Android पर USB कस्टम छिपाई के साथ काम करना

अन्य उपकरणों के साथ बातचीत करने के लिए आधुनिक एंड्रॉइड अनुप्रयोगों में, ब्लूटूथ जैसे वायरलेस डेटा ट्रांसफर प्रोटोकॉल, सबसे अधिक बार उपयोग किए जाते हैं। वर्षों में जब कुछ उपकरणों में वायरलेस चार्जिंग होती है, तो एंड्रॉइड डिवाइस और बाह्य उपकरणों के एक गुच्छा की कल्पना करना मुश्किल होता है, जिसमें वायर्ड इंटरफेस के उपयोग की आवश्यकता होती है। हालाँकि, जब ऐसी कोई आवश्यकता होती है, तो USB तुरंत दिमाग में आ जाता है।

चलिए एक काल्पनिक मामला अपने साथ लेते हैं। कल्पना कीजिए कि एक ग्राहक आपके पास आता है और कहता है: “मुझे डेटा संग्रह डिवाइस को नियंत्रित करने और स्क्रीन पर इस डेटा को प्रदर्शित करने के लिए एंड्रॉइड एप्लिकेशन की आवश्यकता है। एक BUT है - एप्लिकेशन को एंड्रॉइड ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ एक एकल-बोर्ड कंप्यूटर पर लिखा जाना चाहिए, और परिधीय डिवाइस "कॉल" के माध्यम से दिखाया गया है

यह शानदार लगता है, लेकिन ऐसा कभी-कभी होता है। और यहाँ USB स्टैक और उसके प्रोटोकॉल की गहरी जानकारी होना बहुत उपयोगी है, लेकिन यह लेख उस बारे में नहीं है। इस लेख में, हम देखेंगे कि एंड्रॉइड डिवाइस से यूएसबी कस्टम छिपाई प्रोटोकॉल का उपयोग करके एक परिधीय उपकरण को कैसे नियंत्रित किया जाए। सादगी के लिए, हम एक Android एप्लिकेशन (HOST) लिखेंगे जो परिधीय डिवाइस (DEVICE) पर एलईडी को नियंत्रित करेगा और बटन (प्रेस) की स्थिति प्राप्त करेगा। मैं परिधीय बोर्ड के लिए कोड नहीं दूंगा, जो रुचि रखते हैं - टिप्पणियों में लिखें।

तो चलिए शुरू करते हैं।

सिद्धांत। जितना कम हो सके

सबसे पहले, थोड़ा सिद्धांत, जितना संभव हो उतना छोटा। यह एक सरलीकृत न्यूनतम है, कोड को समझने के लिए पर्याप्त है, लेकिन बेहतर समझ के लिए, मैं आपको इस संसाधन के साथ खुद को परिचित करने की सलाह देता हूं।

परिधीय उपकरण पर USB के माध्यम से संवाद करने के लिए, आपको एक इंटरैक्शन इंटरफ़ेस लागू करना होगा। विभिन्न फ़ंक्शंस (उदाहरण के लिए, USB HID, USB मास स्ट्रॉग या USB CDC) अपने इंटरफेस को लागू करेंगे, और कुछ में कई इंटरफेस होंगे। प्रत्येक इंटरफ़ेस में समापन बिंदु होते हैं - विशेष संचार चैनल, एक प्रकार का क्लिपबोर्ड।

मेरे परिधीय में एक इंटरफ़ेस और दो समापन बिंदु के साथ एक कस्टम छिपाई है, एक प्राप्त करने के लिए और एक संचारण के लिए। आमतौर पर डिवाइस पर मौजूद इंटरफेस और एंडपॉइंट के साथ जानकारी डिवाइस के लिए विनिर्देश में लिखी जाती है, अन्यथा उन्हें विशेष कार्यक्रमों के माध्यम से निर्धारित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए USBlyzer।

