Hid устройства что это

Содержание

• Приобщение к миру USB-устройств на примере микроконтроллеров от Silicon Laboratories
  • Создание USB совместимого HID-устройства типа джойстик
    • Начинаем с дескриптора устройства
    • Процедуры передачи данных
    • Дескриптор имени HID-устройства
    • Идентификация HID-устройства
  • Создание полноценного USB-устройства с использованием инструментария Silabs USBXpress
    • Firmware
      • Написание USB-дескриптора
      • Нюанс инициализации устройства и USB на борту
      • Обработка входящих данных и формирование исходящего пакета
• Сравнение идентификаторов HID
  • Обработка прерываний
  • Программ на PC
  • Заключение
    • Использованные и полезные источники:
• Hid устройства что это
• Профиль HID
• C# | программирование HID устройств | Windows API | на примере Saitek Multi Panel | Windows 7
• Что такое устройство с интерфейсом пользователя (HID)?
• Отключение для игр устройств Windows через диспетчер устройств
  • Стандарт упрощения принадлежностей
  • HID и приложения
  • Типы устройств интерфейса пользователя
• Работаем с USB Custom HID на Android
  • Теория. Максимально коротко
  • Заключение
  • X. Полезные материалы
    • Похожие статьи

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.

Приобщение к миру USB-устройств на примере микроконтроллеров от Silicon Laboratories

Устройства от Silicon Laboratories не пользуются широкой популярностью в любительских кругах, им далеко до таких флагманов, как Atmel. Однако у них есть и вполне доступные простому смертному микроконтроллеры основных линеек в корпусе TQFP, и стартовые комплекты USB ToolStick (о чем совсем недавно упоминалось на хабре). Я сам начал свое знакомство с микропроцессорной техникой, работая с «силабсами», и вполне успешно.
В данной статье я расскажу, каким образом можно организовать связь компьютера с МК, используя USB-интерфейс, и как Silabs попытались сделать это простым для разработчика.
В качестве испытуемого будем использовать плату С8051F320DK, с микроконтроллером соответственно F32x серии, поддерживающей USB аппаратно, и Keil’овскую среду разработки uVision4.

Перед тем, как начинать копать в сторону реализации связи по USB необходимо определиться с некоторыми базовыми аспектами протокола: какое место занимает устройство в топологии (хост или ведомое устройство) и какой характер будет иметь информация, передаваемая по интерфейсу.

• Управляющие посылки (control transfers) – используются для конфигурирования устройств во время их подключения и для управления устройствами в процессе работы. Протокол обеспечивает гарантированную доставку данных.
• Передачи массивов данных (bulk data transfers) – это передачи без каких-либо обязательств по задержке доставки и скорости передачи. Передачи массивов могут занимать всю полосу пропускания шины, свободную от передач других типов. Приоритет этих передач самый низкий, они могут приостанавливаться при большой загрузке шины. Доставка гарантированная — при случайной ошибке выполняется повтор. Передачи массивов уместны для обмена данными с принтерами, сканерами, устройствами хранения и т. п.
• Прерывания (interrupt transfers) – короткие передачи, которые имеют спонтанный характер и должны обслуживаться не медленнее, чем того требует устройство.
  Предел времени обслуживания устанавливается в диапазоне 10-255 мс для
  низкой, 1-255 мс для полной скорости, на высокой скорости можно заказать и 125 мкс. При случайных ошибках обмена выполняется повтор. Прерывания используются, например, при вводе символов с клавиатуры или для передачи сообщения о перемещении мыши.
• Изохронные передачи (isochronous transfers) – непрерывные передачи в реальном времени, занимающие предварительно согласованную часть пропускной способности шины с гарантированным временем задержки доставки. Позволяют на полной скорости организовать канал с полосой 1,023 Мбайт/с (или два по 0,5 Мбайт/с), заняв 70 % доступной полосы (остаток можно заполнить и менее емкими каналами). На высокой скорости конечная точка может получить канал до 24 Мбайт/с (192 Мбит/с). В случае обнаружения ошибки изохронные данные не повторяются — недействительные пакеты игнорируются. Изохронные передачи нужны для потоковых устройств: видеокамер, цифровых аудиоустройств (колонки USB, микрофон), устройств воспроизведения и записи аудио- и видеоданных (CD и DVD).

