MyTetra Share
Делитесь знаниями!
О, смотри-ка какое хорошее место. Дайте два!
Доступ к HID-устройствам из программы на Qt под Android
05.06.2018
00:10
Автор: Aunoor
Текстовые метки: qt, qt5, android, андроид, usb, libusb
Раздел: Компьютер - Программирование - Язык C++ - Библиотека Qt - USB

Введение


С выходом Qt 5 появилась удобная возможность расширить список поддерживаемых программой платформ и на мобильные ОС, в частности на Android.
Сам процесс портирования программы с десктопной версии Qt на мобильную свелся к банальной перекомпиляции. Интерфейс и логика завелись сразу, за исключением той части, без которой, собственно, программа бесполезна: обмену с HID-устройством.

Первые трудности


С самого начала для общения с устройством используется библиотека HIDAPI. Она мультиплатформенная и ее легко использовать.
Первая трудность, с которой пришлось столкнуться заключалась в том что под Android нет hidraw, который использовался для доступа к устройствам под десктопный Linux. Для обхода пришлось перейти на использование библиотеки libusb и ее интерфейса к ней в HIDAPI.
Первый запуск показал, что работает перечисление устройств, но открыть файл устройства нельзя, из-за отсутствия прав у приложения.
В файл README libusb/android есть описание возможных путей обхода этой проблемы: либо менять права у файла устройств, либо воспользоваться интерфейсом android.hardware.usb.UsbDevice, для открытия устройств.

Простая смена маски доступа к файлу на 777 на рутованом устройстве подтвердила работоспособность выбранной схемы, но и привела к пониманию того, что это не совсем верный путь, т.к. он работоспособен на очень маленьком круге устройств. Поэтому пришлось лезть в дебри API Android.

Чтение документации показало что есть два пути доступа к устройству: использование intent filter и простое перечисление устройств.
Первый способ заставить работать не удалось, никаких событий при появлении устройства в системе программе не приходило. Собственно этот путь тоже тупиковый, т.к. подразумевает, что программа должна быть запущена раньше, чем подключено устройство, и это значит что нам следует в полной мере воспользоваться предоставляемым API для доступа к USB.

Что бы обойтись минимумом переделок в существующем коде было решено вынести в Java-часть только код связанный с запросом разрешения доступа к устройству у пользователя и собственно открытие устройства. Всю остальную работу по перечислению устройств и обмена данными выполняет связка HIDAPI-libusb.

Реализация.


Первое, что пришлось сделать, это запрос разрешения у пользователя на открытие устройства.
Опять же, подстраиваясь под существующий алгоритм получилось следующее: при нахождении устройства, путь к его файлу передается в функцию в класса Activity программы посредством JNI-интерфейса:

int HidTransport::openAndroidDevice(QString devPath)

{

QAndroidJniObject dP = QAndroidJniObject::fromString(devPath);

jint dFD = QAndroidJniObject::callStaticMethod<jint>("org/HidManager/HidDevice", "tryOpenDevice", "(Ljava/lang/String;)I", dP.object<jstring>());

return dFD;

}




Здесь хочется сделать некоторое отступление: в силу каких-то причин Qt интерфейс к JNI может вызывать только статические методы класса. Поэтому мы создаем фактически сингелтон. Ниже приведены конструктор и onCreate класса Activity:

private static HidDevice m_instance;

private static UsbManager m_usbManager;

private static PendingIntent mPermissionIntent;

private static HashMap<String, Integer> deviceCache = new HashMap<String, Integer>();

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


public HidDevice()

{

m_instance = this;

}


public void onCreate(Bundle savedInstanceState)

{

super.onCreate(savedInstanceState);

if (m_usbManager==null) {

m_usbManager = (UsbManager) m_instance.getSystemService(Context.USB_SERVICE);

}


mPermissionIntent = PendingIntent.getBroadcast(this, 0, new Intent(ACTION_USB_PERMISSION), 0);

IntentFilter filter = new IntentFilter(ACTION_USB_PERMISSION);

registerReceiver(mUsbReceiver, filter);

}


@Override

public void onDestroy()

{

super.onDestroy();

}




Функция tryOpenDevice, вызываемая из нативного кода выглядит следующим образом:

public static int tryOpenDevice(String devPath)

{

if (deviceCache.containsKey(devPath)) {

int fd = deviceCache.get(devPath);

return fd;

}


deviceCache.put(devPath, -1);


HashMap<String, UsbDevice> deviceList = m_usbManager.getDeviceList();

Iterator<UsbDevice> deviceIterator = deviceList.values().iterator();

while(deviceIterator.hasNext()) {

UsbDevice device = deviceIterator.next();

if (devPath.compareTo(device.getDeviceName())==0) {

m_usbManager.requestPermission(device, mPermissionIntent);

break;

}

}

}




deviceCache выполняет роль промежуточного хранилища состояния процесса открытия устройства. Такой вариант был выбран потому, что алгоритм нативного кода пытается с некоторой периодичностью открыть каждое найденное, но еще не открытое устройство.

Далее в работу вступает механизм разрешений Android и для получения результатов служит эта функция:

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) {

UsbDevice device = (UsbDevice)intent.getParcelableExtra(UsbManager.EXTRA_DEVICE);

if (intent.getBooleanExtra(UsbManager.EXTRA_PERMISSION_GRANTED, false)) {

if(device != null){

m_instance.openDevice(device);

}

}

}

}

}

};




Как из нее видно, если разрешение получено, то вызывается функция открытия устройства:

public void openDevice(UsbDevice device)

{

try {

if (!res) return;

UsbDeviceConnection devConn = m_usbManager.openDevice(device);

Integer fd = devConn.getFileDescriptor();

deviceCache.put(device.getDeviceName(), fd);

}

catch (InterruptedException e) {

return;

}

}



Которая сохраняет полученный файловый дескриптор в deviceCache.

После прохождения всех этих этапов мы получаем файловый дескриптор открытого устройства. Но тут появляется другая проблема: HIDAPI и libusb не умеют принимать дескрипторы в качестве указателя на устройство.

К счастью, эта проблема решилась просто. Существует форк libusb, принимающий в качестве аргумента файловый дескриптор открытого устройства.

Заключение


Вот так, достаточно просто, можно получить доступ к USB из нативного кода.

К сожалению, данный подход работает не на всех устройствах. Многие производители не включают разрешение
android.hardware.usb.host в свои прошивки, что приводит к ситуации, когда физически планшет может работать в качестве хоста для флешек или мышей, но другие устройства не работают. При этом файл USB-устройства ядром создается, но даже UsbManager их не видит.

В данном случае, это ограничение возможно обойти на устройствах с работоспособным root, меняя права доступа на файл, т.к. libusb способен видеть подключенные устройства. Но пока что это только теория.


 
MyTetra Share v.0.52
Яндекс индекс цитирования