadcast receiver (широковещательный приемник). Этот receiver прослушивает intent, которое получает broadcast, когда Вы вызываете requestPermission(). Вызов requestPermission() отображает диалог для пользователя с запросом разрешения на подключение к устройству USB. В следующем примере кода показано, как создать broadcast receiver:
Для того, чтобы зарегистрировать broadcast receiver, добавьте в метод onCreate() Вашей activity следующий код:
Чтобы отобразить диалог, запрашивающий у пользователей разрешение на подключение к устройству, вызовите метод requestPermission():
Когда пользователь ответит на этот диалог, Ваш broadcast receiver получит intent, который содержит расширение EXTRA_PERMISSION_GRANTED, представляющее суть ответа в двоичном виде. Проверьте его на значение true перед тем, как подключиться к устройству.
[Обмен с устройством USB]
Обмен с устройством USB может быть либо синхронным, либо асинхронным. В любом случае Вы должны создать новый поток, который будет обрабатывать все перемещения данных, чтобы не блокировать на ожидании поток интерфейса (UI thread). Чтобы правильно установить обмен с устройством, Вам нужно получить соответствующие объекты UsbInterface и UsbEndpoint устройства, с которым Вы хотите наладить обмен, и отправлять запросы в эти конечные точки с помощью UsbDeviceConnection . В общем случае Ваш код должен делать следующее:
• Нужно проверить атрибуты объекта UsbDevice , такие как product ID (идентификатор продукта, PID), vendor ID (идентификатор производителя, VID), или класс устройства — чтобы определить, хотите ли Вы соединиться именно с этим устройством USB.
• Когда принято положительное решение на обмен с этим устройством USB, найдите подходящий UsbInterface (), который Вы хотите использовать для обмена с подходящей UsbEndpoint интерфейса (конечные точки и их привязка к интерфейсу также задана в дескрипторах USB).
Прим. переводчика: интерфейс — это некая логическая сущность, описывающая метод взаимодействия с устройством USB. И интерфейсу привязаны конечные точки — другая логическая сущность, олицетворяющая какой-то буфер данных в устройстве USB. Наличие конкретного интерфейса (он обычно в устройстве USB один, но интерфейсом может быть и несколько), его тип, привязка к интерфейсу конечных точек, тип конечных точек — все это зависит от дескрипторов устройства USB (подробнее см. [2]). Дескрипторы устройств USB автоматически считываются системой Android при энумерации и подключении устройств USB.
Интерфейсу может принадлежать одна или большее количество конечных точек (endpoint). Обычно для осуществления двунаправленного обмена имеются 2 конечные точки — одна конечная точка работает на ввод от устройства (IN endpoint), а другая на вывод в устройство (OUT endpoint).
• Когда Вы нашли корректную конечную точку, откройте UsbDeviceConnection к этой конечной точке.
• Предоставьте данные, которые Вы хотите передать в конечную точку методами bulkTransfer() или controlTransfer() . Вы должны провести эту операцию передачи данных в другом потоке, чтобы не блокировать главный поток интерфейса пользователя (main UI thread). Для дополнительной информации по использованию потоков в Android см. [3].
Следующий кусок кода показывает тривиальный способ осуществить синхронную передачу данных. Ваш реальный рабочий код должен содержать больше логики, чтобы корректно найти нужный интерфейс и конечные точки для обмена, и также должен передавать данные в отдельном потоке (чтобы не блокировать main UI thread, и чтобы приложение визуально не тормозило [4]):
Чтобы отправить данные асинхронно (без ожидания), используйте класс UsbRequest для инициализации очереди на асинхронном запросе, и затем ждите результата с помощью вызова requestWait() .
Для дополнительной информации см. пример AdbTest, который показывает как делать асинхронные bulk передачи, и пример MissleLauncher, который показывает как асинхронно слушать interrupt endpoint.
[Прекращение обмена с устройством USB]
Когда Вы завершили обмен с устройством USB, или устройство USB было отключено, закройте UsbInterface и UsbDeviceConnection вызовом releaseInterface() и close() . Чтобы прослушивать события отключения, создайте broadcast receiver примерно так:
Создание broadcast receiver в приложении, не в манифесте, позволит Вашему приложению во время выполнения обрабатывать только события отключения. С таким методом события отключения будут отправлены только приложению, которое сейчас работает, и не всем приложениям.
Источник
