.NET での USB デバイスの操作

StackOverflow https://stackoverflow.com/questions/68749

  •  09-06-2019
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質問

.Net (C#) を使用して、USB デバイスをどのように操作できますか?

USB イベント (接続/切断) をどのように検出し、デバイスと通信するのか (読み取り/書き込み)。

これを行うためのネイティブ .Net ソリューションはありますか?

役に立ちましたか？

解決

ありません ネイティブ (システム ライブラリなど) これに対する解決策。それが理由です SharpUSBLib が述べたように存在します もーばー.

USB デバイス用に独自のハンドラーをロールしたい場合は、以下をチェックしてください。 System.IO.Ports の SerialPort クラス.

他のヒント

SharpUSBLib を使用しようとしましたが、コンピュータが台無しになりました (システムの復元が必要でした)。同じプロジェクトの同僚にも起こりました。

LibUSBDotNet で代替手段を見つけました。 http://sourceforge.net/projects/libusbdotnetまだあまり使用していませんが、良さそうで、最近更新されました（シャープとは異なります）。

編集：2017 年 2 月中旬の時点で、LibUSBDotNet は約 2 週間前に更新されました。一方、SharpUSBLib は 2004 年以来更新されていません。

次のコードを使用して、USB デバイスがコンピュータに接続されたときとコンピュータから抜かれたときを検出しました。

class USBControl : IDisposable
    {
        // used for monitoring plugging and unplugging of USB devices.
        private ManagementEventWatcher watcherAttach;
        private ManagementEventWatcher watcherRemove;

        public USBControl()
        {
            // Add USB plugged event watching
            watcherAttach = new ManagementEventWatcher();
            //var queryAttach = new WqlEventQuery("SELECT * FROM Win32_DeviceChangeEvent WHERE EventType = 2");
            watcherAttach.EventArrived += new EventArrivedEventHandler(watcher_EventArrived);
            watcherAttach.Query = new WqlEventQuery("SELECT * FROM Win32_DeviceChangeEvent WHERE EventType = 2");
            watcherAttach.Start();

            // Add USB unplugged event watching
            watcherRemove = new ManagementEventWatcher();
            //var queryRemove = new WqlEventQuery("SELECT * FROM Win32_DeviceChangeEvent WHERE EventType = 3");
            watcherRemove.EventArrived += new EventArrivedEventHandler(watcher_EventRemoved);
            watcherRemove.Query = new WqlEventQuery("SELECT * FROM Win32_DeviceChangeEvent WHERE EventType = 3");
            watcherRemove.Start();
        }

        /// <summary>
        /// Used to dispose of the USB device watchers when the USBControl class is disposed of.
        /// </summary>
        public void Dispose()
        {
            watcherAttach.Stop();
            watcherRemove.Stop();
            //Thread.Sleep(1000);
            watcherAttach.Dispose();
            watcherRemove.Dispose();
            //Thread.Sleep(1000);
        }

        void watcher_EventArrived(object sender, EventArrivedEventArgs e)
        {
            Debug.WriteLine("watcher_EventArrived");
        }

        void watcher_EventRemoved(object sender, EventArrivedEventArgs e)
        {
            Debug.WriteLine("watcher_EventRemoved");
        }

        ~USBControl()
        {
            this.Dispose();
        }


    }

アプリケーションを閉じるときに、必ず Dispose() メソッドを呼び出す必要があります。そうしないと、実行時に閉じるときに COM オブジェクト エラーが発生します。

お勧めします リブUSBドットネット, 私が2年間使っている図書館です。USB デバイスを操作する必要がある場合 (リクエストの送信、応答の処理)、このライブラリが私が見つけた最良のソリューションでした。

長所:

  • 同期モードまたは非同期モードで作業するために必要なすべてのメソッドが含まれています。
  • 提供されるソースコード
  • すぐに使い始めるのに十分なサンプル。

短所:

  • ドキュメントが貧弱です (オープンソース プロジェクトではよくある問題です)。基本的に、メソッドの一般的な説明は CHM ヘルプ ファイルで見つけることができます。それだけです。しかし、それでもコーディングには提供されたサンプルとソースコードで十分だと思います。時々、奇妙な動作を見て、なぜこのように実装されたのか知りたいのですが、ヒントさえ得られません...
  • もうサポートされていないようです。最終バージョンは 2010 年 10 月に発行されました。そして、時には答えを得るのが難しいこともあります。

ここには、C# で動作する SharpUSBLib ライブラリと HID ドライバーを取得するためのチュートリアルがあります。

http://www.developerfusion.com/article/84338/making-usb-c-friend/

汎用ツールキットがあります ウィンドライバー #.NET もサポートするユーザー モードでの USB ドライバーの作成用

あなたが持っている場合 ナショナル・インスツルメンツ PC 上のソフトウェアを使用して USB ドライバーを作成できます。 「NI-VISAドライバウィザード」.

