鸿蒙NEXT USB Host模式开发完全指南

全面掌握鸿蒙USB主机开发，构建强大的设备连接能力

HarmonyOS NEXT的USB Host模式开发为开发者提供了强大而灵活 的设备连接和数据传输能力。无论是连接传统的外设设备，还是开发创新的USB应用，鸿蒙都提供了一套完整且安全的解决方案。本文将深入探讨USB Host模式的开发流程、核心API及实际应用场景。

1. USB服务架构概述

在鸿蒙系统中，USB服务采用了清晰的分层架构设计：

USB API层：基于USB Service服务，使用NAPI技术，向上提供JS接口
USB Service层：使用C++代码实现，包含Host、Device、Port三个模块，基于HDI接口，主要实现USB设备列表管理、Function管理、Port管理、USB设备权限管理等功能
USB HAL层：使用C代码实现，基于Host DDK和Device DDK，封装了对USB设备的基本操作，向上提供C++接口，同时通过HDF框架接收内核上报的信息

这种分层架构使得应用开发者能够通过统一的JavaScript接口访问USB设备，而无需关心底层硬件差异。

2. USB Host模式核心功能

鸿蒙NEXT的USB Host模式提供了一系列核心功能：

查询USB设备列表：发现并识别已连接的USB设备
批量数据传输：支持大数据量的可靠传输
控制命令传输：用于设备配置和状态查询
权限控制：确保设备访问的安全性

在Host模式下，可以获取到已经连接的USB设备列表，并根据需要打开和关闭设备、控制设备权限、进行数据传输等。

3. 开发步骤详解

3.1 获取设备列表

USB开发的第一步是获取已连接的设备列表：

javascript

复制代码

// 导入USB接口api包
import usb from '@ohos.usbManager';
import { BusinessError } from '@ohos.base';

// 获取设备列表
let deviceList: Array<usb.USBDevice> = usb.getDevices();
if (deviceList.length === 0) {
    console.info("No USB devices found.");
    return;
}

// 查看设备信息
let device = deviceList[0];
console.info(`Device name: ${device.name}, vendor ID: ${device.vendorId}, product ID: ${device.productId}`);

设备对象包含丰富的信息，如厂商ID、产品ID、设备类、配置描述、接口和端点等。

3.2 设备权限管理

访问USB设备需要相应的权限：

javascript

复制代码

let deviceName: string = deviceList[0].name;

// 判断是否有权限
if (!usb.hasRight(deviceName)) {
    // 申请操作指定的device的操作权限
    usb.requestRight(deviceName).then((hasRight: boolean) => {
        console.info("USB device request right result: " + hasRight);
    }).catch((error: BusinessError) => {
        console.error("USB device request right failed: " + error);
    });
}

权限管理确保只有经过授权的应用才能访问USB设备，保护用户数据安全。

3.3 打开设备和声明接口

建立与设备的通信通道：

javascript

复制代码

// 打开设备，获取数据传输通道
let pipe: usb.USBDevicePipe = usb.connectDevice(deviceList[0]);

// 获取设备的第一个接口
let interface = deviceList[0].configs[0].interfaces[0];

// 声明接口（独占访问）
let claimResult = usb.claimInterface(pipe, interface, true);
if (claimResult === 0) {
    console.info("Interface claimed successfully");
} else {
    console.error("Failed to claim interface");
}

必须在数据传输前声明接口，以获得对接口的独占访问权。

3.4 数据传输

USB支持多种传输类型，以下是批量传输的示例：

javascript

复制代码

// 查找输入和输出端点
let inEndpoint: usb.USBEndpoint | null = null;
let outEndpoint: usb.USBEndpoint | null = null;

for (let endpoint of interface.endpoints) {
    if (endpoint.direction === 0x80) { // IN endpoint
        inEndpoint = endpoint;
    } else if (endpoint.direction === 0x00) { // OUT endpoint
        outEndpoint = endpoint;
    }
}

// 批量读取数据
if (inEndpoint) {
    let dataUint8Array = new Uint8Array(1024);
    usb.bulkTransfer(pipe, inEndpoint, dataUint8Array, 15000).then((dataLength: number) => {
        if (dataLength >= 0) {
            console.info("USB readData result Length: " + dataLength);
        } else {
            console.info("USB readData failed: " + dataLength);
        }
    }).catch((error: BusinessError) => {
        console.error("USB readData error: " + JSON.stringify(error));
    });
}