Создание USB совместимого HID-устройства типа джойстик

• простота реализации;
• компактный код;
• поддержка Windows (не нужны дополнительные драйвера).

1. конфигурацию дескриптора HID-устройства;
2. процедуры передачи данных;
3. дескриптор имени HID-устройства.

Начинаем с дескриптора устройства

• диапазон значений, в котором будет действовать Throttle – LOGICAL_MINIMUM(0) и LOGICAL_MAXIMUM(255),
• задаем размер этого диапазона(один байт) – REPORT_SIZE (8) и
• количество органов управления данного типа – REPORT_COUNT (1).

• диапазон значений — LOGICAL_MINIMUM(0) и LOGICAL_MAXIMUM(1);
• размер диапазона(один бит) — REPORT_SIZE (1);
• количество кнопок больше одной, поэтому тут уже необходимо использовать поле байтовой длины, значит REPORT_COUNT (8);

Для упрощения задачи составления дескриптора можно воспользоваться программой, лежащей на www.usb.org (HID Descriptor Tool). В комплекте с программой предоставляются примеры конфигураций некоторых HID-устройств, которые можно корректировать под свою задачу или создавать собственное HID-устройство.
На этом описание джойстика заканчивается и нужно подготовить данные для передачи в PC.

Процедуры передачи данных

Находим в примере следующий код:
void IN_Report(void)

IN_PACKET[0] = VECTOR;
IN_PACKET[1] = BUTTONS;

// point IN_BUFFER pointer to data packet and set
// IN_BUFFER length to transmit correct report size
IN_BUFFER.Ptr = IN_PACKET;
IN_BUFFER.Length = 2;
>

В этой процедуре идет составление отправляемого пакета, который после через хитрый указатель (на самом деле это просто структура из указателя и его длины) и передается нашим устройством. Главное аккуратно составить пакет, о чем нам и намекает комментарий, а дальше уже с ним сделают все без нашего участия.
Теперь расскажу о том, как и откуда мы берем переменные VECTOR и BUTTONS (обе, к слову, имеют тип unsigned char размером в байт).
Глобальной переменной VECTOR присваиваются значения с АЦП во время возникновения прерывания от него:
void ADC_Conver_ISR(void) interrupt 10
AD0INT = 0;

// индикация работы АЦП
if( VECTOR != ADC0H)
LED = 1;
else
LED = 0;

VECTOR = ADC0H;
>

Глобальная переменная BUTTONS аналогично изменяет значение в зависимости от нажатия кнопок. Кнопки опрашиваются по прерыванию от таймера. Таймер настраивайте в соответствии с личными предпочтениями.
void Timer2_ISR (void) interrupt 5
P2 &= ~Led_2;

Дескриптор имени HID-устройства

Напоследок можем скорректировать строковые данные, чтобы устройство имело то название, какое мы хотим (в моем примере «JOYSTICK-HABR»).
Ищем строковый дескриптор String2Desc, переписываем
#define STR2LEN sizeof («JOYSTICK-HABR») * 2

Идентификация HID-устройства

После компиляции проекта и программирования микроконтроллера можно подключить устройство к USB-порту. Хост определяет, что устройство принадлежит к HID классу и передает управление устройством соответствующему драйверу.

Теперь в Windows идем в Панель управления->Игровые устройства и видим там нашего пассажира. Смотрим свойства и проверяем функциональность.

Низкая скорость передачи является главным ограничением HID-варианта построения устройства. Максимально возможная скорость передачи данных при такой организации обмена составляет 64 Кбит/сек. Такой показатель в сравнении с 12 Мбит/сек полной скорости USB-шины выглядит минусом HID-технологии в вопросе выбора конкретной USB-реализации. Однако для многих задач коммуникации указанной скорости вполне хватает и HID-архитектура как специализированный инструмент занимает достойное место среди способов организации обмена данными.

Вообще говоря, HID-устройства легки в реализации практически на любом МК с поддержкой USB. Как правило, достаточно одного работающего примера от разработчиков, корректируя который можно получать любой требуемый функционал.