USB ドライバーを作成する手順: http://www.ni.com/tutorial/4478/en/

ドライバーを作成すると、任意の USB デバイスにバイトを書き込みおよび読み取りできるようになります。

Windows のデバイス マネージャーでドライバーが表示されていることを確認します。

enter image description here

C# コード:

    using NationalInstruments.VisaNS;

    #region UsbRaw
    /// <summary>
    /// Class to communicate with USB Devices using the UsbRaw Class of National Instruments
    /// </summary>
    public class UsbRaw
    {
        private NationalInstruments.VisaNS.UsbRaw usbRaw;
        private List<byte> DataReceived = new List<byte>();

        /// <summary>
        /// Initialize the USB Device to interact with
        /// </summary>
        /// <param name="ResourseName">In this format: "USB0::0x1448::0x8CA0::NI-VISA-30004::RAW".  Use the NI-VISA Driver Wizard from Start»All Programs»National Instruments»VISA»Driver Wizard to create the USB Driver for the device you need to talk to.</param>
        public UsbRaw(string ResourseName)
        {
            usbRaw = new NationalInstruments.VisaNS.UsbRaw(ResourseName, AccessModes.NoLock, 10000, false);
            usbRaw.UsbInterrupt += new UsbRawInterruptEventHandler(OnUSBInterrupt);
            usbRaw.EnableEvent(UsbRawEventType.UsbInterrupt, EventMechanism.Handler);
        }

        /// <summary>
        /// Clears a USB Device from any previous commands
        /// </summary>
        public void Clear()
        {
            usbRaw.Clear();
        }

        /// <summary>
        /// Writes Bytes to the USB Device
        /// </summary>
        /// <param name="EndPoint">USB Bulk Out Pipe attribute to send the data to.  For example: If you see on the Bus Hound sniffer tool that data is coming out from something like 28.4 (Device column), this means that the USB is using Endpoint 4 (Number after the dot)</param>
        /// <param name="BytesToSend">Data to send to the USB device</param>
        public void Write(short EndPoint, byte[] BytesToSend)
        {
            usbRaw.BulkOutPipe = EndPoint;
            usbRaw.Write(BytesToSend);       // Write to USB
        }

        /// <summary>
        /// Reads bytes from a USB Device
        /// </summary>
        /// <returns>Bytes Read</returns>
        public byte[] Read()
        {
            usbRaw.ReadByteArray();     // This fires the UsbRawInterruptEventHandler                

            byte[] rxBytes = DataReceived.ToArray();      // Collects the data received

            return rxBytes;
        }

        /// <summary>
        /// This is used to get the data received by the USB device
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void OnUSBInterrupt(object sender, UsbRawInterruptEventArgs e)
        {
            try
            {
                DataReceived.Clear();     // Clear previous data received
                DataReceived.AddRange(e.DataBuffer);                    
            }
            catch (Exception exp)
            {
                string errorMsg = "Error: " + exp.Message;
                DataReceived.AddRange(ASCIIEncoding.ASCII.GetBytes(errorMsg));
            }
        }

        /// <summary>
        /// Use this function to clean up the UsbRaw class
        /// </summary>
        public void Dispose()
        {
            usbRaw.DisableEvent(UsbRawEventType.UsbInterrupt, EventMechanism.Handler);

            if (usbRaw != null)
            {
                usbRaw.Dispose();
            }              
        }

    }
    #endregion UsbRaw

使用法：

UsbRaw usbRaw = new UsbRaw("USB0::0x1448::0x8CA0::NI-VISA-30004::RAW");

byte[] sendData = new byte[] { 0x53, 0x4c, 0x56 };
usbRaw.Write(4, sendData);      // Write bytes to the USB Device
byte[] readData = usbRaw.Read();   // Read bytes from the USB Device

usbRaw.Dispose();

これが誰かの役に立てば幸いです。

USB デバイスは通常、次の 2 つのカテゴリに分類されます。隠し、USB。USB デバイスは Hid デバイスである場合とそうでない場合があり、その逆も同様です。通常、HID は直接 USB よりも少し作業が簡単です。プラットフォームが異なれば、USB と Hid の両方を処理するための API も異なります。

