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
Хранение данных и файлов
В целом хранение файлов и данных можно условно разделить на две группы: во внутреннем или внешнем хранилище. Но разница между ними довольна тонка. В целом политика Гугла в отношение данных ужесточается с каждой версии системы.
Android поддерживает различные варианты хранения данных и файлов.
- Специфичные для приложения файлы. Доступ к файлам имеет только приложение, их создавшее. Файлы могут находиться во внутреннем и внешнем хранилище. У других приложений нет доступа (кроме случаев, когда файлы хранятся на внешнем хранилище). Методы getFilesDir(), getCacheDir(), getExternalFilesDir(), getExternalCacheDir(). Разрешений на доступ не требуется. Файлы удаляются, когда приложение удаляется пользователем.
- Разделяемое хранилище. Приложение может создавать файлы, которыми готово поделиться с другими приложениями — медиафайлы (картинки, видео, аудио), документы. Для медифайлов требуется разрешение READ_EXTERNAL_STORAGE или WRITE_EXTERNAL_STORAGE.
- Настройки. Хранение простых данных по принципу ключ-значение. Доступно внутри приложения. Реализовано через Jetpack Preferences. Настройки удаляются, когда приложение удаляется пользователем.
- Базы данных. Хранение данных в SQLite. На данный момент реализовано через библиотеку Room. Доступ только у родного приложения.
В зависимости от ваших потребностей, нужно выбрать нужный вариант хранения данных.
Следует быть осторожным при работе с внутренним и внешним хранилищем. Внутренне хранилище всегда есть в системе, но оно может быть не слишком большим по объёму. Вдобавок к внутреннему хранилищу, устройство может иметь внешнее хранилище. В старых моделях таким хранилищем выступала съёмная SD-карта. Сейчас чаще используют встроенную и недоступную для извлечения флеш-память. Если ваше приложение слишком большое, можно попросить систему устанавливать программу во внешнее хранилище, указав просьбу в манифесте.
В разных версиях Android требования к разрешению для работы с внешним хранилищем постоянно менялись. На данный момент (Android 10, API 29) требования выглядят следующим образом.
Приложение может иметь доступ к собственным файлам, которые находятся во внешнем хранилище. Также может получить доступ к определённым общим файлам на внешнем хранилище.
Доступ к общим файлам достигается через FileProvider API или контент-провайдеры.
Для просмотра файлов через студию используйте инструмент Device File Explorer.
Внешняя карта памяти
Когда появились первые устройства на Android, то практически у всех были внешние карточки памяти, которые вставлялись в телефон. Обычно там хранили фотки, видео и свои файлы. Всё было понятно — были различные методы для доступа к файловой системе. А потом началась чехарда. В телефонах также была и собственная «внешняя» память. Она вроде как и внешняя, но вставлена на заводе и вытащить её пользователь не мог, т.е. практически внутренняя. Затем пошла мода на телефоны, у которых была только такая внутреннее-внешняя карта. Пользователи поворчали, но привыкли. Сейчас встречаются оба варианта. Как правило, у телефонов с спрятанной картой больше памяти и выше степень водонепроницаемости.
Подобные фокусы с картой породили и другую проблему — Гугл озаботился безопасностью файлов и стала думать, как осложнить жизнь разработчику. С выходом каждой новой версии системы компания то давала добро на полный доступ к карточке, то ограничивала, то давала права с ограничениями, то откатывала свои решения назад. Короче, запутались сами и запутали всех.
Попробуем немного разобраться с этим зоопарком. Но помните, что процесс путаницы продолжается.
При подготовке материала я опирался на письма некоторых читателей сайта, которые присылали свои мысли по этому поводу. Спасибо им за структуризацию материала.
Вот что я (кажется) понял, попытавшись загрузить картинку с внешней SD карточки.
External это не External
«EXTERNAL_STORAGE» называется так не потому, что это внешняя память по отношению к устройству, а потому что она выглядит как внешняя память для компьютера, если устройство подключить кабелем к компьютеру. Причём именно выглядит, потому что обмен идёт по протоколу MTP – устройство только показывает компьютеру список папок и файлов, а при необходимости открыть или скопировать файл он специально загружается на компьютер, в отличие от настоящей флешки, файлы которой становятся файлами в файловой системе самого компьютера. Обмен по MTP позволяет устройству продолжать работать, когда оно подключено к компьютеру.
Emulated это не Emulated
Сначала я пытался прочесть файл с карточки на эмуляторе (из этого так ничего и не вышло). Функция getExternalStorageDirectory() давала мне /storage/emulated/0, и я думал, что «emulated» – это потому что на эмуляторе. Но когда я подцепил реальный планшет, слово «emulated» никуда не исчезло. Я стал рыться в интернете и обнаружил, что «Emulated storage is provided by exposing a portion of internal storage through an emulation layer and has been available since Android 3.0.» – то есть это просто кусок внутренней памяти, которая путём какой-то эмуляции делается доступной для пользователя, в отличие от собственно внутренней памяти.