Создание полноценного USB-устройства с использованием инструментария Silabs USBXpress

Но вот наступает момент, когда вам необходимо использовать свой протокол работы с устройством на МК. При этом хотелось бы передавать много данных на большой скорости, и делать все это с помощью своего ноутбука, в котором много USB и ни одного COM, да еще и ваше устройство должно быть не больше спичечного коробка, и лепить на плату USB-UART на микросхеме FT232RL нет никакой возможности.
Тут-то ребята из Silabs и решили облегчить всем жизнь и показать “дорогу в будущее”, без тяжелого ломанья зубов об написание собственных дров и прошивок.
USBXpress Development Kit – это законченное решение для МК и хоста (PC), обеспечивающее простую работу с протоколом USB с помощью высокоуровневого API для обоих сторон. Не требуется особых знаний ни самого протокола USB, ни написания драйверов. Так пишут силабовцы в своем гайде.

Кстати о Programmer’s Guid: занимая всего 30 страниц, он крайне прост и доходчив. Примеры же лично мне не нравятся, часто встречаются очень кривые места, программы же под PC вообще лучше не смотреть, крайне нечитабельны.
USBXpress DK предоставляется к микроконтроллерам линеек C8051F32x, C8051F34x и для CP210x (USB-to-UART Bridge Controller). Библиотека USBXpress включает в свой состав библиотеку нижнего уровня, драйверы USB для ПК и DLL-библиотеку для разработки приложений на верхнем уровне. Ну и, конечно же, набор документации и примеров.
В библиотеке реализована передача данных только в режиме BULK. При использовании всех функций библиотеки, их реализация займет всего 3 Кбайта Flash-памяти микроконтроллера.

Firmware

1. Написание USB-дескриптора;
2. Инициализация устройства и USB на борту;
3. Обработка входящих данных и формирование исходящего пакета;
4. Обработка прерываний.

Написание USB-дескриптора

В отличие от HID с его хитро формализованной структурой тут все просто
code const UINT USB_VID = 0x10C4;
code const UINT USB_PID = 0xEA61;
code const BYTE USB_MfrStr[] = ;
code const BYTE USB_ProductStr[] = ;
code const BYTE USB_SerialStr[] = ;
code const BYTE USB_MaxPower = 15;
code const BYTE USB_PwAttributes = 0x80;
code const UINT USB_bcdDevice = 0x0100;

С VID, PID и именами думаю все понятно, плюс еще можно задавать максимальный ток параметром MaxPower (макс.ток = _MaxPower*2), PwAttributes — параметр отвечающий за удаленный wake-up хоста, и bcdDevice — номер релиза устройства.

Нюанс инициализации устройства и USB на борту

Теперь начнем собственно функцию main, в которой МК будет без устали выполнять прием и передачу данных.
void main(void)
PCA0MD &= ~0x40; // Disable Watchdog timer
USB_Clock_Start(); // Init USB clock *before* calling USB_Init
USB_Init(USB_VID,USB_PID,USB_MfrStr,USB_ProductStr,USB_SerialStr,USB_MaxPower,USB_PwAttributes,USB_bcdDevice);

Initialize();
USB_Int_Enable();
.

Здесь, как требует комментарий, в первую очередь необходимо инициализировать тактовый генератор для USB перед самой его инициализацией, только потом провести остальные стартовые операции для МК — Initialize(); — который настраивает порты, таймер и АЦП; затем разрешаем прерывания от USB.

Обработка входящих данных и формирование исходящего пакета

Вот подобрались к самому главному
//. продолжение main
while (1)
if (Out_Packet[0] == 1) Led1 = 1;
else Led1 = 0;
if (Out_Packet[1] == 1) Led2 = 1;
else Led2 = 0;

Сравнение идентификаторов HID

In_Packet[0] = Switch1State;
In_Packet[1] = Switch2State;
In_Packet[2] = Potentiometer;
In_Packet[3] = Temperature;
>
// конец main
>

Out_Packet – пакет, принятый от хоста;
In_Packet — пакет, отправляемый хосту;
Суть ясна, МК постоянно обновляет отправляемый пакет и считывает статус полученного.

