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USB相關(guān)概念：

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，USB 是一個(gè)用于數(shù)據(jù)交換的總線(Bus)。發(fā)啟(initiate)數(shù)據(jù)交換的一方稱為主機(jī) (host)，另一方稱為外設(shè)(peripheral)，兩者通過(guò)總線實(shí)現(xiàn)通信，由主機(jī)負(fù)責(zé)供電。一個(gè) USB 系統(tǒng)里只有一個(gè)主機(jī)，但可以有多個(gè)外設(shè)，外設(shè)的主要信息記錄在描述符(descriptor)里。一個(gè) 外設(shè)就是一個(gè)單獨(dú)的物理實(shí)體，但它卻可能有多個(gè)邏輯上的設(shè)備功能(device function)，比如一個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像頭，除了有照相機(jī)，還可能有內(nèi)置的麥克風(fēng)，這種外接設(shè)備也被稱為復(fù)合設(shè)備 (composite device)。

USB OTG:USB On-The-Go 通?？s寫為 USB OTG，是 USB2.0 規(guī)格的補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)。它可使 USB 設(shè)備，例如播放器或手機(jī)，從 USB 周邊設(shè)備變?yōu)?USB 主機(jī)，與其他 USB 設(shè)備連接通信。在正常情況下，這些支持 OTG 的 USB 設(shè)備和 USB 主機(jī)(如臺(tái)式機(jī)或者手提電腦)，仍然作為 USB 周邊設(shè)備使用。
Android 平臺(tái)下 USB 開(kāi)發(fā)有以下兩種模式：

USB Host Mode:

顧名思義，Android 設(shè)備作為主機(jī)，需要安卓設(shè)備支持 OTG 接頭。常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景諸如連接數(shù) 碼相機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)、游戲手柄等硬件。

USB Accessory Mode:

這種模式下 Android 設(shè)備承擔(dān)外設(shè)的角色。應(yīng)用場(chǎng)景諸如連接機(jī)器人控制器、音響、醫(yī)療器材等，當(dāng)然前提是這些設(shè)備支持與Android設(shè)備連接并且遵守Android accessory communication protocol。這種模式可以讓不具有 host 能力的 Android 設(shè)備與其他硬件交互。

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Android 開(kāi)放配件協(xié)議(AOA)

Android 開(kāi)放配件 (AOA) 支持功能可讓外部 USB 硬件(Android USB 配件)與處于配件模式下的 Android 設(shè)備進(jìn)行交互。當(dāng)某臺(tái) Android 設(shè)備處于配件模式時(shí)，所連接的配件會(huì)充當(dāng) USB 主機(jī)(為總線供電并列舉設(shè)備)，而 Android 設(shè)備則充當(dāng) USB 配件。

1、協(xié)議 API USB Host Mode:

UsbManager:USB 設(shè)備管理類，提供獲取 USB 設(shè)備相關(guān) API。
UsbDevice:USB 設(shè)備實(shí)體類，定義設(shè)備的相關(guān)屬性。
UsbInterface:表示 USB 設(shè)備的接口，它定義了設(shè)備的一組功能。設(shè)備可以具有一個(gè)或多個(gè)進(jìn) 行通信的接口。
UsbEndpoint:表示接口端點(diǎn)，作為接口的通信通道。接口可以有一個(gè)或多個(gè)端點(diǎn)，并且通常包括用于與設(shè)備進(jìn)行雙向通信的輸入和輸出端點(diǎn)。 UsbDeviceConnection:表示與設(shè)備的連接，通過(guò)端點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。此類支持同步和異步兩種方式傳輸數(shù)據(jù)。
UsbRequest:通過(guò) UsbDeviceConnection 與設(shè)備通信的異步請(qǐng)求。 UsbConstants:定義協(xié)議相關(guān)常量。
USB Accessory Mode: UsbManager:同上。
UsbAccessory:表示 USB 配件設(shè)備，包含相關(guān)的屬性和 API。

2、協(xié)議使用

Host 端程序?qū)崿F(xiàn)過(guò)程:
1、定義為 Host:在 AndroidManifest.xml 文件中添加如下代碼 <uses-feature android:name=“android.hardware.usb.host"/>
2、監(jiān)聽(tīng)廣播:監(jiān)聽(tīng) USB 插入與拔出的廣播。 UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_ATTACHED UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_DETACHED
3、獲取設(shè)備:通過(guò) UsbManager 獲取連接的 USB 設(shè)備(注意權(quán)限申請(qǐng)) UsbManage 中 getDeviceList()方法
4、打開(kāi)設(shè)備:將設(shè)備打開(kāi)，獲取連接(UsbConnection)。
通過(guò) UsbManage 中 openDevice(UsbDevice device)方法獲取 UsbConnection
5、讓 USB 設(shè)備啟動(dòng)配件模式:通過(guò) AOA 協(xié)議中定義的相關(guān)控制指令。
通過(guò) UsbConnection 中 controlTransfer(int requestType, int request, int value, int index, byte[] buffer, int length, int timeout)方法發(fā)送指令。

