创客成长之路 -- 先定一个小目标做他个小项目【中篇】

HuaShine2015

        上次介绍了UVD小项目的硬件和固件的实现。虽然使用核心固件或usbkey固件可以不借助任何上位机APP即可读取信息。但是如果搭配一个更直观友好的APP可以给使用者带来更加好的感受。做了一个Android端demo供大家参考(UVD使用uvd_usbhid_kernel版本固件)， APP UI选择使用直接的色块对应曝晒等级的方式带给使用者最直接的感受，另外主题模式选择精简干练的对话模式，加入监听系统USB设备插入事件，当有UVD设备插入后APP能很smart的自动运行并弹出界面

APP源码可以从我的github仓库checkout 传送门
已编译并sign的apk可以在这里下载传送门

        再介绍一下Android下APP实现过程

        在动手写Android代码之前，我们先来确认一下我们UVD的固件代码和上位机的握手协议是否正常工作。在uvd_usbhid_kernel版本固件中程序流程如下

怎样验证usb host发送get信息和UVD返回json格式数据，这里可以利用digistump组织做好的PC端debug小工具send、receive
digistump还很贴心的使用C++和Python编译了Windows/Linux/Mac的三种版本工具和源码可以到digistump的github clone传送门
         将UVD插入已安装驱动的PC机USB接口，使用命令行执行send g发送读取指令，执行receive读取UVD返回的数据（如何安装PC上Windows/Linux驱动见上篇演示的固件更新工具）

         确认下位机固件通信正常以后，下面就是研究怎样在Andorid环境下使用Java代码实现同样的通信功能。
Android系统下USB相关开发背景资料见Google开发官网传送门
只要知道分Host and Accessory两种模式(USB Accessory是我们在Arduino ADK开发上常用的)我们这里需要使用USB Host模式，手机作为类似PC的角色。USB协议只需要了解USB HID设备类协议部分，网上有很多整理的不错的帖子，可以参考这篇传送门
        在了解官方API sample资料我们就可整一个测试code，先抓取一下Android下的USB设备信息。来确认UVD在Android系统下是否能正常挂载，是否有权限开启USB device。抱着忐忑的心情运行测试code抓取信息。运气还不错我的小米Note4X系统原生支持libusb，UVD挂载成功。官方文档有讲USB accessory and host modes are directly supported in Android 3.1 (API level 12) or newer platforms. 也就是说你的Android手机系统没有被品牌商二次开发精简过，就没有兼容性的问题

从图片中可以得到我们UVD设备的PID/VID值5824/1503(十进制)，挂载了1个interface(mClass=3，mSubClass=0，mProtocol=0)，1个interrupt类型endpoint。
未配置endpoint情况下直接open device也是成功，权限没有问题。
        在初次研究了官方的UsbDeviceConnection类里提供的bulkTransfer()和controlTransfer()两种收发数据的方法参数并不是很理解，索性跟踪一下前面提到的debug工具send/receive的usb数据流。
使用USBlyzer usb抓包工具追踪在PC上执行send g和receive的命令时usb数据信息如下：

从两张信息流追踪图片即可得到我们所需要的所有信息
        1.采用控制管道即controlTransfer()方式传输数据，而USB HID设备协议有定义所有HID设备通过USB的控制管道（默认管道，即端点0）和中断管道与主机通信。引申出我们不需要在Android代码中定义endpointout和endpointin端口，可以直接使用controlTransfer(int requestType, int request, int value, int index, byte[] buffer, int length, int timeout)方法实现收发，该方法通过0节点向此设备传输数据，传输的方向取决于请求的类别，如果requestType为USB_DIR_OUT则为写数据，USB_DIR_IN, 则为读数据。
        2.controlTransfer()方法的所用参数在两张追踪图的下方已经全部给出，照着写就好了

        最后贴一下完成后的Android代码截图：

1. package com.shine.geektoy_uvd;
   
2. 
   
3. import java.nio.ByteBuffer;
   
4. import java.nio.CharBuffer;
   
5. import java.nio.charset.Charset;
   
6. import java.util.HashMap;
   
7. 
   
8. import org.json.JSONException;
   
9. import org.json.JSONObject;
   
10. 
    
11. import android.app.Activity;
    
12. import android.hardware.usb.UsbDevice;
    
13. import android.hardware.usb.UsbDeviceConnection;
    
14. import android.hardware.usb.UsbInterface;
    
15. import android.hardware.usb.UsbManager;
    
16. import android.os.Bundle;
    
17. import android.view.KeyEvent;
    
18. import android.view.Menu;
    
19. import android.view.MenuItem;
    
20. import android.widget.ImageView;
    
21. import android.widget.TextView;
    
22. import android.widget.Toast;
    
23. 
    