UWP のドキュメントは次のとおりです。

USB：https://docs.microsoft.com/en-us/windows-hardware/drivers/usbcon/how-to-connect-to-a-usb-device--uwp-app-

非表示:https://docs.microsoft.com/en-us/uwp/api/windows.devices.humaninterfacedevice

Android のドキュメントは次のとおりです。https://developer.xamarin.com/api/namespace/Android.Hardware.Usb/

ここでは、生の Windows API レベルで USB/Hid を処理するための 2 つのクラスを示します。

https://github.com/MelbourneDeveloper/Device.Net/blob/master/src/Hid.Net/Windows/HidAPICalls.cs

public static class HidAPICalls 
{
    #region Constants
    private const int DigcfDeviceinterface = 16;
    private const int DigcfPresent = 2;
    private const uint FileShareRead = 1;
    private const uint FileShareWrite = 2;
    private const uint GenericRead = 2147483648;
    private const uint GenericWrite = 1073741824;
    private const uint OpenExisting = 3;
    private const int HIDP_STATUS_SUCCESS = 0x110000;
    private const int HIDP_STATUS_INVALID_PREPARSED_DATA = -0x3FEF0000;
    #endregion

    #region API Calls

    [DllImport("hid.dll", SetLastError = true)]
    private static extern bool HidD_GetPreparsedData(SafeFileHandle hidDeviceObject, out IntPtr pointerToPreparsedData);

    [DllImport("hid.dll", SetLastError = true, CallingConvention = CallingConvention.StdCall)]
    private static extern bool HidD_GetManufacturerString(SafeFileHandle hidDeviceObject, IntPtr pointerToBuffer, uint bufferLength);

    [DllImport("hid.dll", SetLastError = true, CallingConvention = CallingConvention.StdCall)]
    private static extern bool HidD_GetProductString(SafeFileHandle hidDeviceObject, IntPtr pointerToBuffer, uint bufferLength);

    [DllImport("hid.dll", SetLastError = true, CallingConvention = CallingConvention.StdCall)]
    private static extern bool HidD_GetSerialNumberString(SafeFileHandle hidDeviceObject, IntPtr pointerToBuffer, uint bufferLength);

    [DllImport("hid.dll", SetLastError = true)]
    private static extern int HidP_GetCaps(IntPtr pointerToPreparsedData, out HidCollectionCapabilities hidCollectionCapabilities);

    [DllImport("hid.dll", SetLastError = true)]
    private static extern bool HidD_GetAttributes(SafeFileHandle hidDeviceObject, out HidAttributes attributes);

    [DllImport("hid.dll", SetLastError = true)]
    private static extern bool HidD_FreePreparsedData(ref IntPtr pointerToPreparsedData);

    [DllImport("hid.dll", SetLastError = true)]
    private static extern void HidD_GetHidGuid(ref Guid hidGuid);

    private delegate bool GetString(SafeFileHandle hidDeviceObject, IntPtr pointerToBuffer, uint bufferLength);

    #endregion

    #region Helper Methods

    #region Public Methods
    public static HidAttributes GetHidAttributes(SafeFileHandle safeFileHandle)
    {
        var isSuccess = HidD_GetAttributes(safeFileHandle, out var hidAttributes);
        WindowsDeviceBase.HandleError(isSuccess, "Could not get Hid Attributes");
        return hidAttributes;
    }

    public static HidCollectionCapabilities GetHidCapabilities(SafeFileHandle readSafeFileHandle)
    {
        var isSuccess = HidD_GetPreparsedData(readSafeFileHandle, out var pointerToPreParsedData);
        WindowsDeviceBase.HandleError(isSuccess, "Could not get pre parsed data");

        var result = HidP_GetCaps(pointerToPreParsedData, out var hidCollectionCapabilities);
        if (result != HIDP_STATUS_SUCCESS)
        {
            throw new Exception($"Could not get Hid capabilities. Return code: {result}");
        }

        isSuccess = HidD_FreePreparsedData(ref pointerToPreParsedData);
        WindowsDeviceBase.HandleError(isSuccess, "Could not release handle for getting Hid capabilities");

        return hidCollectionCapabilities;
    }

    public static string GetManufacturer(SafeFileHandle safeFileHandle)
    {
        return GetHidString(safeFileHandle, HidD_GetManufacturerString);
    }

    public static string GetProduct(SafeFileHandle safeFileHandle)
    {
        return GetHidString(safeFileHandle, HidD_GetProductString);
    }

    public static string GetSerialNumber(SafeFileHandle safeFileHandle)
    {
        return GetHidString(safeFileHandle, HidD_GetSerialNumberString);
    }
    #endregion

