Профиль HID
Попытку реализации HID на КПК, я начну с ознакомления с профилями Bluetooth.
Что же такое профиль в технологии Bluetooth?
Профиль — это, всего на всего, набор функций или возможностей, доступных для определённого устройства Bluetooth и позволяющий устройству предоставлять или использовать эту возможность совместно с другими устройствами.
Так как мы рассматриваем профиль HID, то спецификация HID определена в «USB Device Class Definition for Human Interface Devices», (да-да, спецификация HID определена именно в документах USB). Bluetooth HID профиль должен использовать протоколы, процедуры и другие возможности, обозначенные именно в указанной спецификации.
Типичными примерами устройств, поддерживающих профиль HID, являются:
— клавиатуры и указывающие устройства, например мышь, трекбол, джойстик;
— оконечные устройства, например всевозможные ручки, переключатели, кнопки и слайдеры;
— устройства дистанционного контроля и управления, например пульты дистанционного управления, игровые устройства;
— устройства, не требующие действий от человека, но поддерживающие передачу данных в простом формате относительно возможностей HID, такие как: сканеры штрих-кода, термометры или вольтметры.
Класс устройств HID изначально был нацелен на устройства, взаимодействующие с человеком, однако этот класс хорошо применим к любым приложениям, требующим быстрые операции ввода-вывода с внешними интерфейсами и позволяющий устройствам описывать самих себя. Определение класса HID включает поддержку различных типов и способов вывода информации конечному пользователю. HID поддерживает инициализацию и управление описывающих самих себя устройств.
Спецификация USB включает концепцию, позволяющую вместо того, что бы иметь различные драйверы для каждого нового периферийного устройства, группировать вместе устройства, имеющие одинаковые характеристики представления данных (т.н. data reporting), в класс устройств и иметь единственный драйвер класса для каждой группы. Устройства, в свою очередь, имеют возможность описывать самих себя в драйвере класса, например, то, как они управляются и как именно они передают данные. Это позволяет отменить необходимость менять программное обеспечение драйвера для вновь разработанных устройств этого класса.
HID не специфичен относительно USB или другого типа транспорта передачи данных. Постепенно я буду описывать как использовать протокол HID поверх Bluetooth.
Информация об устройстве HID хранится в сегментах энергонезависимой памяти. Эти сегменты называются дескрипторами. Дескриптор интерфейса может идентифицировать устройство определить устройство, как принадлежащие к одному из конечного числа классов.
Класс устройств HID использует соответствующий драйвер класса HID для и извлечения и маршрутизации данных. Маршрутизация и извлечение данных осуществляется путем изучения дескрипторов устройства и данных, которые оно предоставляет.
Дескриптор класса устройства HID перечисляет другие имеющиеся дескрипторы и указывает из размер. Пример:
— дескриптор Report — описывает каждую часть данных, генерируемых устройством, и реальный размер этой части. Этот дескриптор, например, может определять элементы, описывающие какую либо позицию или состояние кнопки. Здесь информация элемента используется как для определения откуда маршрутизировать ввод, например, от мышки или от джойстика; или может использоваться для назначения функции ввода определенному программному обеспечению, например использовать ввод данных от джойстика для управления самолетом или танком :). Изучая элементы дескриптора Report, драйвер класса HID позволяет определять размер и состав данных, передаваемых от устройства HID.
— дескриптор Physical — устанавливает необязательные дескрипторы, которые предоставляют информацию о части или частях тела человека, используемых для активации элементов управления устройства.
На первый взгляд, то, что я здесь описал, кажется сложным. Мне тоже так казалось, когда я начал все это изучать. Надеюсь дальше все прояснится :).
Источник
Обучаем HID устройство (читай BT-клавиатуру) работать правильно
Приветствую, хабралюди! 
На ДР, мне друзья подарили BT-клавиатуру. Маленькая, беленькая, симпатичная, Удобная!
Подключил ее к своему Android 2.3.5 (SGSII), стал с ее помощью лазить по меню, запускать программы, дошел до Вконтакте и решил написать сообщение… а вот переключить на русский язык не смог, но как оказалось позже, это еще были только цветочки! Но кое-что мне удалось. Интересно как?
Сейчас я уже многое понял, и не знаю с чего начать свой рассказ. Поэтому будет долго и скучно, но игра стоит свеч!
Имеем:
Первые шаги
Начал я с того, что написал письмо в техподдержку клавиатуры, с вопросом: а не могли бы вы посодействовать с настройкой клавиатуры для Андроида? Получил, как и ожидалось, ласковый отказ: «Эта клавиатура сделана специально для iPad».