24. public class MainActivity extends Activity {
    
25. 
    
26.         private TextView info;
    
27.         //private TextView info2;
    
28.         private final int VendorID = 5824;
    
29.         private final int ProductID = 1503;
    
30.         private UsbManager myUsbManager;
    
31.         private UsbDevice myUsbDevice;
    
32.         private UsbInterface myInterface;
    
33.         private UsbDeviceConnection myDeviceConnection;
    
34.         private String status = "";
    
35. 
    
36.         int[] imageIds = new int[] { R.drawable.unknown, R.drawable.low,
    
37.                         R.drawable.mod, R.drawable.high, R.drawable.vh, R.drawable.ext };
    
38.         int currentImageId = 0;
    
39. 
    
40.         @Override
    
41.         protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    
42.                 super.onCreate(savedInstanceState);
    
43.                 setContentView(R.layout.activity_main);
    
44.                 info = (TextView) findViewById(R.id.data);
    
45.             //info2 = (TextView) findViewById(R.id.data2);
    
46.                 myUsbManager = (UsbManager) getSystemService(USB_SERVICE);
    
47.                 final ImageView show = (ImageView) findViewById(R.id.show);
    
48.                 if (enumerateDevice() != false) {
    
49.                         if (findInterface() != false) {
    
50.                                 openDevice();
    
51.                                 if (status.contains("low")) {
    
52.                                         show.setImageResource(imageIds[1]);
    
53.                                 } else if (status.contains("moderate")) {
    
54.                                         show.setImageResource(imageIds[2]);
    
55.                                 } else if ((status.contains("high"))&&(!status.contains("very"))) {
    
56.                                         show.setImageResource(imageIds[3]);
    
57.                                 } else if (status.contains("veryhigh")) {
    
58.                                         show.setImageResource(imageIds[4]);
    
59.                                 } else if (status.contains("extreme")) {
    
60.                                         show.setImageResource(imageIds[5]);
    
61.                                 } else {
    
62.                                         show.setImageResource(imageIds[0]);
    
63.                                 }
    
64.                         } else {
    
65.                                 info.setText("UVD未连接");
    
66.                         }
    
67.                 } else {
    
68.                         info.setText("UVD未连接");
    
69.                 }
    
70. 
    
71.         }
    
72. 
    
73.         private boolean enumerateDevice() {
    
74.                 if (myUsbManager != null) {
    
75.                         HashMap<String, UsbDevice> deviceList = myUsbManager
    
76.                                         .getDeviceList();
    
77.                         if (!deviceList.isEmpty()) {
    
78.                                 StringBuffer sb = new StringBuffer();
    
79.                                 for (UsbDevice device : deviceList.values()) {
    
80.                                         if (device.getVendorId() == VendorID
    
81.                                                         && device.getProductId() == ProductID) {
    
82.                                                 myUsbDevice = device;
    
83.                                                 return true;
    
84.                                         }
    
85.                                 }
    
86.                         }
    
87.                 }
    
88. 
    
89.                 return false;
    
90.         }
    
91. 
    
92.         private boolean findInterface() {
    
93.                 if (myUsbDevice != null) {
    
94.                         // showTmsg("interfaceCounts : " + myUsbDevice.getInterfaceCount());
    
95.                         for (int i = 0; i < myUsbDevice.getInterfaceCount(); i++) {
    
96.                                 UsbInterface intf = myUsbDevice.getInterface(i);
    
97.                                 if (intf.getInterfaceClass() == 3
    
98.                                                 && intf.getInterfaceSubclass() == 0
    
99.                                                 && intf.getInterfaceProtocol() == 0) {
    
100.                                         myInterface = intf;
     
101.                                         return true;
     
102.                                         // showTmsg("取得端点信息:" +
     
103.                                         // myInterface.getEndpoint(0).toString());
     
104.                                 }
     
105.                         }
     
106. 
     
107.                 }
     
108.                 return false;
     
109.         }
     
110. 
     
111.         private void openDevice() {
     
112.                 if (myInterface != null) {
     
113.                         UsbDeviceConnection conn = null;
     
114. 
     
115.                         if (myUsbManager.hasPermission(myUsbDevice)) {
     
116.                                 conn = myUsbManager.openDevice(myUsbDevice);
     
117.                         }
     
118. 
     
119.                         if (conn == null) {
     
120. 
     
121.                         }
     
122. 
     