Обработка прерываний

Теперь в 2-х словах о том, откуда получаем значения в отправляемый пакет. Как и в примере с HID, состояния кнопок получаем по прерываниям от таймера, а значения АЦП и термометра — по прерываниям от АЦП.
Вот здесь один тонкий момент — при инициализации АЦП настраиваем его так, чтобы конвертирование значений происходило по переполнению таймера (того же, который мы используем для кнопок), а само же прерывание от АЦП возникает по завершению конвертирования. И тут кроме получения значений преобразователя в конце процедуры вызываем API функцию
Block_Write(In_Packet, 8)
которая и отправляет собранные данные на компьютер.
Получение команд от компьютера происходит в процедуре обработки прерываний от USB:
void USB_API_TEST_ISR(void) interrupt 16
BYTE INTVAL = Get_Interrupt_Source();

if (INTVAL & DEV_CONFIGURED)
Initialize();
>
>

Этот момент подробно расписан в Programmer’s Guid. Суть в том, что вызывается API-функция Get_Interrupt_Source(), возвращающая код причины возникновения API прерывания. Далее код анализируется и выполняется необходимое действие.

Программ на PC

Разбирать программу для компьютера я не буду. Силабовцы предоставили примеры на Visual Basic и на C, но, даже не заглядывая в исходники, подключить библиотеку в используемой вами среде разработки и прочитать пару страниц о функциях сложности вызвать не должно.
Поэтому я воспользуюсь уже скомпилированной программой из примера.

Итак, компилируем проект для МК, зашиваем, устанавливаем универсальные драйвера для USBXpress и подключаем отладочную плату. Система определит новое устройство и установит для него драйвера.
Посмотрим после установки, что творится в диспетчере устройств Винды:

Теперь запускаем программу:

Видим, что она правильно нашла устройство.

Все, теперь можно тут потыкать кнопки, поморгать диодами, погреть МК руками, увидеть как растет температура.

Заключение

В целом создание USB устройства с помощью библиотек USBXpress оказалось более быстрым и прозрачным процессом, нежели используя HID-архитектуру. Да и скорость будет однозначно выше. Наиболее тонким местом является то, что библиотека закрыта, и узнать насколько надежным является это решение невозможно, к тому же доступен только BULK режим передачи данных.

Использованные и полезные источники:

1. Гук М., Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия. — СПб.: Питер, 2002. — 528 с.
2. Курилин А.И. Микроконтроллеры компании Silicon Labs c интерфейсом USB. Журнал «Электронные компоненты» №5, 2007г
3. Практическое использование интерфейса USB в PIC контроллерах
4. SiUSBXpress Linux Driver

Hid устройства что это

Что такое профили Bluetooth на смартфонах и зачем они нужны?

Каждое устройство, которое оборудовано интерфейсом Bluetooth, поддерживает заданный производителем набор профилей. Каждый профиль обеспечивает поддержку различных полезных функций, например, сетевое соединение или передача файлов и потока медиаданных.

Чтобы выполнить определенную задачу через Bluetooth, требуется поддержка соответствующего профиля у ведущего и ведомого устройства. Простой пример: для передачи данных между двумя смартфонами используется профиль OPP (Object Push Profile), поэтому оба гаджета должны поддерживать именно этот профиль.

Чтобы использовать мобильное устройство в качестве модема требуется поддержка профиля DUN (Dial-up Networking Profile). И это далеко не все профили Bluetooth, которые есть в мобильных устройствах. Каждый из них содержит информацию о зависимости от других профилей, а также предлагаемый формат пользовательского интерфейса.

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.

C# | программирование HID устройств | Windows API | на примере Saitek Multi Panel | Windows 7

На первый взгляд, то, что я здесь описал, кажется сложным. Мне тоже так казалось, когда я начал все это изучать. Надеюсь дальше все прояснится :).

Что такое устройство с интерфейсом пользователя (HID)?

Есть много странных терминов, связанных с использованием компьютера. Возможно, вы видели «Устройство интерфейса человека» или «HID». Звучит как что-то из научно-фантастического фильма, но что именно это означает?

Отключение для игр устройств Windows через диспетчер устройств

«Устройство интерфейса человека» может звучать странно чуждо, но на самом деле название очень информативное. Проще говоря, HID — это стандарт для компьютерных устройств, которыми управляет человек. Стандарт позволяет легко использовать эти устройства без какого-либо дополнительного программного обеспечения или драйверов.

Стандарт упрощения принадлежностей

HID в диспетчере устройств Windows

«Устройства интерфейса пользователя» — это стандарт, созданный для упрощения процесса установки устройств ввода. До HID существовало несколько конкретных протоколов для каждого типа устройства ввода.

