Android-USB通信

Dream_xang

已于 2022-04-19 15:56:57 修改

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分类专栏： Android 文章标签： android

于 2022-04-19 15:55:17 首次发布

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Android-USB通信

本文记录下，Android平台上如何与USB设备进行通信。我这里使用的USB设备是一个USB加密设备（简称Ukey），通过与Ukey通信，对数据进行加密，提供一些加密算法。

USB API介绍

UsbManager：获得USB的状态，与连接的USB设备通信。
UsbDevice：USB设备的抽象，它包含了一个或多个的UsbInterface，而每个UsbInterface包含多个UsbEndpoint。Host与其通信，先打开UsbDeviceConnection，使用UsbRequest在一个端点（UsbEndpoint）发送和接受数据。
UsbDeviceConnection：host与device建立的连接，并在endpoint传输数据。
UsbEndpoint：endpoint是interface的通信信道。
UsbInterface : 定理设备的功能集，一个UsbDevice包含多个UsbInterface，每个UsbInterface都是独立的。
UsbRequest：usb请求包。可以在UsbDeviceConnection上异步传输数据。注意是只在异步通信时才会使用到它。

UsbManager常用方法	说明
getDeviceList()	获得设备列表，返回的是一个HashMap
hasPermission(UsbDevice device)	判断你的应用程序是否有接入此USB设备的权限，如果有则返回真，否则返回false
openDevice(UsbDevice device)	打开USB设备，以便向此USB设备发送和接受数据，返回一个关于此USB设备的连接
requestPermission(UsbDevice device, PendingIntent pi)	向USB设备请求临时的接入权限

UsbDevice常用方法	说明
getDeviceClass()	返回此USB设备的类别，用一个整型来表示
getDeviceId()	返回唯一标识此设备的ID号，也用一个整型来表示
getDeviceName()	返回此设备的名称，用一个字符串来表示
getDeviceProtocol()	返回此设备的协议类别，用一个整型来表示
getDeviceSubclass()	返回此设备的子类别，用一个整型来表示
getVendorId()	返回生产商ID
getProductId()	返回产品ID
getInterfaceCount()	返回此设备的接口数量
getInterface(int index)	得到此设备的一个接口，返回一个UsbInterface

UsbDeviceConnection常用方法	说明
bulkTransfer(UsbEndpoint endpoint, byte[] buffer, int length, int timeout)	通过给定的endpoint来进行大量的数据传输，传输的方向取决于该节点的方向，buffer是要发送或接收的字节数组，length是该字节数组的长度。传输成功则返回所传输的字节数组的长度，失败则返回负数
controlTransfer(int requestType, int request, int value, int index, byte[] buffer, int length, int timeout	该方法通过0节点向此设备传输数据，传输的方向取决于请求的类别，如果requestType为USB_DIR_OUT则为写数据，USB_DIR_IN, 则为读数据

UsbEndpoint常用方法	说明
getAddress()	获得此节点的地址
getAttributes()	获得此节点的属性
getDirection()	获得此节点的数据传输方向

UsbInterface常用方法	说明
getId()	得到给接口的id号。
getInterfaceClass()	得到该接口的类别
getInterfaceSubclass()	得到该接口的子类
getInterfaceProtocol()	得到该接口的协议类别。
getEndpointCount()	获得关于此接口的节点数量
getEndpoint(int index)	对于指定的index获得此接口的一个节点，返回一个UsbEndpoint

获取USB设备权限

首先在AndroidManifest.xml中添加权限

	<uses-feature
        android:name="android.hardware.usb.host"
        android:required="true"/>
    <uses-permission android:name="android.permission.MANAGE_USB"
        tools:ignore="ProtectedPermissions" />
    <uses-permission android:name="android.permission.HARDWARE_TEST"
        tools:ignore="ProtectedPermissions" />

在标签中添加：

<intent-filter>
    <action android:name="android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED" />
</intent-filter>
<meta-data
    android:name="android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED"
    android:resource="@xml/device_USB" />

在res下创建xml名称的文件夹。
device_USB.xml:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
    <usb-device vendor-id="9840" product-id="1030"/>
</resources>