При этом с точки зрения системы доступная для пользователя папка называется /storage/emulated/0, а при подключении к компьютеру по USB это просто одна из двух главных папок устройства – у меня в Windows Explorer она называется Tablet. Вторая папка у меня называется Card, и это и есть настоящая внешняя карточка.
Нет стандартных средств добраться из приложения до файлов на внешней карточке. Все попытки добраться до настоящей внешней карточки делаются с помощью неких трюков. Самое интересное, что я нашел, это статья на http://futurewithdreams.blogspot.com/2014/01/get-external-sdcard-location-in-android.html — парень читает таблицу смонтированных устройств /proc/mounts, таблицу volume daemons /system/etc/vold.fstab, сравнивает их и выбирает те тома, которые оказываются съёмными (с помощью Environment.isExternalStorageRemovable()).
Оказалось, что несистемным приложениям в принципе запрещено напрямую обращаться к съёмной карточке! Похоже, что это было так всегда, но вот начиная с версии Android 6 Marshmallow написано: внешняя карточка может быть определена как Portable либо Adoptable. Adoptable – это как бы «усыновляемая» память которая может быть «adopted», то есть взята в систему (примерно как кот с улицы в дом – это тоже называется to adopt) и использована как внутренняя. Для этого ее надо особым образом отформатировать и не вынимать, иначе не факт, что система продолжит нормально работать.
Portable – это нормальная съёмная карточка, но несистемным приложениям запрещено обращаться из программ к файлам на ней! Вот что написано в https://source.android.com/devices/storage/traditional.html:
Android 6.0 supports portable storage devices which are only connected to the device for a short period of time, like USB flash drives. When a user inserts a new portable device, the platform shows a notification to let them copy or manage the contents of that device. In Android 6.0, any device that is not adopted is considered portable. Because portable storage is connected for only a short time, the platform avoids heavy operations such as media scanning. Third-party apps must go through the Storage Access Framework to interact with files on portable storage; direct access is explicitly blocked for privacy and security reasons.
Если я правильно понял, этот самый Storage Access Framework позволяет работать с документом на карточке через диалог (открыть файл/сохранить файл), а вот прочитать или записать файл на карточке непосредственно из программы невозможно.
Общий вывод – реально из программы можно работать только с файлами на предоставляемой пользователю части встроенной памяти устройства, а на съёмной карточке – нет.
Это напоминает войну Microsoft с пользователями и разработчиками по поводу диска C:, компания уговаривала не устраивать беспорядок в корне этого диска, а ещё лучше — перенести свои файлы на другой диск. Но явных запретов не было.
Состояние на текущий момент
Гугл утверждает, что с версии Android 10 Q стандартный доступ к файлам будет прекращён. Ещё в Android 4.4 появился Storage Access Framework, который и должен стать заменой для работы с файлами.
Методы Environment.getExternalStorageDirectory() и Environment.getExternalStoragePublicDirectory() признаны устаревшими и будут недоступны. Даже если они будут возвращать корректные значения, ими вы не сможете воспользоваться.
В Android 7.0 добавили исключение FileUriExposedException, чтобы разработчики перестали использовать схему file://Uri.
Можно создавать файлы в корневой папке карточки при помощи Environment.getExternalStorageDirectory(), а также папки с вложенными файлами. Если папка уже существует, то у вас не будет доступа на запись (если это не ваша папка).
Если вы что-то записали, то сможете и прочитать. Чужое читать нельзя.
Кстати, разрешения на чтение и запись файлов не требуются, а READ_EXTERNAL_STORAGE и WRITE_EXTERNAL_STORAGE объявлены устаревшими.
Другие приложения не могут получить доступ к файлам вашего приложения. Файлы, которые вы создали через getExternalFilesDir(), доступны через Storage Access Framework, кроме файлов, созданных в корне карточки (что-то я совсем запутался). Ещё можно дать доступ через FileProvider.
При подключении USB-кабеля через getExternalFilesDir(), вы можете увидеть свои файлы и папки, а также файлы и папки пользователя. При этом файлы и папки пользователя на корневой папке вы не увидите. Вам не поможет даже adb или Device File Explorer студии.
Что делать?
Пользуйтесь методами класса Context, типа getExternalFilesDir(), getExternalCacheDir(), getExternalMediaDirs(), getObbDir() и им подобными, чтобы найти место для записи.
Используйте Storage Access Framework.
Используйте MediaStore для мультимедийных файлов.
Используйте FileProvider, чтобы файлы были видимы другим приложениям через ACTION_VIEW/ACTION_SEND.
Android 10: Появился новый флаг android:allowExternalStorageSandbox=»false» и метод Environment.isExternalStorageSandboxed() для работы с песочницей. Флаг android:requestLegacyExternalStorage=»true» для приложений, которые ещё используют старую модель доступа к файлам.
Как временное решение можно добавить в блок манифеста application атрибут android:requestLegacyExternalStorage=»true», чтобы доступ к файлам был как раньше в Android 4.4-9.0.
Android 11
Если вы создаёте файловый менеджер, то ему нужны возможности для просмотра файлов. Для этого следует установить разрешение MANAGE_EXTERNAL_STORAGE или использовать атрибут android:requestLegacyExternalStorage=»true» (см. выше).
Источник