// 批量发送数据
if (outEndpoint) {
    let sendData = new Uint8Array([0x01, 0x02, 0x03, 0x04]);
    usb.bulkTransfer(pipe, outEndpoint, sendData, 15000).then((dataLength: number) => {
        if (dataLength >= 0) {
            console.info("USB writeData result write length: " + dataLength);
        } else {
            console.info("writeData failed");
        }
    }).catch((error: BusinessError) => {
        console.error("USB writeData error: " + JSON.stringify(error));
    });
}

除了批量传输，鸿蒙还支持控制传输，用于设备的配置和管理。

3.5 资源释放

完成数据传输后，需要正确释放资源：

javascript

复制代码

// 释放接口
usb.releaseInterface(pipe, interface);

// 关闭设备管道
usb.closePipe(pipe);

正确的资源释放确保系统资源的有效利用和设备的正常使用。

4. 高级特性

4.1 异步传输

对于高性能应用，鸿蒙提供了异步传输机制：

javascript

复制代码

// 异步传输相关的接口:cite[3]
int32_t PipeRequestWait(USBDevicePipe &pip, int64_t timeout, UsbRequest &req);
int32_t RequestInitialize(UsbRequest &request);
int32_t RequestFree(UsbRequest &request);
int32_t RequestQueue(USBRequest &request);

异步传输能够提高数据传输的效率，特别是在处理大量数据时。

4.2 设备配置管理

javascript

复制代码

// 设置设备配置:cite[3]
int32_t SetConfiguration(USBDevicePipe &pip, const USBConfig &config);

// 设置接口备用设置:cite[3]
int32_t SetInterface(USBDevicePipe &pipe, const UsbInterface &interface);

这些接口允许动态调整设备的工作模式，适应不同的应用场景。

5. 实际应用场景

USB Host模式在多种场景下发挥重要作用：

5.1 外设连接

USB存储设备：读写U盘、移动硬盘等存储介质
输入设备：连接键盘、鼠标、游戏手柄等
打印设备：驱动USB打印机

5.2 音频设备连接

鸿蒙NEXT支持连接解码耳放等USB音频设备：

javascript

复制代码

// 获取原始音频数据流并通过USB接口发送至外接解码器:cite[2]
const audioBuffer = await mediaExtractor.readSampleData();
usbEndpoint.transfer(audioBuffer);

系统提供了完整的USB Audio Class (UAC)驱动支持，开发者可以通过Audio Framework的API实现对外接解码器的控制。

5.3 工业应用

数据采集：连接各种传感器和设备
设备控制：工业自动化和控制系统中使用USB接口

6. 兼容性说明

需要注意的是，HarmonyOS NEXT与标准Linux USB库存在一些差异：

标准libusb库不能直接运行在鸿蒙内核上，因为鸿蒙使用微内核架构，与Linux内核不兼容
HarmonyOS NEXT标准系统没有内置libusb库，但提供了完整的USB Host API（在@ohos.usb模块中），可以实现USB设备枚举、数据传输等核心功能
技术上可以尝试交叉编译libusb库，但需要获取HarmonyOS NDK工具链并修改libusb的硬件抽象层适配代码

建议开发者优先使用鸿蒙原生的USB API，以获得更好的兼容性和性能。

7. 开发注意事项

权限声明：在config.json中声明ohos.permission.USB权限
错误处理：所有USB操作都应包含完善的错误处理机制
资源管理：确保打开的设备、声明的接口在使用完毕后正确关闭
性能考虑：根据数据量选择合适的传输类型，大量数据使用批量传输，实时数据使用中断传输
设备兼容性：考虑不同厂商设备的兼容性问题，实现适当的设备检测和回退机制

结语

鸿蒙NEXT的USB Host模式开发为设备连接和应用创新提供了强大基础。通过清晰的API设计和全面的功能支持，开发者可以轻松实现各种USB设备的连接和数据传输。随着鸿蒙生态的不断发展，USB Host功能将在更多场景中发挥重要作用。

无论是传统外设连接还是创新应用开发，掌握USB Host模式开发都将为你的鸿蒙应用增添重要价值。建议开发者参考官方文档，结合实际需求，探索更多USB应用的创新可能性。

希望本篇博客能帮助你快速上手鸿蒙NEXT的USB Host开发，期待看到你创造的精彩应用！