申请USB权限

 private static final String ACTION_USB_PERMISSION = "com.android.usb.USB_PERMISSION";


 private void getUsbPermission(UsbDevice mUSBDevice) {
        PendingIntent pendingIntent = PendingIntent.getBroadcast(this, 0, new Intent(ACTION_USB_PERMISSION), 0);
        IntentFilter filter = new IntentFilter(ACTION_USB_PERMISSION);
        filter.addAction(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_ATTACHED);
        filter.addAction(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_DETACHED);
        registerReceiver(mUsbReceiver, filter);// 广播监听，监听USB设备插拔、权限
        usbManager.requestPermission(mUSBDevice, pendingIntent); // 该代码执行后，系统弹出一个对话框/等待权限
    }

private final BroadcastReceiver mUsbReceiver = new BroadcastReceiver() {
        public void onReceive(Context context, Intent intent) {
            String action = intent.getAction();

            if (ACTION_USB_PERMISSION.equals(action)) {
                synchronized (this) {
                    unregisterReceiver(mUsbReceiver);
                    UsbDevice device = (UsbDevice) intent.getParcelableExtra(UsbManager.EXTRA_DEVICE);
                    if (intent.getBooleanExtra(UsbManager.EXTRA_PERMISSION_GRANTED, false) && device.equals(device)) {
                        //授权成功后，进行USB设备操作
                        initUSB();
                    } else {
                        // 拒绝
                        Toast.makeText(MainActivity.this, "拒绝权限会造成与UKey通信失败！", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    }
                }
            }
        }
    };

初始化设备

获取USB设备

		UsbManager usbManager = (UsbManager) getSystemService(Context.USB_SERVICE);
        HashMap<String, UsbDevice> deviceList = usbManager.getDeviceList();
        Iterator<UsbDevice> deviceIterator = deviceList.values().iterator();
        List<UsbDevice> usbDevices = new ArrayList<UsbDevice>();
        while (deviceIterator.hasNext()) {
            UsbDevice device = deviceIterator.next();
            usbDevices.add(device);
            Log.e("USB_Test", "getDeviceList: " + device.getDeviceId());
        }
        device = usbDevices.get(0);// U口使用的是第一个设备节点，只获取第一个设备信息

获取设备功能节点

UsbInterface usbInterface = device.getInterface(0);
UsbEndpoint epBulkIn = usbInterface.getEndpoint(0);// 读信息
UsbEndpoint epBulkOut = usbInterface.getEndpoint(1);// 写入指令

f (usbInterface != null) {
    // open前判断连接权限
    if (usbManager.hasPermission(device)) {
        // 打开USB设备，以便向此USB设备发送和接受数据，返回一个关于此USB设备的连接
        usbDeviceConnection = usbManager.openDevice(device);
    }
    if (usbDeviceConnection != null && usbDeviceConnection.claimInterface(usbInterface, true)) {
        usbDeviceConnection = conn;
        if (usbDeviceConnection != null) {
            // android设备已经连接硬件设备
            Log.e("USB_Test", "android设备已经连接硬件设备.");
        }
    } else {
    
    }
}

USB交互

发送测试指令

 	private void sendToUsb(UsbEndpoint usbEpOut, UsbEndpoint usbEpIn) {
        byte[] buffer = new byte[320];
		// 0200050084000010   随机数
        buffer[0] = 0x02;
        buffer[1] = 0x00;
        buffer[2] = 0x05;
        buffer[3] = 0x00;
        buffer[4] = (byte) 0x84;
        buffer[5] = 0x00;
        buffer[6] = 0x00;
        buffer[7] = 0x10;

		int ret = -1;
        // 发送准备命令
        ret = usbDeviceConnection.bulkTransfer(usbEpOut, buffer, buffer.length, 5000);

        // 接收发送成功信息(相当于读取设备数据)
        byte[] receiveytes = new byte[320];// 根据设备实际情况写数据大小
        ret = usbDeviceConnection.bulkTransfer(usbEpIn, receiveytes, receiveytes.length, 10000);

        try {
            String strHex = DataUtils.getByteHexString(receiveytes);
            tv.setText(ret + "\n " + strHex);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

运行效果：