    #region Private Static Methods
    private static string GetHidString(SafeFileHandle safeFileHandle, GetString getString)
    {
        var pointerToBuffer = Marshal.AllocHGlobal(126);
        var isSuccess = getString(safeFileHandle, pointerToBuffer, 126);
        Marshal.FreeHGlobal(pointerToBuffer);
        WindowsDeviceBase.HandleError(isSuccess, "Could not get Hid string");
        return Marshal.PtrToStringUni(pointerToBuffer);     
    }
    #endregion

    #endregion

}

https://github.com/MelbourneDeveloper/Device.Net/blob/master/src/Usb.Net/Windows/WinUsbApiCalls.cs

public static partial class WinUsbApiCalls
{
    #region Constants
    public const int EnglishLanguageID = 1033;
    public const uint DEVICE_SPEED = 1;
    public const byte USB_ENDPOINT_DIRECTION_MASK = 0X80;
    public const int WritePipeId = 0x80;

    /// <summary>
    /// Not sure where this constant is defined...
    /// </summary>
    public const int DEFAULT_DESCRIPTOR_TYPE = 0x01;
    public const int USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE = 0x03;
    #endregion

    #region API Calls
    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true)]
    public static extern bool WinUsb_ControlTransfer(IntPtr InterfaceHandle, WINUSB_SETUP_PACKET SetupPacket, byte[] Buffer, uint BufferLength, ref uint LengthTransferred, IntPtr Overlapped);

    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true, CharSet = CharSet.Auto)]
    public static extern bool WinUsb_GetAssociatedInterface(SafeFileHandle InterfaceHandle, byte AssociatedInterfaceIndex, out SafeFileHandle AssociatedInterfaceHandle);

    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true)]
    public static extern bool WinUsb_GetDescriptor(SafeFileHandle InterfaceHandle, byte DescriptorType, byte Index, ushort LanguageID, out USB_DEVICE_DESCRIPTOR deviceDesc, uint BufferLength, out uint LengthTransfered);

    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true)]
    public static extern bool WinUsb_GetDescriptor(SafeFileHandle InterfaceHandle, byte DescriptorType, byte Index, UInt16 LanguageID, byte[] Buffer, UInt32 BufferLength, out UInt32 LengthTransfered);

    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true)]
    public static extern bool WinUsb_Free(SafeFileHandle InterfaceHandle);

    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true)]
    public static extern bool WinUsb_Initialize(SafeFileHandle DeviceHandle, out SafeFileHandle InterfaceHandle);

    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true)]
    public static extern bool WinUsb_QueryDeviceInformation(IntPtr InterfaceHandle, uint InformationType, ref uint BufferLength, ref byte Buffer);

    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true)]
    public static extern bool WinUsb_QueryInterfaceSettings(SafeFileHandle InterfaceHandle, byte AlternateInterfaceNumber, out USB_INTERFACE_DESCRIPTOR UsbAltInterfaceDescriptor);

    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true)]
    public static extern bool WinUsb_QueryPipe(SafeFileHandle InterfaceHandle, byte AlternateInterfaceNumber, byte PipeIndex, out WINUSB_PIPE_INFORMATION PipeInformation);

    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true)]
    public static extern bool WinUsb_ReadPipe(SafeFileHandle InterfaceHandle, byte PipeID, byte[] Buffer, uint BufferLength, out uint LengthTransferred, IntPtr Overlapped);

    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true)]
    public static extern bool WinUsb_SetPipePolicy(IntPtr InterfaceHandle, byte PipeID, uint PolicyType, uint ValueLength, ref uint Value);

    [DllImport("winusb.dll", SetLastError = true)]
    public static extern bool WinUsb_WritePipe(SafeFileHandle InterfaceHandle, byte PipeID, byte[] Buffer, uint BufferLength, out uint LengthTransferred, IntPtr Overlapped);
    #endregion

    #region Public Methods
    public static string GetDescriptor(SafeFileHandle defaultInterfaceHandle, byte index, string errorMessage)
    {
        var buffer = new byte[256];
        var isSuccess = WinUsb_GetDescriptor(defaultInterfaceHandle, USB_STRING_DESCRIPTOR_TYPE, index, EnglishLanguageID, buffer, (uint)buffer.Length, out var transfered);
        WindowsDeviceBase.HandleError(isSuccess, errorMessage);
        var descriptor = new string(Encoding.Unicode.GetChars(buffer, 2, (int)transfered));
        return descriptor.Substring(0, descriptor.Length - 1);
    }
    #endregion
}

