Android實戰技巧之四十九：Usb通訊之USB Host

Android實戰技巧之四十九：Usb通訊之USB Host
零 USB背景知識

USB是一種資料通訊方式，也是一種資料匯流排，而且是最複雜的匯流排之一。
硬體上，它是用插頭串連。一邊是公頭（plug），一邊是母頭（receptacle）。例如，PC上的插座就是母頭，USB裝置使用公頭與PC串連。
目前USB硬體介面分三種，普通PC上使用的叫Type；原來諾基亞功能機時代的介面為Mini USB；目前Android手機使用的Micro USB。

Host
USB是由Host端控制整個匯流排的資料轉送的。單個USB匯流排上，只能有一個Host。
OTG
On The Go，這是在USB2.0引入的一種mode，提出了一個新的概念叫主機協商協議（Host Negotiation Protocol），允許兩個裝置間商量誰去當Host。

一、Android中的USB

Android對Usb的支援是從3.1開始的，顯然是加強Android平板的對外擴充能力。而對Usb使用更多的，是Android在工業中的使用。Android工業板子一般都會提供多個U口和多個串口，它們是串連外設的手段與橋樑。下面就來介紹一下Android Usb使用模式之一的USB Host。

android.hardware.usb包下提供了USB開發的相關類。
我們需要瞭解UsbManager、UsbDevice、UsbInterface、UsbEndpoint、UsbDeviceConnection、UsbRequest、UsbConstants。
1、UsbManager:獲得Usb的狀態，與串連的Usb裝置通訊。
2、UsbDevice：Usb裝置的抽象，它包含一個或多個UsbInterface，而每個UsbInterface包含多個UsbEndpoint。Host與其通訊，先開啟UsbDeviceConnection，使用UsbRequest在一個端點（endpoint）發送和接收資料。
3、UsbInterface：定義了裝置的功能集，一個UsbDevice包含多個UsbInterface，每個Interface都是獨立的。
4、UsbEndpoint：endpoint是interface的通訊通道。
5、UsbDeviceConnection：host與device建立的串連，並在endpoint傳輸資料。
6、UsbRequest：usb 請求包。可以在UsbDeviceConnection上同步非同步傳輸資料。
7、UsbConstants：usb常量的定義，對應linux/usb/ch9.h

二、USB插入事件

Usb的插入和拔出是以系統廣播的形式發送的，只要我們註冊這個廣播即可。

    @Override    protected void onResume() {        super.onResume();        IntentFilter usbFilter = new IntentFilter();        usbFilter.addAction(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_ATTACHED);        usbFilter.addAction(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_DETACHED);        registerReceiver(mUsbReceiver, usbFilter);    }    @Override    protected void onPause() {        super.onPause();        unregisterReceiver(mUsbReceiver);    }    private final BroadcastReceiver mUsbReceiver = new BroadcastReceiver() {        public void onReceive(Context context, Intent intent) {            String action = intent.getAction();            tvInfo.append("BroadcastReceiver in\n");           if(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_ATTACHED.equals(action)) {                tvInfo.append("ACTION_USB_DEVICE_ATTACHED\n");            } else if(UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_DETACHED.equals(action)) {                tvInfo.append("ACTION_USB_DEVICE_DETACHED\n");            }        }    };

三、Usb插入時啟動程式

有些應用情境是，Usb插入後啟動特定程式處理特定問題。
我們的做法就是在Manifest中某個Activity加入Usb插入的action。

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

在usbfilter中加入廠商id和產品id的過濾，如下：

<code class=" hljs xml"><!--{cke_protected}{C}%3C!%2D%2D%3Fxml%20version%3D%221.0%22%20encoding%3D%22utf-8%22%3F%2D%2D%3E--><resources>    <usb-device vendor-id="1234" product-id="5678"></usb-device></resources></code>

結果就是，當此型號裝置通過Usb串連到系統時，對應的Activity就會啟動。

四、UsbManager的初始化

mUsbManager = (UsbManager)getSystemService(Context.USB_SERVICE);

五、列出Usb裝置

        HashMap deviceHashMap = mUsbManager.getDeviceList();        Iterator iterator = deviceHashMap.values().iterator();        while (iterator.hasNext()) {            UsbDevice device = iterator.next();            tvInfo.append("\ndevice name: "+device.getDeviceName()+"\ndevice product name:"                    +device.getProductName()+"\nvendor id:"+device.getVendorId()+                    "\ndevice serial: "+device.getSerialNumber());        }

