Android实现USB连接

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发布时间：2020-12-03

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技术：Android

运行环境：Androidstudio

概述

讲述 Android 中 usb 连接及通讯相关知识，封装一个 USBHelper 工具类，便于 usb 通讯的调用

详细

### 前言
在`Android`开发过程中，我们有时会涉及到`USB`连接的问题，这里为了方便`USB`连接的使用，我将相关知识封装成了一个工具类—`USBHelper`,下面就来介绍下它的使用吧。

今天涉及的内容有：
1. USB 权限相关设置
2. USB 设备接口确定
3. USB 连接流程讲解
4. USBHelper在 MainActivity 中的使用
5. 项目结构图

#### 一. USB 权限相关设置
##### 1.1 Android设备上打开 OTG 开关
`USB`连接涉及到`OTG`技术，需要我们在带有`USB`接口的`Android`设备上打开相关设置。在`Android`设备上操作如下：
```
设置 -----> 更多设置 -----> OTG Host    //将OTG Host 开关打开
```
#### 1.2 在 androidmanifast.xml 中添加 usb 权限
在 `Androidmanifast.xml` 中添加如下权限：
```
    
    <uses-feature
        android:name="android.hardware.usb.host"
        android:required="true" />
```
然后在 `Androidmanifast.xml` 中给要进行`USB`连接的`Activity`下添加`usb`列表文件。假设我们要在`MainActivity`中进行`USB`连接，则在 `Androidmanifast.xml` 中的`MainActivity`注册下添加以下代码：
```
        <activity android:name=".MainActivity">
            <intent-filter>
                <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/usb" />
        </activity>
```
主要是在`Usb`连接相关的`Activity`注册下添加下面的代码：
```
            
            <meta-data
                android:name="android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED"
                android:resource="@xml/usb" />
```
这里我们需要在`res/`下新建`xml`文件夹，然后在`xml`文件夹下新建`usb.xml`文件。即`usb.xml`路径为：`res/xml/usb.xml`。`usb.xml`文件中主要放置的是每个`USB`接口相关信息(因为一个`Android`设备可能有多个`USB`接口)，`usb.xml`文件内容大致如下：
```
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
    <usb-device vendor-id="8746" product-id="1"/>
    <usb-device vendor-id="5263" product-id="30329" />
    <usb-device vendor-id="9168" product-id="3200" />
    <usb-device vendor-id="6495" product-id="1" />
    <usb-device vendor-id="2385" product-id="5734" />
</resources>
```
`usb.xml`里面基本是放的一个`Android`设备中所有`USB`接口的信息了。以上代码中，一个`  <usb-device ......./>`即代表一个`USB`接口了。通常一个`USB`接口中有很多信息，包括`vendor-id`,`product-id`,`DeviceID`等信息。这里需要注意的是，同一个`usb`接口`热插拔`一次,`DeviceID`是会变化的，标记一个`USB`接口的唯一性，我们通常用`vendor-id`和`product-id`。
#### 二. USB 设备接口确定
上面我们已经讲过了一个`Android`设备可能有很多`USB`接口，而区分一个`USB`接口的唯一性我们是用`vendor-id`和`product-id`。
首先，我们需要获取一个`Android`设备上所有`USB`接口信息列表，这里我们可以用`USBHelper`中的以下方法获得：
```
    /**
     * 获取设备所有USB接口信息
     *
     * @param context
     * @return 设备无USB接口时,返回 null
     */
    public String getUSBListInfo(Context context)
```
所有`USB`接口信息列表我们已经获得了，这样我们就可以把每个`USB`接口相关信息按上面讲的格式填入`res/xml/usb.xml`文件中了。那么怎么确定某个`USB`接口的`vendor-id`呢？
这里可以使用`USBHelper`中的以下方法：
```
        //监听热插拔,找特定usb接口
        mUSBHelper.registerUsb(new USBHelper.OnHotplugListener() {
            @Override
            public void find(UsbDevice device) {
                int vendorId=device.getVendorId();
                int productId=device.getProductId();
                ToastUtil.shortShow("vendorId="+vendorId+"  productId="+productId);
            }

@Override
            public void permission(boolean status) {
                if(status){
                    LogUtil.i("======USB授权成功======");
                }else{
                    LogUtil.i("======USB授权失败======");
                }
            }
        });
```
这里其实是监听了`USB`插拔动作的广播，当我们在给`USB`接上和拔出的时候，以上方法中的` find(UsbDevice device)`中便可获得此接口的`device`，然后我们就可以通过该`device`获得该`USB`接口的`vendorId`和`productId`了。
#### 三. USB 连接流程讲解
上面已经讲解了如何配置`USB`相关设置及找到具体`USB`接口连接时需要的信息。接下来讲讲`USB`连接的流程。
`USB`连接的流程分以下几步：
1. 找到特定设备`UsbDevice`(需要根据具体的`vendorId`和`productId`)
2. 检测`USB`权限
3. 找接口对象`UsbInterface`
4. 找`usb`通信通道
5. 打开`USB`设备
6. `usb`建立连接
7. `USB`数据传输
8. `USB`通讯结束后关闭`usb`
#### 四. USBHelper在 MainActivity 中的使用
下面给出`USBHelper`在 `MainActivity` 中使用代码：

```
public class MainActivity extends AppCompatActivity{

private TextView mTv;
    private Button mBtn;

private USBHelper mUSBHelper;
    private UsbDeviceConnection mUsbDeviceConnection;

@Override
    protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

LogUtil.setDebug(true);

initView();
        initData();
        setListener();
    }

private void initView() {
        mTv = findViewById(R.id.tv);
        mBtn = findViewById(R.id.btn);
    }

private void initData() {
        mUSBHelper=new USBHelper(MainActivity.this);
    }

private void setListener() {
        //监听热插拔,找特定usb接口
        mUSBHelper.registerUsb(new USBHelper.OnHotplugListener() {
            @Override
            public void find(UsbDevice device) {
                int vendorId=device.getVendorId();
                int productId=device.getProductId();
                ToastUtil.shortShow("vendorId="+vendorId+"  productId="+productId);
            }

@Override
            public void permission(boolean status) {
                if(status){
                    LogUtil.i("======USB授权成功======");
                }else{
                    LogUtil.i("======USB授权失败======");
                }
            }