USB HID में उपकरण रिपोर्ट के माध्यम से संवाद करते हैं। रिपोर्ट क्या हैं? चूंकि डेटा एंडपॉइंट के माध्यम से प्रेषित होता है, हमें किसी तरह प्रोटोकॉल के अनुसार इसकी पहचान करने और पार्स करने की आवश्यकता होती है। डिवाइस न केवल एक-दूसरे को डेटा बाइट्स फेंकते हैं, बल्कि एक स्पष्ट रूप से परिभाषित संरचना वाले पैकेट का आदान-प्रदान करते हैं, जिसे डिवाइस पर एक विशेष रिपोर्ट विवरणक में वर्णित किया गया है। इस प्रकार, रिपोर्ट के विवरणक के अनुसार, हम सटीक रूप से यह निर्धारित कर सकते हैं कि किस पहचानकर्ता, संरचना, आकार और संचरण की आवृत्ति में कुछ डेटा है। पैकेट की पहचान पहले बाइट द्वारा की जाती है, जो रिपोर्ट आईडी है। उदाहरण के लिए, बटन की स्थिति आईडी = 1 के साथ रिपोर्ट में जाती है, और हम आईडी = 2 के साथ रिपोर्ट के माध्यम से एलईडी को नियंत्रित करते हैं।

लोहे से दूर, Android के करीब

एंड्रॉइड में, यूएसबी डिवाइस के लिए समर्थन एपीआई संस्करण 12 (एंड्रॉइड 3.1) के साथ शुरू हुआ। परिधीय डिवाइस के साथ काम करने के लिए, हमें यूएसबी डिवाइस मोड को लागू करने की आवश्यकता है। USB के साथ काम करना बहुत अच्छी तरह से प्रलेखन में वर्णित है।

सबसे पहले आपको USB डिवाइस की पूरी विविधता के बीच, अपने कनेक्टेड डिवाइस को पहचानना होगा। USB उपकरणों की पहचान vid (विक्रेता आईडी) और pid (उत्पाद आईडी) के संयोजन से की जाती है। Xml फ़ोल्डर में, निम्न सामग्री के साथ device_filter.xml फ़ाइल बनाएँ:

<resources> <usb-device vendor-id="1155" product-id="22352" /> </resources> 

अब आपको एप्लिकेशन मेनिफ़ेस्ट में उपयुक्त अनुमति और कार्रवाई (यदि आपको उनकी आवश्यकता है) करने की आवश्यकता है:

 <uses-permission android:name="android.permission.USB_PERMISSION" /> <uses-feature android:name="android.hardware.usb.host" /> <activity android:name=".MainActivity"> <intent-ilter> <action android:name="android.intent.action.MAIN" /> <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" /> </intent-filter> <meta-data android:name="android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED" android:resource="@xml/device_filter" /> </activity> 

Android में: संसाधन हम उपकरणों के लिए आवश्यक फिल्टर के साथ एक फ़ाइल निर्दिष्ट करते हैं। इसके अलावा, जैसा कि मैंने पहले कहा था, आप अपने डिवाइस को कनेक्ट करने के परिणामस्वरूप, एप्लिकेशन लॉन्च करने के लिए इरादे फ़िल्टर असाइन कर सकते हैं।

सबसे पहले आपको UsbManager को प्राप्त करने की आवश्यकता है, डिवाइस का उपकरण, इंटरफ़ेस और समापन बिंदु खोजें। डिवाइस कनेक्ट होने पर इसे हर बार किया जाना चाहिए।

 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) { /*      VID  PID */ if ((device.vendorId == VENDOR_ID) and (device.productId == PRODUCT_ID)) { /*      */ usbInterface = device.getInterface(CUSTOM_HID_INTERFACE) /*            */ 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) } } /*    */ return usbConnection != null } 

यहां हम बहुत इंटरफेस और अंतिम बिंदु देखते हैं जो अंतिम अनुभाग में चर्चा की गई थी। इंटरफ़ेस नंबर जानने के बाद, हम दोनों समापन बिंदु प्राप्त करते हैं और प्राप्त करते हैं, और एक यूएसबी कनेक्शन शुरू करते हैं। बस इतना ही, अब आप डेटा पढ़ सकते हैं।