Пока ждал от них ответа, стал «прогугливать» тему взаимодействия HID устройств и Android. И среди массы хлама нашел две полезнейшие статьи:
- Про устройства ввода
- и Про файлы конфигурации этих устройств
Изучение этих статей дало понимание, что для правильной работы устройства, нужно отредактировать как минимум .kl-файл, содержащий назначения клавиш.
Кому лень было читать статьи, кратко поясню:
На Вашем Android устройстве есть папка (кстати зависит от устройства, подробности есть в статье выше)
/system/usr
где расположены нужные нам каталоги
keylayout и keychars
в них размещаются файлы типа имя_клавиатуры.kl и имя_клавиатуры.kcm.bin соответственно.
Первый (обычный текстовый) отвечает за соответствие сигналов клавиатуры (Linux key code) сигналам Android (Android key code name) и выглядит как список из таких команд:
key 30 A WAKE
Расшифровка: key [scancode] [Android key] [Flags]
По-русски: если на клавиатуре нажали кнопку с кодом 30, то системе будет послана клавиша А, при этом устройство проснется.
Флаг WAKE заставляет устройство проснуться и отреагировать на нажатие буквой А.
А флаг WAKE_DROPPED заставляет только проснуться, т.е. чтобы нажать А, надо будет нажать ее снова.
В статье есть описание и других флагов.
Второй (скомпилированный из исходника бинарник) отвечает за комбинации клавиш вместе с Shift, Alt и т.п. Здесь уже идет таблица из разных вариантов, описывающих действия над Android key. В исходном виде он выглядит как:
key A <
label: ‘A’
base: ‘a’
shift, capslock: ‘A’
ctrl, alt, meta: none
>
А скомпилирован он для ускорения работы и загрузки устройства.
Решаем что делать
Я написал в техподдержку клавиатуры снова, описав свои наблюдения. Но поддержки от них никакой не добился. Им это не интересно. Придется все делать самому.
Что, опять нужен root?
Для доступа в папку /system нужны права root. Значит нужно его получить и не потерять гарантию. Я долго искал способ и для себя один нашел. Ничего не нужно прошивать. Все можно вернуть назад. ИСПОЛЬЗУЙТЕ НА СВОЙ СТРАХ И РИСК! ВСЕ ТОЛЬКО ДЛЯ ОЗНАКОМЛЕНИЯ! НИКАКОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ! Но для меня все сработало как надо.
Готовим файл
Чтобы туда что-то положить, нужно подготовить наш файл имя_клавиатуры.kl. И начать стоит с того, чтобы скачать исходный образец. В папку /system/usr/keylayout/ можно попасть и без root, скопировав оттуда нужный нам файл при помощи файлового менеджера. Я воспользовался ASTRO. Но можно воспользоваться консольным приложением adb.exe, поставляемом с Samsung KIES.
Команда adb pull remote local — copy file/dir from device
Первые грабли:
Определить имя нужного файла может быть затруднительно. Общий принцип названия файлов, согласно статье — Vendor_XXXX_Product_XXXX_Version_XXXX.kl или DEVICE_NAME.kl
Ну вот, нашли файл, скачали, сделали копию, открыли текстовым редактором типа notepad.
У меня файл назывался Broadcom_Bluetooth_HID.kl
Тааааак, и что тут у нас?
Все понятно, какие-то коды, какие-то кнопки, что к чему не особо понятно, но мы уже готовы к этому, потому что внимательно читали эту статью с начала и до сюда. А как же определить коды клавиш?
Вторые грабли:
Чтобы определить коды клавиш понадобится средство отладки или.
Просто заходим на маркет и находим то что нужно, не с первой попытки конечно. Я перепробовал 3-4 программы. Не все могли похвастаться нужной функцией — многие отображали только Android коды, которые уже прописаны в нашем файле. А нам нужны scancod’ы!
Получаем scancod’ы
Я «отксерил» свою клавиатуру на копире и ручкой стал подписывать коды, которые мне давала программа KeyEvent Display. Так я получил набор кодов, осталось переписать их в файл и назначить им правильные функции. 
Редактируем файл
Открываем первую статью по клавиатурам и методично назначаем новые значения нашим кнопкам.
Получается что-то вроде этого:
Третьи грабли:
Не все кнопки будут работать с Вашей версией Android OS! Обратите внимание на колонку Version в первой статье про клавиатуры. Если вы используете те коду, которые предназначены для версий больше вашей, тогда с этого места клавиатура не будет работать.
