在浏览器上访问USB设备

如果我说简单明了的“ USB”，您很有可能会立即想到键盘，鼠标，音频，视频和存储设备。没错，但是您会发现其他种类的通用串行总线（USB）设备。

这些非标准USB设备要求硬件供应商编写本机驱动程序和SDK，以便您（开发人员）能够利用它们。遗憾的是，此本地代码历来阻止了Web使用这些设备。这就是创建WebUSB API的原因之一：提供一种将USB设备服务公开到Web的方法。使用此API，硬件制造商将能够为其设备构建跨平台的JavaScript SDK。但是最重要的是，通过将USB引入网络，这将使USB更安全，更易于使用。

让我们看看您对WebUSB API的期望：

  1. 购买USB设备。

  2. 将其插入计算机。

  3. 随即会显示一条通知，并提供访问此设备的正确网站。

  4. 只需单击它。网站在那里，随时可以使用！

  5. 单击以连接，然后USB设备选择器将显示在Chrome中，您可以在其中选择设备。

  6. 多田！

如果没有WebUSB API，此过程将如何？

  • 阅读框，标签或在线搜索，可能最终会在错误的网站上看到。

  • 必须安装本机应用程序。

  • 我的操作系统支持吗？确保下载“正确”的东西。

  • 可怕的操作系统提示弹出窗口，并警告您有关从Internet安装驱动程序/应用程序的信息。

  • 错误的代码会损害整个计算机。该Web 包含故障网站。

  • 只能使用USB设备一次？在Web上，一旦关闭选项卡，该网站就会消失。在计算机上，代码始终存在。

开始之前

本文假定您具有USB工作原理的一些基本知识。如果没有，我建议您在NutShell中读取USB。有关USB的背景信息，请查看官方USB规格。

该WebUSB API在Chrome 61是可用的。

适用于原产地审判

为了从使用该领域的WebUSB API的开发人员那里获得尽可能多的反馈，我们先前已在Chrome 54和Chrome 57中将此功能添加为原始试用。

最新的审判已于2017年9月成功结束。

隐私权与安全性

仅HTTPS

由于此API是网络上新增的强大功能，因此Chrome旨在使其仅可用于安全上下文。这意味着您需要在构建时考虑TLS。

在开发过程中，您将能够http://localhost使用Chrome Dev Editor 或handy之类的工具与WebUSB进行交互 python -m SimpleHTTPServer，但是要在网站上部署它，则需要在服务器上设置HTTPS。我个人出于演示目的而喜欢GitHub Pages。

要将HTTPS添加到服务器，您需要获取TLS证书并进行设置。请务必查看“ 使用HTTPS 进行安全性”文章，以获取最佳实践。有关信息，您现在可以使用新的证书颁发机构Let's Encrypt获得免费的TLS证书。

需要用户手势

作为一项安全功能，navigator.usb.requestDevice必须通过诸如触摸或鼠标单击之类的用户手势来调用已连接的USB设备 。

功能政策

功能策略是一种机制，允许开发人员有选择地启用和禁用各种浏览器功能和API。可以通过HTTP标头和/或iframe“ allow”属性进行定义。

您可以定义一个功能来控制usb属性是否显示在Navigator对象上，或者如果允许WebUSB，则换句话说。

以下是不允许使用WebUSB的标头策略的示例：

Feature-Policy: fullscreen "*"; usb "none"; payment "self" https://payment.example.com

下面是另一个允许USB的容器策略的示例：

<iframe allowpaymentrequest allow=’usb fullscreen’></iframe>

让我们开始编码

WebUSB API严重依赖JavaScript Promises。如果您不熟悉它们，请查看此出色的 Promises教程。还有一件事，() => {}就是ECMAScript 2015 Arrow函数 -与函数表达式相比，它们的语法更短，并且用词法绑定了this。的值。

存取USB装置

您可以使用或提示用户选择单个连接的USB设备，也可以通过 navigator.usb.requestDevice调用navigator.usb.getDevices获取源可以访问的所有连接的USB设备的列表。

该navigator.usb.requestDevice函数接受一个定义为的强制性JavaScript对象filters。这些过滤器用于将任何USB设备与给定的供应商（vendorId）和可选的产品（productId）标识符进行匹配。在 classCode，protocolCode，serialNumber，和subclassCode键也可以在那里定义为好。

例如，以下是访问已配置为允许起点的已连接Arduino设备的方法。

navigator.usb.requestDevice({ filters: [{ vendorId: 0x2341 }] }).then(device => {
  console.log(device.productName);      // "Arduino Micro"
  console.log(device.manufacturerName); // "Arduino LLC"}).catch(error => { console.log(error); });

在您问之前，我没有神奇地得出这个0x2341十六进制数。我只是在此USB ID列表中搜索了“ Arduino”一词。

device以上已兑现承诺中返回的USB 具有有关设备的一些基本但重要的信息，例如受支持的USB版本，最大数据包大小，供应商和产品ID，设备可具有的可能配置数量-基本上， 设备USB描述符

