Android USB連接：快速實現設備與計算機之間的數據傳輸

一、USB連接概述

USB（Universal Serial Bus）是一種通用的計算機介面標準，可用於連接各種外部設備，並提供高速數據傳輸功能。USB介面具有熱插拔功能，插入USB設備後，計算機會自動識別設備並載入驅動程序。在Android上，USB介面可以用於連接各種外部設備，例如滑鼠、鍵盤、攝像頭、存儲設備、手機等，實現與設備的數據傳輸和交互。

二、USB連接方式

在Android上，USB連接可以採用以下兩種方式：

1、MTP方式（Media Transfer Protocol）：MTP是一種基於USB的傳輸協議，可以實現設備和計算機之間的文件傳輸。使用MTP連接，設備只能作為文件傳輸的客戶端，無法進行其他操作。

2、ADB方式（Android Debug Bridge）：ADB是一種通信方式，允許計算機通過USB連接到Android設備，進行開發和調試操作，例如獲取設備的日誌信息、推送文件到設備、安裝應用程序等。

三、USB連接實現

1、USB許可權配置

在使用USB連接時，需要在AndroidManifest.xml文件中添加以下許可權：

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

然後在代碼中獲取USB許可權：

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

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

獲取USB許可權需要向系統發出請求，請求結果通過廣播方式返回。

2、USB設備查詢和連接

在使用USB功能之前，需要查詢設備並建立連接。

查詢USB設備列表：

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

建立USB連接：

private void openUSBDevice(UsbDevice device) {
    // 打開USB設備
    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, "成功打開設備！");
    } else {
        Log.e(TAG, "打開設備失敗！");
    }
}

建立連接需要先獲取USB設備列表，選擇需要連接的設備，打開設備通道，並聲明要使用的介面。

3、USB數據傳輸

USB數據傳輸可以通過輸入輸出流實現。

發送數據：

private void sendData(byte[] data) {
    int ret = usbConnection.bulkTransfer(usbEndpointOut, data, data.length, 1000);
    if (ret < 0) {
        Log.e(TAG, "發送數據失敗！");
    }
}

接收數據：

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);
}

通過bulkTransfer函數可以實現批量數據傳輸，第一個參數是傳輸的端點，第二個參數是要傳輸的數據，第三個參數是數據長度，第四個參數是超時時間。函數返回值小於0表示傳輸失敗。

四、示例代碼

以下是一個簡單的USB連接示例代碼：

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);

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

        // 獲取USB設備列表
        List deviceList = findUSBDeviceList();
        if (deviceList.isEmpty()) {
            Log.e(TAG, "No USB devices found!");
        } else {
            // 選擇第一個設備進行連接
            UsbDevice device = deviceList.get(0);
            // 請求USB許可權
            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) {
                            // 成功獲取USB許可權，建立連接
                            openUSBDevice(device);
                        }
                    } else {
                        Log.e(TAG, "USB permission denied!");
                    }
                }
            }
        }
    };

    private List findUSBDeviceList() {
        List deviceList = new ArrayList();
        // 獲取USB設備列表
        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) {
        // 請求USB許可權
        PendingIntent permissionIntent = PendingIntent.getBroadcast(this, 0, new Intent(ACTION_USB_PERMISSION), 0);
        usbManager.requestPermission(device, permissionIntent);
    }

    private void openUSBDevice(UsbDevice device) {
        // 打開USB設備
        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, "成功打開設備！");
            // 發送數據
            sendData("Hello, USB!".getBytes());
            // 接收數據
            String data = receiveData();
            if (data != null) {
                Log.d(TAG, "接收到數據：" + data);
            } else {
                Log.e(TAG, "接收數據失敗！");
            }
        } else {
            Log.e(TAG, "打開設備失敗！");
        }
    }

    private void sendData(byte[] data) {
        int ret = usbConnection.bulkTransfer(usbEndpointOut, data, data.length, 1000);
        if (ret < 0) {
            Log.e(TAG, "發送數據失敗！");
        }
    }

    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);
    }
}