जैसा कि मैंने पहले कहा था, डिवाइस रिपोर्ट के माध्यम से संवाद करते हैं।

  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 } 

हम SendReport विधि को बाइट्स की एक सरणी भेजते हैं, जिसमें शून्य बाइट रिपोर्ट आईडी है, हम डिवाइस में वर्तमान यूएसबी कनेक्शन लेते हैं और स्थानांतरण करते हैं। पैरामीटर के रूप में, हम समापन बिंदु संख्या, डेटा, उनके आकार और ट्रांसमिशन टाइमआउट को बल्कट्रांसफर विधि में स्थानांतरित करते हैं। यह ध्यान देने योग्य है कि UsbDeviceConnection क्लास में USB डिवाइस के साथ डेटा एक्सचेंज को लागू करने के तरीके हैं - बल्क ट्रान्सफ़र और कंट्रोलट्रांसफ़र विधियाँ। उनका उपयोग ट्रांसमिशन के प्रकार पर निर्भर करता है जो एक समापन बिंदु समर्थन करता है। इस मामले में, हम बल्क ट्रान्सफेर का उपयोग करते हैं, हालांकि नियंत्रण प्रकार के साथ समापन बिंदु का उपयोग छिपाई के लिए सबसे विशिष्ट है। लेकिन हमारे पास कस्टम छिपाई है, इसलिए हम वही करते हैं जो हम चाहते हैं। मैं आपको सलाह देता हूं कि आप ट्रांसमिशन के प्रकार के बारे में अलग से पढ़ें, क्योंकि प्रसारित डेटा की मात्रा और आवृत्ति इस पर निर्भर करती है।

डेटा प्राप्त करने के लिए, आपको उस डेटा के आकार को जानना होगा जो प्राप्त किया जा सकता है, अग्रिम में कैसे पता किया जाए और एंडपॉइंट से प्राप्त किया जाए।

यूएसबी छिपाई के माध्यम से डेटा प्राप्त करने की विधि समकालिक और अवरुद्ध है और इसे एक अलग थ्रेड में किया जाना चाहिए, इसके अलावा, डिवाइस से रिपोर्ट लगातार या किसी भी समय प्राप्त की जा सकती है, इसलिए, रिपोर्ट के निरंतर सर्वेक्षण को लागू करना आवश्यक है ताकि डेटा को याद न किया जाए। चलो इसे RxJava के साथ करें:

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

बाइट्स की एक सरणी प्राप्त करने के बाद, हमें शून्य बाइट की जांच करनी चाहिए, क्योंकि यह एक रिपोर्ट आईडी है और इसके अनुसार, प्राप्त डेटा को पार्स करें।

यूएसबी के साथ सभी कार्यों के पूरा होने पर आपको कनेक्शन बंद करने की आवश्यकता है। आप इसे onDestroy गतिविधि या OnMeared में ViewModel में कर सकते हैं।

  fun close() { usbRequest?.close() usbConnection?.releaseInterface(usbInterface) usbConnection?.close() } 

निष्कर्ष

लेख एक विशेष उपकरण के लिए कार्यान्वयन के साथ एक बहुत छोटा और आदिम, अत्यंत प्रदर्शनकारी कोड पर चर्चा करता है। बेशक, कई यूएसबी कक्षाएं हैं, न केवल एचआईडी, और उनके लिए कार्यान्वयन स्वाभाविक रूप से अलग होगा। हालांकि, सभी विधियां काफी अच्छी तरह से प्रलेखित हैं और यूएसबी स्टैक की अच्छी समझ रखने के बाद, आप आसानी से यह जान सकते हैं कि उनका उपयोग कैसे किया जाए।

एक्स। उपयोगी सामग्री

• प्रोजेक्ट सोर्स कोड
• एक NutShell में USB
• USB होस्ट ओवरव्यू