Это означало, что существует протокол для мышей, протокол для клавиатур и так далее. Устройствам необходимо использовать существующие протоколы или создавать собственные драйверы. У людей было больше работы по установке и настройке устройств.

Для сравнения, HID-совместимое устройство включает «пакеты данных», которые содержат все действия устройства. Например, на клавиатуре может быть клавиша для регулировки громкости. При нажатии этой клавиши «дескриптор HID» сообщает компьютеру, где в пакетах хранится цель этого действия, и оно выполняется.

Протокол HID значительно упрощает компаниям производство широко совместимых аксессуаров. Все современные операционные системы поддерживают протокол HID. Вы можете подключить USB-клавиатуру к ПК с Windows, Mac, Chromebook или даже к планшету Android, и она сразу заработает. Это все благодаря HID.

HID и приложения

Самым большим преимуществом HID является возможность просто подключить к вашему устройству практически любое периферийное устройство, и оно сразу же начнет работать. Но это только половина магии. А как насчет того, чтобы эти аксессуары работали с приложениями?

Вы можете подключить USB-контроллер к своему ПК, и он, как правило, будет управлять игрой должным образом. Даже если контроллер был сделан после игры, он все равно работает. Разработчикам игры не нужно было ничего делать, чтобы это произошло.

Когда вы подключаете HID-устройство, оно сообщает о своих возможностях операционной системе. Операционная система интерпретирует данные и классифицирует устройство. Это позволяет приложениям и играм ориентироваться на классы устройств, а не на конкретные модели.

Это очень важный элемент HID, и мы принимаем его как должное. Игровой контроллер будет работать с вашей библиотекой Steam. Zoom узнает, что нужно включить вашу веб-камеру. Все это происходит с очень небольшой настройкой с вашей стороны.

Типы устройств интерфейса пользователя

Как упоминалось ранее, USB-периферийные устройства являются наиболее распространенными устройствами с интерфейсом пользователя, которые вы увидите, но есть и другие типы.

USB-устройства относятся к классу «USB-HID». Это включает в себя обычные вещи, такие как клавиатуры, мыши, веб-камеры, трекпады и игровые контроллеры. Другие устройства USB-HID включают термометры, аудио инструменты, медицинское оборудование, телефоны и тренажеры.

Другой распространенный тип — Bluetooth-HID. Это тот же протокол USB-HID с небольшими изменениями для Bluetooth. Как и следовало ожидать, сюда входят устройства, аналогичные USB-HID, но они подключаются через Bluetooth. Мышь Bluetooth будет работать независимо от того, подключена ли она к ПК с Windows, Mac или Chromebook.

Устройства интерфейса пользователя — одни из наиболее распространенных устройств, которые мы используем с компьютерами. Мы не очень ценим, насколько легко ими пользоваться. Было время, когда это было не так просто.

HID не только упростил использование компьютеров, но и внес свой вклад в массовый рынок аксессуаров. Существуют тысячи клавиатур, мышей, веб-камер, контроллеров и других продуктов, о несовместимости с которыми вам просто не нужно беспокоиться.

В истории компьютеров было много достижений, но стандарт Human Interface Device имел оглушительный успех.

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 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 нужно воплотить режим USB host. Работа с USB довольно хорошо описана в документации.

Для начала нужно идентифицировать ваше подключаемое устройство, посреди всего контраста USB гаджетов. USB аксессуары идентифицируются по сочетанию vid (vendor id) и pid (product id). Сделаем в папке xml файл device_filter.xml со последующим содержимым:

Сейчас нужно внести надлежащие разрешения и action (если для вас они нужны) в манифест приложения:

В android:resource мы указываем файл с необходимыми фильтрами для устройств. Также, как я уже гласил ранее, можно назначить intent фильтры, для пуска приложения, например, в итоге подключения вашего устройства.