123.                         if (conn.claimInterface(myInterface, true)) {
     
124.                                 ByteBuffer getbuf = ByteBuffer.allocate(80);
     
125.                                 CharBuffer getchar = CharBuffer.allocate(80);
     
126.                                 myDeviceConnection = conn;
     
127.                                 // showTmsg("打开设备成功");
     
128.                                 byte[] buffer = new byte[1];
     
129.                                 byte[] getvalue = new byte[1];
     
130.                                 boolean jsvalue = false;
     
131.                                 myDeviceConnection.controlTransfer(0x20, 0x09, 0x0000, 0x0067,
     
132.                                                 buffer, buffer.length, 1000);
     
133.                                 myDeviceConnection.controlTransfer(0x20, 0x09, 0x0000, 0x000A,
     
134.                                                 buffer, buffer.length, 1000);
     
135.                                 try {
     
136.                                         Thread.sleep(2);
     
137.                                 } catch (InterruptedException e) {
     
138.                                         // TODO Auto-generated catch block
     
139.                                         e.printStackTrace();
     
140.                                 }
     
141.                                 for (int i = 0; i < 80; i++) {
     
142.                                         myDeviceConnection.controlTransfer(0xA0, 0x01, 0x0000,
     
143.                                                         0x0000, getvalue, getvalue.length, 1000);
     
144.                                         if (getvalue[0] == 123) {
     
145.                                                 jsvalue = true;
     
146.                                         }
     
147.                                         if (jsvalue == true) {
     
148.                                                 getbuf.put(getvalue[0]);
     
149.                                         }
     
150.                                         if (jsvalue == true && getvalue[0] == 125) {
     
151.                                                 jsvalue = false;
     
152.                                                 getbuf.flip();
     
153.                                                 break;
     
154.                                         }
     
155.                                 }
     
156.                                 conn.close();
     
157.                                 conn.releaseInterface(myInterface);
     
158.                                 Charset cs = Charset.forName("UTF-8");
     
159.                                 getchar = cs.decode(getbuf);
     
160.                             //info2.setText(getchar.toString());
     
161.                                 try {
     
162.                                         JSONObject myJsonObject = new JSONObject(getchar.toString());
     
163.                                         info.setText("实时数据：" + myJsonObject.getString("real_data"));
     
164.                                         status = myJsonObject.getString("exposure_level");
     
165.                                 } catch (JSONException e) {
     
166.                                         // TODO Auto-generated catch block
     
167.                                         e.printStackTrace();
     
168.                                 }
     
169. 
     
170.                         } else {
     
171.                                 conn.close();
     
172. 
     
173.                         }
     
174.                 }
     
175. 
     
176.         }
     
177. 
     
178.         /*
     
179.          * private void showTmsg(String msg) { Toast.makeText(MainActivity.this,
     
180.          * msg, Toast.LENGTH_SHORT).show(); }
     
181.          *
     
182.          * private void showTmsg_int(int msg) { Toast.makeText(MainActivity.this,
     
183.          * msg, Toast.LENGTH_SHORT).show(); }
     
184.          */
     
185.        
     
186. }

复制代码

未完待续。。。

nick_zm

不是每个手机都支持usb host或adk的，为什么不用便宜的esp8266 wifi来搞

HuaShine2015

nick_zm 发表于 2017-4-20 00:22
不是每个手机都支持usb host或adk的，为什么不用便宜的esp8266 wifi来搞

原因可以见我上一篇文章里项目目标

至于Host和ADK目前的Android系统是100%支持的，主流手机品牌都带OTG功能。
如果遇到不能支持的手机，那基本上是廉价的杂牌机，厂家在硬件上cost down了。
节省了将电池4.2v升压成5v输出的功能ic，有的甚至将power pin串接二极管，阻挡反向供电。

zjz5717

HuaShine2015 发表于 2017-4-20 09:07
原因可以见我上一篇文章里项目目标

至于Host和ADK目前的Android系统是100%支持的，主流手机品牌都带OT ...

确实是有这种现象存在，但是有一种手机叫做小米。。。他们的手机支持OTG，但是就像苹果的nfc一样只能内部使用，你要是想用OTG服务需要向他们申请卡刷，很少会有人为了用你的程序而卡刷手机，毕竟这样不保修而且人家还不一定同意你的申请。。。

HuaShine2015

zjz5717 发表于 2017-4-20 22:18
确实是有这种现象存在，但是有一种手机叫做小米。。。他们的手机支持OTG，但是就像苹果的nfc一样只能内部 ...

苹果手机的权限申请不太清楚。Android手机只要OTG线接U盘，鼠标等外设能用，就是OK的。
我的手机是红米Note 4X和小米Note，都是原版MIUI 8.2稳定版，无Root, 没有遇到你说的需要卡刷权限问题