これらのソリューションのいずれかを使用する場合は、一定の間隔でデバイスをポーリングするか、API のネイティブ デバイス リスニング クラスの 1 つを使用する必要があります。ただし、このライブラリは、接続と切断を簡単に検出できるように、すべてのプラットフォームで Hid と USB にレイヤーを配置します。 https://github.com/MelbourneDeveloper/Device.Net/wiki/Device-Listener 。使用方法は次のとおりです。

internal class TrezorExample : IDisposable
{
    #region Fields
    //Define the types of devices to search for. This particular device can be connected to via USB, or Hid
    private readonly List<FilterDeviceDefinition> _DeviceDefinitions = new List<FilterDeviceDefinition>
    {
        new FilterDeviceDefinition{ DeviceType= DeviceType.Hid, VendorId= 0x534C, ProductId=0x0001, Label="Trezor One Firmware 1.6.x", UsagePage=65280 },
        new FilterDeviceDefinition{ DeviceType= DeviceType.Usb, VendorId= 0x534C, ProductId=0x0001, Label="Trezor One Firmware 1.6.x (Android Only)" },
        new FilterDeviceDefinition{ DeviceType= DeviceType.Usb, VendorId= 0x1209, ProductId=0x53C1, Label="Trezor One Firmware 1.7.x" },
        new FilterDeviceDefinition{ DeviceType= DeviceType.Usb, VendorId= 0x1209, ProductId=0x53C0, Label="Model T" }
    };
    #endregion

    #region Events
    public event EventHandler TrezorInitialized;
    public event EventHandler TrezorDisconnected;
    #endregion

    #region Public Properties
    public IDevice TrezorDevice { get; private set; }
    public DeviceListener DeviceListener { get; private set; }
    #endregion

    #region Event Handlers
    private void DevicePoller_DeviceInitialized(object sender, DeviceEventArgs e)
    {
        TrezorDevice = e.Device;
        TrezorInitialized?.Invoke(this, new EventArgs());
    }

    private void DevicePoller_DeviceDisconnected(object sender, DeviceEventArgs e)
    {
        TrezorDevice = null;
        TrezorDisconnected?.Invoke(this, new EventArgs());
    }
    #endregion

    #region Public Methods
    public void StartListening()
    {
        TrezorDevice?.Dispose();
        DeviceListener = new DeviceListener(_DeviceDefinitions, 3000);
        DeviceListener.DeviceDisconnected += DevicePoller_DeviceDisconnected;
        DeviceListener.DeviceInitialized += DevicePoller_DeviceInitialized;
    }

    public async Task InitializeTrezorAsync()
    {
        //Get the first available device and connect to it
        var devices = await DeviceManager.Current.GetDevices(_DeviceDefinitions);
        TrezorDevice = devices.FirstOrDefault();
        await TrezorDevice.InitializeAsync();
    }

    public async Task<byte[]> WriteAndReadFromDeviceAsync()
    {
        //Create a buffer with 3 bytes (initialize)
        var writeBuffer = new byte[64];
        writeBuffer[0] = 0x3f;
        writeBuffer[1] = 0x23;
        writeBuffer[2] = 0x23;

        //Write the data to the device
        return await TrezorDevice.WriteAndReadAsync(writeBuffer);
    }

    public void Dispose()
    {
        TrezorDevice?.Dispose();
    }
    #endregion
}

ほとんどの USB チップセットにはドライバーが付属しています。 シリコンラボ が 1 つあります。

へのインターフェースを入手しました 小さな 非常にうまく機能し、使用しています この記事

これらの提案をいくつか試してみましたが、うまくいきませんでした。結局、Java を使用して実用的なソリューションを作成しました。 hid4java 図書館。コンソール アプリとして、次を使用して C# からシェルアウトできます。 Process.Start(), 、パラメータを渡したり、応答を読み取ったりします。これにより、基本的な HID I/O が提供されますが、接続/切断イベントはありません。そのためには、デーモン/サービスとして実行し、名前付きパイプまたはその他のサーバー/クライアント トランスポートを使用するように書き直す必要があります。現時点では、hi4java ライブラリが「正常に動作する」ため、この作業を完了するには十分です。

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