有关信息，如果USB设备宣布支持WebUSB并定义了登录页面URL，则在插入USB设备时，Chrome会显示一个持久通知。单击此通知将打开登录页面。

从那里，您可以简单地调用navigator.usb.getDevices并访问Arduino设备，如下所示。

navigator.usb.getDevices().then(devices => {
  devices.map(device => {
    console.log(device.productName);      // "Arduino Micro"
    console.log(device.manufacturerName); // "Arduino LLC"
  });})

与Arduino USB板交谈

好的，现在让我们看看通过USB端口与WebUSB兼容的Arduino板进行通信有多么容易。请查看https://github.com/webusb/arduino上的说明， 以使WebUSB启用草图。

不用担心，我将介绍本文下文中提到的所有WebUSB设备方法。

var device;

navigator.usb.requestDevice({ filters: [{ vendorId: 0x2341 }] }).then(selectedDevice => {
   device = selectedDevice;
   return device.open(); // Begin a session.
 }).then(() => device.selectConfiguration(1)) // Select configuration #1 for the device..then(() => device.claimInterface(2)) // Request exclusive control over interface #2..then(() => device.controlTransferOut({
    requestType: 'class',
    recipient: 'interface',
    request: 0x22,
    value: 0x01,
    index: 0x02})) // Ready to receive data.then(() => device.transferIn(5, 64)) // Waiting for 64 bytes of data from endpoint #5..then(result => {
  let decoder = new TextDecoder();
  console.log('Received: ' + decoder.decode(result.data));}).catch(error => { console.log(error); });

请记住，我们在这里使用的WebUSB库仅实现了一个示例协议（基于标准USB串行协议），制造商可以创建他们想要的任何端点集和类型。对于小型配置命令，控制传输特别好，因为它们具有总线优先级并具有明确定义的结构。

这是已上传到Arduino板的草图。

// Third-party WebUSB Arduino library#include <WebUSB.h>WebUSB WebUSBSerial(1 /* https:// */, "webusb.github.io/arduino/demos");#define Serial WebUSBSerialvoid setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial) {
    ; // Wait for serial port to connect.
  }
  Serial.write("WebUSB FTW!");
  Serial.flush();}void loop() {
  // Nothing here for now.}

上面的示例代码中使用的第三方WebUSB Arduino库基本上完成了两件事：

  • 该设备充当WebUSB设备，使Chrome浏览器可以读取目标网页的网址。

  • 它公开了一个WebUSB串行API，您可以使用它重写默认的API。

让我们再次看一下JavaScript代码。一旦我们被device用户选择，device.open只需运行所有特定于平台的步骤即可开始与USB设备的会话。然后，我们必须使用选择一个可用的USB配置device.selectConfiguration。请记住，配置指定了设备的供电方式，最大功耗以及接口数量。在谈论接口时，我们还需要使用独占访问权限，device.claimInterface因为只有在声明接口所有权时，数据才能传输到接口或关联的端点。最后device.controlTransferOut需要调用 以使用适当的命令设置Arduino设备，以通过WebUSB串行API进行通信。

从那里device.transferIn执行批量传输到设备上，以通知主机主机已准备好接收批量数据。然后，使用result包含必须正确解析的DataView 的对象 来实现promise data。

对于那些熟悉USB的人来说，所有这些看起来都应该很熟悉。

我想要更多

WebUSB API使您可以与所有USB传输/端点类型进行交互：

  • 通过controlTransferIn(setup, length)和来处理用于向USB设备发送或接收配置或命令参数的CONTROL传输controlTransferOut(setup, data)。

  • 用于少量时间敏感数据的INTERRUPT传输的处理方法与transferIn(endpointNumber, length)和和进行BULK传输的处理方法相同 transferOut(endpointNumber, data)。

  • 同步传输，用于类似的视频和声音数据的流与处理isochronousTransferIn(endpointNumber, packetLengths)和 isochronousTransferOut(endpointNumber, data, packetLengths)。

  • 批量传输（用于以可靠的方式传输大量非时间敏感数据）由transferIn(endpointNumber, length)和 处理transferOut(endpointNumber, data)。

您可能还想看看Mike Tsao的WebLight项目，该项目提供了一个构建示例的示例，该示例构建了一个为WebUSB API设计的USB控制的LED设备（此处不使用Arduino）。您会找到硬件，软件和固件。

提示

通过内部页面chrome://device-log ，可以更轻松地在Chrome中调试USB ，您可以在一个位置查看所有与USB设备相关的事件。

内部页面chrome://usb-internals也很方便，使您可以模拟虚拟WebUSB设备的连接连接和断开连接。这对于无需实际硬件即可进行UI测试非常有用。

在大多数Linux系统上，默认情况下USB设备被映射为只读权限。要允许Chrome打开USB设备，您需要添加新的udev规则。创建一个包含/etc/udev/rules.d/50-yourdevicename.rules以下内容的文件：

SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="[yourdevicevendor]", MODE="0664", GROUP="plugdev"

这里[yourdevicevendor]是2341如果你的设备是例如一个Arduino。 ATTR{idProduct}也可以添加更具体的规则。确保您 user是该plugdev组的成员。然后，只需重新连接设备即可。

下一步是什么

WebUSB API的第二次迭代将关注Shared Worker 和Service Worker 支持。例如，想象一下使用WebUSB API的安全密钥网站，该网站将安装服务工作者以充当中间人来认证用户。

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