Android系統編程入門系列之硬體互動——通信硬體USB

在硬體互動的首篇對設備硬體的分類中，互聯通信系列硬體主要用來與其他設備進行資料互動，從本文開始，將重點介紹該系列相關硬體，

互聯通信系列硬體

根據硬體的可通信距離，由近及遠分為USB、NFC、藍牙、WLAN，SIM卡槽，這些硬體之間的功能原理及關系可以查找其他資料詳細學習，總之，他們為當前設備與其他設備的互動搭建了橋梁，只要雙方設備均遵循該系列硬體的協議，就可以在硬體層互相通信，而設備上的Android作業系統便會將硬體層的資料轉換為應用層資料，進而與應用程式互動，這樣也就實作了兩個不同設備上的應用程式間的互動方案，理論上這個方案是可行的，那實際各硬體的使用方式分別是怎么樣的呢？

USB介面

在應用程式中與USB硬體的互動，系統提供了兩種方式，包括將該應用程式所在設備的USB介面作為主機模式，和該應用程式所在設備的USB介面作為配件模式，在主機模式下，該應用程式所在設備通過USB介面為其他接入的USB設備供電，通常連接沒有自帶電源的設備（比如U盤）時啟用此種模式；反之在配件模式下，是該應用程式所在設備接收通過USB介面接入的其他USB設備的電源提供，通常在連接有電源的設備（比如筆記本電腦）時啟用此模式，理論上這兩種模式只是針對USB硬體的供電方不同而區分，均可以在USB介面連接的兩個設備之間的資料傳輸，

主機模式

權限宣告

在應用程式的清單檔案中，需要宣告<uses-feature />標簽，并設定其屬性android:name值為"android.hardware.usb.host"，該標簽設定并不是通過應用程式向系統申請權限，而是宣告應用程式需要使用USB主機模式，

使用流程

獲取USB主機設備

主機模式下，其中一種常用情況，應用程式可以監聽插入USB介面的設備，此時可以在需要監聽的界面Activity對應的清單檔案注冊資訊中增加指定的接收意圖，意圖值為android.hardware.usb.action.USB_DEVICE_ATTACHED，這樣在USB設備接入后，系統會發送上述意圖值的廣播，從而啟動當前界面Activity，

在啟動后的界面Activity中，可以呼叫getIntent().getParcelableExtra(UsbManager.EXTRA_DEVICE)系列方法，獲取android.hardware.usb.UsbDevice USB設備類的物件，

主機模式下另外一種情況，是直接獲取已連接的USB設備，在能獲取背景關系環境Context物件的地方，呼叫該物件的getSystemService(String name)，并指定引數值 name 為Context.USB_SERVICE="usb"，獲得android.hardware.usb.UsbManagerUSB管理類的物件，呼叫該物件的getDeviceList()方法，回傳List<UsbDevice>，同樣能獲取到當前設備連接的所有USB硬體物件的串列資料，

在直接獲取已連接USB設備的情況下，應用程式需要主動向用戶申請設備通信權限，通過USBManager設備管理類物件的requestPermission(UsbAccessory accessory, PendingIntent pi)方法，在用戶同意授權后，才能繼續后續設備通信操作，

USB設備通信

在拿到UsbDevice型別的USB設備類物件，和UsbManager管理類物件之后，呼叫USB管理類物件的openDevice(UsbDevice device)方法，得到android.hardware.usb.UsbDeviceConnection USB設備連接物件，其引數 device 便是要通信的USB設備物件，

建立UsbDeviceConnection設備連接物件后，通信程序中還需要分別借助android.hardware.usb.UsbInterface USB介面類和android.hardware.usb.UsbEndpoint USB端點類，

在獲取UsbDevice型別的設備類物件后，呼叫其getInterface(int index)方法獲取UsbInterfaceUSB介面類物件，其中引數 index 是當前USB設備可獲取的所有介面數量中的索引值，而獲取UsbDevice的所有介面數量，可根據另外一個方法getInterfaceCount()查看，

在獲取UsbInterface型別的介面物件后，呼叫其getEndpoint(int index)方法獲取UsbEndpointUSB端點類物件，其中引數 index 是當前USB介面中可獲取的所有斷點數量中的索引值，而獲取UsbInterface的所有斷點數量，可根據另外一個方法getEndpointCount()查看，