Все кнопки, указанные после неправильной не будут функционировать.
Поэтому, для будущей совместимости, я в своем файле, клавиши предназначенные не для моей версии Android OS, перенес в конец. Как показала практика, в этом случае все работает и файл готов к переносу на другие версии ОС.
Закидываем файл в систему
Здесь не обойтись без консольной утилиты. Подключаем девайс по USB в режиме отладки и выполняем последовательно команды в консоли cmd.exe:
Четвертые грабли:
Папка /system находится на файловой системе в режиме только для чтения. Для того, чтобы туда писать, нужно перемонтировать систему в режиме RW. Но для этого, нужно определить точку монтирования и тип файловой системы при помощи простой команды mount.
После перезагрузки устройства, файловая система снова станет «только для чтения».
Пояснения к командам:
D:\android-sdks\platform-tools — это папка, в которой у меня находится adb.exe из SDK (у кого установлен только KIES — ищите в Program Files)
adb push Broadcom_Bluetooth_HID.kl. — это команда закачивает файл в папку. Папка /data/local/ выбрана не случайно. Это одна из немногих папок, в которую можно что-то положить, и из которой можно скопировать файл в другую файловую систему.
mount -o remount,rw -t ext4 /dev/block/mmcblk0p9 /system — перемонтирование системы. В интернете полно примеров как это делать, но там почему-то указаны совсем не те диски и файловая система. Пришлось подкорректировать.
остальное — удаление старого, копирование нашего файла и назначение ему правильных прав. Назначение прав очень важно!
Проверяем
Теперь нужно отсоединить USB (из-за него иногда выключается Bluetooth) и перезапустить соединение с клавиатурой:
- Если клавиатура не хочет подсоединяться — значит вы забыли установить права, неправильно заполнили файл или положили файл не в ту папку (повторюсь, у каждого устройства они разнятся, читайте первую статью). В общем что-то с файлом.
- Если клавиатура подключилась, но половина клавиш не работает, значит с того места, где она не работает, вы вставили неподдерживаемый вашей версией код. Переместите его в конец файла.
Заработало!
Поздравляю! По-другому и быть не могло! Вы молодец! Только… как же на русский-то перейти?
Не долго гугля, я нашел простой ответ — нужна софтварная клавиатура, поддерживающая аппаратную. Таких немного. Идеальная, на мой взглад, на сегодня — ruKeybord
Устанавливаем, настраиваем, в раскладках устанавливаем аппаратную клавиатуру вместо qwerty и т.п.
Теперь можно переключать раскладку через Alt+Shift (UPD: или Shift+Space). И флажок показывается.
Кто еще не в курсе, чтобы быстро переключаться между клавиатурами, подержите палец на любом поле ввода и выберите из выпавшего меню «Режим ввода».
Итоги
Как ни старался, но заставить заработать все кнопки, подобно компьютеру, на 2.3.5 невозможно. Но скоро я обновлюсь до Android OS 4 и новые кнопки заработают. На первой фотографии я сижу в putty и редактирую сайт. Очень не хватает кнопки Ctrl. Очень жду обновления ОС. Доволен результатом.
Источник
Работаем с USB Custom HID на Android
В современных Android — приложениях для взаимодействия с другими устройствами чаще всего используются беспроводные протоколы передачи данных, как например Bluetooth. В годы, когда часть устройств имеют беспроводную зарядку, сложно представить себе связку Android устройства и периферийного модуля, в которой необходимо использование проводных интерфейсов. Однако когда такая необходимость возникает, на ум сразу же приходит USB.
Давайте разберем с вами гипотетический кейс. Представьте, что к вам приходит заказчик и говорит: “Мне нужно Android приложение для управления устройством сбора данных и вывода этих самых данных на экран. Есть одно НО — приложение надо написать на одноплатный компьютер с операционной системой Android, а периферийное устройство подключено по USB”
Звучит фантастически, но и такое иногда случается. И тут как нельзя кстати пригодится глубокое знание USB стека и его протоколов, но данная статья не об этом. В данной статье мы рассмотрим, как управлять периферийным устройством по протоколу USB Custom HID с Android устройства. Для простоты напишем Android-приложение (HOST), которое будет управлять светодиодом на периферийным устройством (DEVICE) и получать состояние кнопки (нажатия). Код для периферийной платы приводить не буду, кому интересно — пишите в комментариях.
Итак, приступим.