5.1 發(fā)送 51 控制請(qǐng)求(“獲取協(xié)議”)以確定設(shè)備是否支持 Android 配件協(xié)議。如果設(shè)備支持協(xié)議，則返回一個(gè)非零數(shù)字，代表所支持的協(xié)議版本。該控制請(qǐng)求為端點(diǎn) 0 上的請(qǐng)求，具有以下特征:

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5.2 如果設(shè)備返回所支持的協(xié)議版本，則向設(shè)備發(fā)送含標(biāo)識(shí)字符串信息的控制請(qǐng)求。該信息讓設(shè)備可以確定適合配件的應(yīng)用(如果沒(méi)有適合配件的應(yīng)用，則向用戶呈現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)址)。該控制請(qǐng)求為端點(diǎn) 0 上的請(qǐng)求(適用每個(gè)字符串 ID)，具有以下特征:

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支持以下字符串 ID，并且每個(gè)字符串的最大值為 256 個(gè)字節(jié)(必須以零結(jié)束，以 \0 結(jié)尾)。 index 值范圍以及含義如下:

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5.3 發(fā)送控制請(qǐng)求，要求設(shè)備以配件模式啟動(dòng)。該控制請(qǐng)求為端點(diǎn) 0 上的請(qǐng)求，具有以下特征:

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完成這些步驟后，主機(jī)應(yīng)等待所連接的 USB 設(shè)備在配件模式下將其自身重新接入總線，然后重新枚舉所連接的設(shè)備。該算法通過(guò)檢查供應(yīng)商 ID 和產(chǎn)品 ID 來(lái)確定設(shè)備是否支持配件模式，如果設(shè)備成功切換到配件模式，那么供應(yīng)商 ID 和產(chǎn)品 ID 應(yīng)該是正確的(例如，與 Google 的供應(yīng)商 ID 和產(chǎn)品 ID 而不是設(shè)備制造商的 ID 相對(duì)應(yīng))。如果 ID 正確，配件則進(jìn)而與設(shè)備建立通信。當(dāng)設(shè)備成功以配件模式啟動(dòng)后 ProductId 會(huì)成為 0x2D00 或 0x2D01。
? 0x2D00 有一個(gè)接口，該接口有兩個(gè)批量端點(diǎn)，用于輸入和輸出通信。
? 0x2D01 有兩個(gè)接口，每個(gè)接口有兩個(gè)批量端點(diǎn)，用于輸入和輸出通信。第一個(gè)接口處理標(biāo) 準(zhǔn)通信，第二個(gè)接口則處理 ADB 通信。要使用接口，請(qǐng)找到第一個(gè)批量輸入和輸出端點(diǎn)，使用 SET_CONFIGURATION (0x09) 設(shè)備請(qǐng)求將設(shè)備配置的值設(shè)為 1，然后使用端點(diǎn)進(jìn)行通信。

6、建立通信通道:獲取輸入和輸出的 UsbEndPoint，使用 UsbConnection 的 bulkTransfer(UsbEndpoint endpoint, byte[] buffer, int length, int timeout)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入與輸出。bulkTransfer 方法用于讀、寫大量數(shù)據(jù)，需要使用 type 為 UsbConstants.USB_ENDPOINT_XFER_BULK 的 UsbEndPoint。

image.png

Host 端實(shí)現(xiàn)過(guò)程:

1、定義為 Accessory:在 AndroidManifest.xml 文件中添加如下代碼

<uses-feature android:name="android.hardware.usb.accessory"/>
 ......
<activity android:name=".activity.MainActivity"> 
<intent-filter>
<action android:name="android.hardware.usb.action.USB_ACCESSORY_ATTACHED"/>
</intent-filter> 
<meta-data
android:name="android.hardware.usb.action.USB_ACCESSORY_ATTACHED"
android:resource="@xml/accessory_filter"/> 
</activity>
......

2、監(jiān)聽(tīng)廣播:監(jiān)聽(tīng)配件插入與拔出的廣播。 UsbManager. ACTION_USB_ACCESSORY_ATTACHED UsbManager. ACTION_USB_ACCESSORY_DETACHED
3、獲取設(shè)備:通過(guò) UsbManager 獲取連接的配件設(shè)備(注意權(quán)限申請(qǐng)) UsbManage 中 getAccessoryList()方法。
4、打開(kāi)設(shè)備:將配件打開(kāi)，獲取連接。
通過(guò) UsbManage 中 openAccessory(UsbAccessory accessory)方法獲取通信的文件描述符 ParcelFileDescriptor
5、建立通信通道:在不同線程中利用上述文件符創(chuàng)建輸入、輸入 IO 流用于讀、寫數(shù)據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)

? AOA協(xié)議實(shí)現(xiàn)可以解決兩臺(tái)手機(jī)之間的消息通信。
? AOA 協(xié)議不適合大數(shù)據(jù)傳輸。雖然 USB Host、USB Accessory 模式支持多線程并發(fā)讀寫，因?yàn)樵?USB Host 模式一個(gè) USB 下只有一個(gè)輸入端點(diǎn)、一個(gè)輸出端點(diǎn)，而 USB Accessory 模式下一個(gè)配件設(shè)備只有一個(gè) ParcelFileDescriptor，無(wú)法使用多通道進(jìn)行文件傳輸，單通道下使用多線程并發(fā)傳輸和接收，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂而無(wú)法識(shí)別，若是單線程傳輸文件則效率低下。