通過梅開二度獲取USB介面物件和USB端點物件之后，首先要占用USB設備資源，繼續呼叫UsbDeviceConnection連接物件的claimInterface(UsbInterface intf, boolean force)方法，其中引數 intf 便是上文獲取UsbInterface介面類物件，引數 force 標明是否強制占用，回傳boolean型別的結果表示占用是否成功，

在占用USB設備資源之后，就可以接收USB設備的通信資料了，呼叫UsbDeviceConnection連接物件的bulkTransfer (UsbEndpoint endpoint, byte[] buffer, int offset, int length, int timeout)方法，引數 endpoint 便是上文獲取UsbEndpoint端點類物件；引數 buffer 用以存盤通信中的二進制陣列；引數 offset 可選項，默認值為0，用以標記存放陣列 buffer 的起始位置；引數 length 用以標記存放陣列的長度；引數 timeout 作為通信連接的最大時長，回傳通信程序中實際傳輸的資料長度，

通信結束后，只需要關閉連接并釋放占用的設備資源，呼叫UsbDeviceConnection連接物件的close()方法可以關閉通信連接，而呼叫該物件的releaseInterface(UsbInterface intf)方法可以釋放占用的UsbInterface設備介面型別的引數 intf 物件，

配件模式

權限宣告

在應用程式的清單檔案中，需要宣告<uses-feature />標簽，并設定其屬性android:name值為"android.hardware.usb.accessory"，該標簽設定并不是通過應用程式向系統申請權限，而是宣告應用程式需要使用USB配件模式，

使用流程

獲取USB配件

配件模式下，其中一種常用情況，應用程式可以監聽插入USB介面的設備，此時可以在需要監聽的界面Activity對應的清單檔案注冊資訊中增加指定的接收意圖，意圖值為android.hardware.usb.action.USB_ACCESSORY_ATTACHED，這樣在USB設備接入后，系統會發送上述意圖值的廣播，從而啟動當前界面Activity，

在啟動后的界面Activity中，可以呼叫getIntent().getParcelableExtra(UsbManager.EXTRA_ACCESSORY)系列方法，獲取android.hardware.usb.UsbAccessory USB配件類的物件，

同樣在配件模式下另外一種情況，是直接獲取已連接的USB配件，在能獲取背景關系環境Context物件的地方，呼叫該物件的getSystemService(String name)，并指定引數值 name 為Context.USB_SERVICE="usb"，獲得android.hardware.usb.UsbManagerUSB管理類的物件，呼叫該物件的getAccessoryList()方法，回傳List<UsbAccessory>，同樣能獲取到當前設備連接的所有USB配件物件的串列資料，

與主機模式類似，在直接獲取已連接USB配件的情況下，應用程式需要主動向用戶申請設備通信權限，通過USBManager設備管理類物件的requestPermission(UsbAccessory accessory, PendingIntent pi)方法，在用戶同意授權后，才能繼續后續設備通信操作，

USB設備通信

在拿到UsbAccessory型別的USB配件類物件，和UsbManager管理類物件之后，呼叫USB管理類物件的openAccessory(UsbAccessory accessory)方法，得到android.os.ParcelFileDescriptor 資料流化的檔案描述符類的物件，其引數 accessory 便是要通信的USB配件物件，

在獲取ParcelFileDescriptor資料流化的檔案描述符類的物件后，呼叫其getFileDescriptor()方法得到java.io.FileDescriptor普通的檔案描述符型別的物件，之后通過該物件創建基本的檔案輸入流java.io.FileInputStream物件以讀取USB配件中的資料，或者創建基本的檔案輸出流java.io.FileOutputStream物件以將資料寫入USB配件中，

通信結束后，只需要關閉資料流化的檔案描述符的占用即可，通過呼叫ParcelFileDescriptor物件的close()方法以實作該操作，

主機模式與配件模式的區別

代碼軟體層

主機模式下，主要使用UsbDevice類，可以獲取所連接USB設備的詳細資訊，
配件模式下，只能使用UsbAccessory類，只能獲取連接USB設備的基本資訊，

硬體層

主機模式下，由應用程式所在的設備向主線供電，并向連接的USB設備供電，
配件模式下，由連接的USB設備作為主機向主線供電，并向應用程式所在的設備供電，

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