Для начала нужно получить UsbManager, отыскать устройство, интерфейс и конечные точки устройства. Это нужно делать при каждом подключении устройства.

val usbManager = context.getSystemService(Context.USB_SERVICE) as UsbManager private var usbConnection: UsbDeviceConnection? = null private var usbInterface: UsbInterface? = null private var usbRequest: UsbRequest? = null private var usbInEndpoint: UsbEndpoint? = null private var usbOutEndpoint: UsbEndpoint? = null fun enumerate(): Boolean < val deviceList = usbManager.deviceList for (device in deviceList.values) < /* Находим девайс девайс с нашими VID и PID */ if ((device.vendorId == VENDOR_ID) and (device.productId == PRODUCT_ID)) < /* Получаем интерфейс по известному номер */ usbInterface = device.getInterface(CUSTOM_HID_INTERFACE) /* Перебираем конечные точки интерфейса и находим точки на прием и передачу */ for (idx in 0 until usbInterface. endpointCount) < if (usbInterface?.getEndpoint(idx)?.direction == USB_DIR_IN) usbInEndpoint = usbInterface?.getEndpoint(idx) else usbOutEndpoint = usbInterface?.getEndpoint(idx) >usbConnection = usbManager.openDevice(device) usbConnection?.claimInterface(usbInterface, true) usbRequest = UsbRequest() usbRequest?.initialize(usbConnection, usbInEndpoint) > > /* Возвращаем статус подключения */ return usbConnection != null > 

Тут мы лицезреем те же интерфейсы и конечные точки, речь о которых шла в прошедшем разделе. Зная номер интерфейса, мы находим обе конечные точки, на прием и передачу, и инициируем usb соединение. На этом все, сейчас можно читать данные.

Как я уже гласил ранее, устройства разговаривают через доклады.

 fun sendReport(data: ByteArray) < usbConnection?.bulkTransfer(usbOutEndpoint, data, data.size, 0) >fun getReport(): ByteArray < val buffer = ByteBuffer.allocate(REPORT_SIZE) val report = ByteArray(buffer.remaining()) if (usbRequest.queue(buffer, REPORT_SIZE)) < usbConnection?.requestWait() buffer.rewind() buffer.get(report, 0, report.size) buffer.clear() >return report > 

В способ sendReport мы передаем массив б, в каком нулевым б является репорт ID, берем текущее USB подключение к устройству и исполняем передачу. В качестве характеристик в способ BulkTransfer передаем номер конечной точки, данные, их размер и таймаут передачи. Необходимо отметить, что класс UsbDeviceConnection имеет способы для реализации обмена данными с устройством USB — способы bulkTransfer и controlTransfer. Их внедрение находится в зависимости от типа передачи, который поддерживает та либо другая конечная точка. В этом случае используем bulkTransfer, хотя для HID в большинстве случаев типично внедрение конечных точек с типом control. Но у нас Custom HID, так что делаем что желаем. Про тип передачи советую почитать раздельно, потому что от него зависит объем и частота передаваемых данных.

Для получения данных следует знать размер получаемых данных, который можно, как знать заблаговременно, так и получить из конечной точки.

Способ получения данных по USB HID является синхронным и блокирующим и делать его нужно в другом потоке, не считая того, доклады от устройства могут приходить повсевременно, или в хоть какое время, потому нужно воплотить неизменный опрос репорта, чтоб не пропустить данные. Создадим это с помощью RxJava:

fun receive() < Observable.fromCallable < getReport() >.subscribeOn(Schedulers.io()) .observeOn(Schedulers.computation()) .repeat() .subscribe(< /* check it[0] (this is report id) and handle data */ >,< /* handle exeption */ >) > 

Получив массив б, мы должны проверить нулевой б, потому что он является report ID и в согласовании с ним парсить приобретенные данные.

По окончании всех действий с USB необходимо закрыть соединение. Можно делать это в onDestroy activity либо в onCleared во ViewModel.

 fun close()

Заключение

В статье рассмотрен очень маленький и простой, только демонстративный код с реализацией для определенного устройства. Естественно, классов USB существует много, не только лишь HID и для их естественно реализация будет другая. Но все способы довольно хорошо документированы и имея не плохое представление о USB стеке можно просто разобраться в том, как их использовать.

X. Полезные материалы

• Начальный код проекта
• USB in a NutShell
• USB host overview

Похожие статьи

• Hid устройства это

  Запрос Get_Idle позволяет считать текущее значение продолжительности для рапорта, идентификатор которого задан в младшем б поля wValue. В поле wIndex…

• Hdd и ssd в одном устройстве

  Итак, чтоб ответить на ваш вопрос, да, SSD изнашиваются резвее, чем HDD. Ну, у всех SSD есть ограниченный цикл записи. Хитрость в том, что SSD пробует…