Подключаем USB-устройства
5-й курс/Закрытая зона
Метки: UsbAccessory , UsbDevice , UsbManager , UsbDeviceConnection , UsbInterface , UsbEndpoint , UsbRequest
Android (API 12) поддерживает подключение к планшетам и смартфонам периферийных устройств через USB, например, мышки или флешки. Учтите, что не все модели могут поддерживать поддерживать подобную функциональность. Как правило, у планшетов это больше распространено. Я подключал мышку к своему Nexus 7 и в этом случае на экране появляется курсор. Кабель для подключения мышки (или других устройств) к планшету называют OTG.
Неплохо бы разбираться в интерфейсе USB, чтобы уметь принимать сигналы от подключаемых устройств.
Я расскажу только необходимый минимум, который нам понадобится.
Android-устройство может иметь два режима: USB device mode или USB host mode.
Когда мы подключаем телефон или планшет к компьютеру, то используется режим USB device mode. В этом случае питание идёт от компьютера к нашему устройству и оно заряжается. Если устройству требуется больше тока, чем может предоставить компьютер, то ему нужно иметь свой источник питания, но я такого не встречал пока.
Если мы подключаем какое-нибудь устройство к телефону или планшету через USB-порт, то в этом случае используется режим USB host mode. В этом режиме уже телефон обеспечивает питание для подключаемого гаджета, типа флешки, мышки и каких-то приборов и игрушек. Такой режим ещё называют OTG, возможно вы видели в продаже такие OTG-кабели. Они и позволяют подключить мышку к планшету.
Большинство устройств на Android при наличии порта OTG поддерживают на уровне системы классы устройств:
- Устройства ввода — клавиатуры, мыши, джойстики (HID)
- Накопители (Mass Storage)
Устройства типа модемов, сетевых адаптеров и вебкамер имеют ограниченную поддержку и зависят от модели вашего устройства.
Можно также упомянуть USB accessory mode, который появился с версии Android 3.0. Этот режим, например, используется при соединении телефона и фотокамеры.
Существует специальный стандарт, которого должны придерживаться все Android-устройства, использующие USB-порт. Следование стандарту обеспечивает совместимость и правильную работу устройств.
Основным пакетом для работы с протоколом USB является android.hardware.usb, который появился в Android 3.1 (API 12).
UsbAccessory
Класс UsbAccessory необходим при режиме USB accessory mode и позволяет узнать различную информацию о подключённом устройстве: название производителя, модель, версия и т.д.
UsbDevice
Класс UsbDevice отвечает за устройства, подключённые в режиме USB host mode и содержит информацию о возможностях, протоколе, классе и идентификаторе и т.д. При работе используется сервис UsbService, доступный через UsbHostManager
UsbManager
UsbManager — один из основных классов для работы с USB. Позволяет обмениваться информацией между устройствами, например, получить список присоединённых устройств.
UsbDeviceConnection
Класс UsbDeviceConnection содержит методы для отправки и получения данных.
UsbInterface
Класс UsbInterface отвечает за интерфейсы подключенных устройств.
UsbEndpoint
Класс UsbEndpoint отвечает за endpoint.
UsbRequest
Класс UsbRequest нужен для чтения и записи данных от устройств в асинхронном режиме.
Вы вошли на сайт, как гость.
Необходимо зарегистрироваться, чтобы прочитать статью
Источник
Программирование usb для android
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