六、USB使用許可權

安卓系統對USB口的使用需要得到相應的許可權，而這個許可權要使用者親自給才行。
首先我們會確認一下上一節中的device是否已經獲得許可權，如果沒有就要主動申請許可權：

            //先判斷是否為自己的裝置            //注意：支援十進位和十六進位            //比如：device.getProductId() == 0x04D2            if(device.getProductId() == 1234 && device.getVendorId() == 5678) {                if(mUsbManager.hasPermission(device)) {                    //do your work                } else {                    mUsbManager.requestPermission(device,mPermissionIntent);                }            }

我們仍然使用廣播來獲得許可權賦予情況。

public static final String ACTION_DEVICE_PERMISSION = "com.linc.USB_PERMISSION";

註冊廣播

        mPermissionIntent = PendingIntent.getBroadcast(this,0,new Intent(ACTION_DEVICE_PERMISSION),0);        IntentFilter permissionFilter = new IntentFilter(ACTION_DEVICE_PERMISSION);        registerReceiver(mUsbReceiver,permissionFilter);

接收器的代碼：

 private final BroadcastReceiver mUsbReceiver = new BroadcastReceiver() {        public void onReceive(Context context, Intent intent) {            String action = intent.getAction();            tvInfo.append("BroadcastReceiver in\n");            if (ACTION_DEVICE_PERMISSION.equals(action)) {                synchronized (this) {                    UsbDevice device = intent.getParcelableExtra(UsbManager.EXTRA_DEVICE);                    if (intent.getBooleanExtra(UsbManager.EXTRA_PERMISSION_GRANTED, false)) {                        if (device != null) {                            tvInfo.append("usb EXTRA_PERMISSION_GRANTED");                        }                    } else {                        tvInfo.append("usb EXTRA_PERMISSION_GRANTED null!!!");                    }                }            }         }    };

七、通訊

UsbDevice有了許可權，下面就可以進行通訊了。
這裡要用到：UsbInterface、UsbEndpoint（一進一出兩個endpoint，雙向通訊）、UsbDeviceConnection。
注意：通訊的過程不能在UI線程中進行。
得到授權後，將做一些通訊前的準備工作，如下：

private void initCommunication(UsbDevice device) {        tvInfo.append("initCommunication in\n");        if(1234 == device.getVendorId() && 5678 == device.getProductId()) {            tvInfo.append("initCommunication in right device\n");            int interfaceCount = device.getInterfaceCount();            for (int interfaceIndex = 0; interfaceIndex < interfaceCount; interfaceIndex++) {                UsbInterface usbInterface = device.getInterface(interfaceIndex);                if ((UsbConstants.USB_CLASS_CDC_DATA != usbInterface.getInterfaceClass())                        && (UsbConstants.USB_CLASS_COMM != usbInterface.getInterfaceClass())) {                    continue;                }                for (int i = 0; i < usbInterface.getEndpointCount(); i++) {                    UsbEndpoint ep = usbInterface.getEndpoint(i);                    if (ep.getType() == UsbConstants.USB_ENDPOINT_XFER_BULK) {                        if (ep.getDirection() == UsbConstants.USB_DIR_OUT) {                            mUsbEndpointIn = ep;                        } else {                            mUsbEndpointOut = ep;                        }                    }                }                if ((null == mUsbEndpointIn) || (null == mUsbEndpointOut)) {                    tvInfo.append("endpoint is null\n");                    mUsbEndpointIn = null;                    mUsbEndpointOut = null;                    mUsbInterface = null;                } else {                    tvInfo.append("\nendpoint out: " + mUsbEndpointOut + ",endpoint in: " +                            mUsbEndpointIn.getAddress()+"\n");                    mUsbInterface = usbInterface;                    mUsbDeviceConnection = mUsbManager.openDevice(device);                    break;                }            }        }    }

發送資料如下：

result = mUsbDeviceConnection.bulkTransfer(mUsbEndpointOut, mData, (int)buffSize, 1500);//需要在另一個線程中進行

八、其他

作為一個普通的開發人員，如果沒有USB裝置，那麼偵錯工具是個問題。
可以使用AdbTest程式用OTG線串連兩個手機或平板試試。
有USB裝置的同事，會根據裝置的通訊協定規則去編碼。這裡面要用到byte與其他類型轉換，以及十六進位的問題。
具體問題具體分析吧。這篇文章磕磕絆絆，就先到這裡了。