Теория. Максимально коротко
Для начала немного теории, максимально коротко. Это упрощенный минимум, достаточный для понимания кода, но для большего понимания советую ознакомиться с этим ресурсом.
Для общения по USB на периферийном устройстве необходимо реализовать интерфейс взаимодействия. Разные функции (например, USB HID, USB Mass Strorage или USB CDC) будут реализовывать свои интерфейсы, а некоторые будут иметь несколько интерфейсов. Каждый интерфейс содержит в себе конечные точки — специальные каналы связи, своего рода буферы обмена.
На моем периферийном устройстве реализован Custom HID с одним интерфейсом и с двумя конечными точками, одной для приёма, другой для передачи. Обычно информация с существующими на устройстве интерфейсами и конечными точками написана в спецификации на устройство, в противном случае определить их можно через специальные программы, к примеру USBlyzer.
Устройства в USB HID общаются через репорты. Что такое репорты? Так как данные передаются через конечные точки, то нам надо как-то идентифицировать, а также распарсить в соответствие с протоколом. Устройства не просто кидают друг другу байты данных, а обмениваются пакетами, имеющими четко определенную структуру, которая описывается на устройстве в специальном дескрипторе репорта. Таким образом, по дескриптору репорта, мы можем точно определить, какой идентификатор, структуру, размер и частоту передачи имеют те или иные данные. Идентификация пакета происходит по первому байту, который представляет из себя ID репорта. Например данные о состоянии кнопки, идут в репорта с а светодиодом мы управляем через репорт с >
Подальше от железа, поближе к Android
В Android поддержка USB устройств появилась начиная с API версии 12 (Android 3.1) Для работы с периферийным устройством нам необходимо реализовать режим USB host. Работа с USB достаточно неплохо описана в документации.
Для начала необходимо идентифицировать ваше подключаемое устройство, среди всего разнообразия USB девайсов. USB девайсы идентифицируются по сочетанию vid (vendor id) и pid (product id). Создадим в папке xml файл device_filter.xml со следующим содержимым:
Теперь необходимо внести соответствующие разрешения и action (если вам они необходимы) в манифест приложения:
В android:resource мы указываем файл с необходимыми фильтрами для устройств. Также, как я уже говорил ранее, можно назначить intent фильтры, для запуска приложения, к примеру, в результате подключения вашего устройства.
Для начала необходимо получить UsbManager, найти устройство, интерфейс и конечные точки устройства. Это необходимо делать при каждом подключении устройства.
Здесь мы видим те самые интерфейсы и конечные точки, речь о которых шла в прошлом разделе. Зная номер интерфейса, мы находим обе конечные точки, на прием и передачу, и инициируем usb соединение. На этом все, теперь можно читать данные.
Как я уже говорил ранее, устройства общаются через репорты.
В метод sendReport мы передаем массив байт, в котором нулевым байтом является репорт ID, берем текущее USB подключение к устройству и выполняем передачу. В качестве параметров в метод BulkTransfer передаем номер конечной точки, данные, их размер и таймаут передачи. Стоит отметить, что класс UsbDeviceConnection имеет методы для реализации обмена данными с устройством USB — методы bulkTransfer и controlTransfer. Их использование зависит от типа передачи, который поддерживает та или иная конечная точка. В данном случае используем bulkTransfer, хотя для HID чаще всего характерно использование конечных точек с типом control. Но у нас Custom HID, так что делаем что хотим. Про тип передачи советую почитать отдельно, так как от него зависит объем и частота передаваемых данных.
Для получения данных необходимо знать размер получаемых данных, который можно, как знать заранее, так и получить из конечной точки.
Метод получения данных по USB HID является синхронным и блокирующим и выполнять его необходимо в другом потоке, кроме того, репорты от устройства могут приходить постоянно, либо в любое время, поэтому необходимо реализовать постоянный опрос репорта, чтобы не пропустить данные. Сделаем это при помощи RxJava:
Получив массив байт, мы должны проверить нулевой байт, так как он является report ID и в соответствии с ним парсить полученные данные.
По завершении всех действий с USB нужно закрыть соединение. Можно выполнять это в onDestroy activity или в onCleared во ViewModel.
Заключение
В статье рассмотрен очень небольшой и примитивный, исключительно демонстративный код с реализацией для конкретного устройства. Конечно, классов USB существует много, не только HID и для них естественно реализация будет иная. Однако все методы достаточно неплохо документированы и имея хорошее представление о USB стеке можно легко разобраться в том, как их применять.
Источник