        });

mBtn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                //遍历usb信息
                String info=mUSBHelper.getUSBListInfo(MainActivity.this);
                LogUtil.i("info="+info);

//建立连接
                Map<String,Object>map=mUSBHelper.connectProcess(6495,1);
                int tag=mUSBHelper.getMapTag(map);
                switch (tag) {
                    case USBHelper.DEVICE_NOT_FOUNT://无usb设备
                        LogUtil.i("无usb设备");
                        break;
                    case USBHelper.NO_PERMISSION://无usb权限
                        LogUtil.i("无usb权限");
//                        //申请权限
//                        mUSBHelper.requestUsbPermission();
                        break;
                    case USBHelper.NO_INTERFACE://查找设备接口失败
                        LogUtil.i("查找设备接口失败");
                        break;
                    case USBHelper.NO_BULKOUT_CHANNEL://查找输出端点失败
                        LogUtil.i("查找输出端点失败");
                        break;
                    case USBHelper.NO_BULKIN_CHANNEL://查找读入端点失败
                        LogUtil.i("查找读入端点失败");
                        break;
                    case USBHelper.NO_CONTROL_CHANNEL://查找控制端点失败
                        LogUtil.i("查找控制端点失败");
                        break;
                    case USBHelper.NO_POINTOUT_CHANNEL://查找中断输出端点失败
                        LogUtil.i("查找中断输出端点失败");
                        break;
                    case USBHelper.NO_POINTIN_CHANNEL://查找中断读入端点失败
                        LogUtil.i("查找中断读入端点失败");
                        break;
                    case USBHelper.NO_OPEN://USB设备打开失败
                        LogUtil.i("USB设备打开失败");
                        break;
                    case USBHelper.CONNECT_FAILED://USB建立连接失败
                        LogUtil.i("USB建立连接失败");
                        break;
                    case USBHelper.CONNECT_SUCCESS://USB建立连接成功
                        LogUtil.i("USB建立连接成功");
                        mUsbDeviceConnection= (UsbDeviceConnection) mUSBHelper.getMapValue(map);
                        break;
                    default:
                        break;
                }

//发送数据
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        //发送数据
                        String message = "我是大神";
                        boolean flag=mUSBHelper.writeMessage(message,mUsbDeviceConnection,null);
                        if(flag){
                            LogUtil.i("发送成功");
                        }else{
                            LogUtil.i("发送失败");
                        }
                    }
                }).start();
            }
        });

}

@Override
    protected void onDestroy() {
        //关闭USB
        mUSBHelper.close(mUsbDeviceConnection);
        super.onDestroy();
    }

}
```
这里需要注意的是， `String info=mUSBHelper.getUSBListInfo(MainActivity.this);`只是用于罗列一个`Android`设备上`Usb`接口信息列表，然后在建立连接：
```
 Map<String,Object>map=mUSBHelper.connectProcess(6495,1);
```
中的参数`6495`,`1`可以通过插拔`USB`接口，然后在` mUSBHelper.registerUsb(new USBHelper.OnHotplugListener())`方法中的` find(UsbDevice device)`中找到`vendorId`和`productId`。
然后`USB`连接流程已经封装到了：
```
       /**连接sub流程**/
    public Map<String,Object> connectProcess(int vendorId,int productId)
```
方法中，大家只要调用此方法就好，若`USB`无权限，大家可以在`case   USBHelper.NO_PERMISSION`中进行`Usb`权限申请，就像下面这样：
```
                    case USBHelper.NO_PERMISSION://无usb权限
                        LogUtil.i("无usb权限");
                        //申请权限
                        mUSBHelper.requestUsbPermission();
                        break;
```
然后申请结果可以在` mUSBHelper.registerUsb(new USBHelper.OnHotplugListener())`方法中的` permission(boolean status)`中看到。
`usb`建立成功后，可以在`case  USBHelper.CONNECT_SUCCESS `中获得连接对象`UsbDeviceConnection`,接下来便是新建一个线程向`USB`接口中写入数据，类似下面这样：
```
                //发送数据
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        //发送数据
                        String message = "我是大神";
                        boolean flag=mUSBHelper.writeMessage(message,mUsbDeviceConnection,null);
                        if(flag){
                            LogUtil.i("发送成功");
                        }else{
                            LogUtil.i("发送失败");
                        }
                    }
                }).start();
```
写数据的方法已经在`USBHelper`的
```
    /**写数据**/
    public boolean writeMessage(String message,UsbDeviceConnection connection,String charsetName)
```
方法中封装好了，大家对照着调用就行。
最后，当我们`USB`通讯已经用完了，需要在界面销毁时关闭`USB`,类似下面这样：
```
    @Override
    protected void onDestroy() {
        //关闭USB
        mUSBHelper.close(mUsbDeviceConnection);
        super.onDestroy();
    }
```
这样的话，一个完成的`USB`连接通讯就讲完了。当然，`USBHelper`中还有很多其他方法，大家有时间也可以看看。
#### 五. 项目结构图
![](/contentImages/image/20201203/RFWZ36ZrQKPlsdKvnYy.png)

ok,今天的内容就到这里了，谢谢大家。

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