Android USB连接：快速实现设备与计算机之间的数据传输

一、USB连接概述

USB（Universal Serial Bus）是一种通用的计算机接口标准，可用于连接各种外部设备，并提供高速数据传输功能。USB接口具有热插拔功能，插入USB设备后，计算机会自动识别设备并加载驱动程序。在Android上，USB接口可以用于连接各种外部设备，例如鼠标、键盘、摄像头、存储设备、手机等，实现与设备的数据传输和交互。

二、USB连接方式

在Android上，USB连接可以采用以下两种方式：

1、MTP方式（Media Transfer Protocol）：MTP是一种基于USB的传输协议，可以实现设备和计算机之间的文件传输。使用MTP连接，设备只能作为文件传输的客户端，无法进行其他操作。

2、ADB方式（Android Debug Bridge）：ADB是一种通信方式，允许计算机通过USB连接到Android设备，进行开发和调试操作，例如获取设备的日志信息、推送文件到设备、安装应用程序等。

三、USB连接实现

1、USB权限配置

在使用USB连接时，需要在AndroidManifest.xml文件中添加以下权限：

<uses-permission android:name="android.permission.USB_PERMISSION"/>

然后在代码中获取USB权限：

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

private void getUsbPermission(UsbDevice device) {
    // 请求USB权限
    PendingIntent permissionIntent = PendingIntent.getBroadcast(this, 0, new Intent(ACTION_USB_PERMISSION), 0);
    usbManager.requestPermission(device, permissionIntent);
}

获取USB权限需要向系统发出请求，请求结果通过广播方式返回。

2、USB设备查询和连接

在使用USB功能之前，需要查询设备并建立连接。

查询USB设备列表：

private List findUSBDeviceList() {
    List deviceList = new ArrayList();
    // 获取USB设备列表
    for (UsbDevice device : usbManager.getDeviceList().values()) {
        deviceList.add(device);
    }
    return deviceList;
}

建立USB连接：

private void openUSBDevice(UsbDevice device) {
    // 打开USB设备
    usbInterface = device.getInterface(0);
    usbEndpointIn = usbInterface.getEndpoint(0);
    usbEndpointOut = usbInterface.getEndpoint(1);
    usbConnection = usbManager.openDevice(device);
    if (usbConnection != null && usbConnection.claimInterface(usbInterface, true)) {
        Log.d(TAG, "成功打开设备！");
    } else {
        Log.e(TAG, "打开设备失败！");
    }
}

建立连接需要先获取USB设备列表，选择需要连接的设备，打开设备通道，并声明要使用的接口。

3、USB数据传输

USB数据传输可以通过输入输出流实现。

发送数据：

private void sendData(byte[] data) {
    int ret = usbConnection.bulkTransfer(usbEndpointOut, data, data.length, 1000);
    if (ret < 0) {
        Log.e(TAG, "发送数据失败！");
    }
}

接收数据：

private String receiveData() {
    byte[] buffer = new byte[64];
    int ret = usbConnection.bulkTransfer(usbEndpointIn, buffer, buffer.length, 1000);
    if (ret < 0) {
        return null;
    }
    return new String(buffer, 0, ret);
}

通过bulkTransfer函数可以实现批量数据传输，第一个参数是传输的端点，第二个参数是要传输的数据，第三个参数是数据长度，第四个参数是超时时间。函数返回值小于0表示传输失败。

四、示例代码

以下是一个简单的USB连接示例代码：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

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

    private UsbManager usbManager;
    private UsbInterface usbInterface;
    private UsbEndpoint usbEndpointIn;
    private UsbEndpoint usbEndpointOut;
    private UsbConnection usbConnection;

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

        usbManager = (UsbManager)getSystemService(Context.USB_SERVICE);

        // 注册USB广播接收器
        IntentFilter filter = new IntentFilter(ACTION_USB_PERMISSION);
        registerReceiver(usbReceiver, filter);

        // 获取USB设备列表
        List deviceList = findUSBDeviceList();
        if (deviceList.isEmpty()) {
            Log.e(TAG, "No USB devices found!");
        } else {
            // 选择第一个设备进行连接
            UsbDevice device = deviceList.get(0);
            // 请求USB权限
            getUsbPermission(device);
        }
    }

    private BroadcastReceiver usbReceiver = new BroadcastReceiver() {
        @Override
        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) {
                            // 成功获取USB权限，建立连接
                            openUSBDevice(device);
                        }
                    } else {
                        Log.e(TAG, "USB permission denied!");
                    }
                }
            }
        }
    };

    private List findUSBDeviceList() {
        List deviceList = new ArrayList();
        // 获取USB设备列表
        for (UsbDevice device : usbManager.getDeviceList().values()) {
            deviceList.add(device);
            Log.d(TAG, "USB device found: DeviceName=" + device.getDeviceName() + ", VendorId=" + device.getVendorId() +
                    ", ProductId=" + device.getProductId() + ", InterfaceCount=" + device.getInterfaceCount());
        }
        return deviceList;
    }

    private void getUsbPermission(UsbDevice device) {
        // 请求USB权限
        PendingIntent permissionIntent = PendingIntent.getBroadcast(this, 0, new Intent(ACTION_USB_PERMISSION), 0);
        usbManager.requestPermission(device, permissionIntent);
    }

    private void openUSBDevice(UsbDevice device) {
        // 打开USB设备
        usbInterface = device.getInterface(0);
        usbEndpointIn = usbInterface.getEndpoint(0);
        usbEndpointOut = usbInterface.getEndpoint(1);
        usbConnection = usbManager.openDevice(device);
        if (usbConnection != null && usbConnection.claimInterface(usbInterface, true)) {
            Log.d(TAG, "成功打开设备！");
            // 发送数据
            sendData("Hello, USB!".getBytes());
            // 接收数据
            String data = receiveData();
            if (data != null) {
                Log.d(TAG, "接收到数据：" + data);
            } else {
                Log.e(TAG, "接收数据失败！");
            }
        } else {
            Log.e(TAG, "打开设备失败！");
        }
    }

    private void sendData(byte[] data) {
        int ret = usbConnection.bulkTransfer(usbEndpointOut, data, data.length, 1000);
        if (ret < 0) {
            Log.e(TAG, "发送数据失败！");
        }
    }

    private String receiveData() {
        byte[] buffer = new byte[64];
        int ret = usbConnection.bulkTransfer(usbEndpointIn, buffer, buffer.length, 1000);
        if (ret < 0) {
            return null;
        }
        return new String(buffer, 0, ret);
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        unregisterReceiver(usbReceiver);
    }
}