Trabalhando com dispositivos USB em .NET

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

  •  09-06-2019
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Pergunta

Usando .Net (C#), como você pode trabalhar com dispositivos USB?

Como você pode detectar eventos USB (conexões/desconexões) e como você se comunica com dispositivos (leitura/gravação).

Existe uma solução nativa .Net para fazer isso?

Foi útil?

Solução

Não há nativo (por exemplo, bibliotecas do sistema) solução para isso.Essa é a razão pela qual SharpUSBLib existe como mencionado por moobaa.

Se você deseja criar seu próprio manipulador para dispositivos USB, você pode conferir o Classe SerialPort de System.IO.Ports.

Outras dicas

Eu tentei usar SharpUSBLib e estragou meu computador (precisava de uma restauração do sistema).Aconteceu com um colega de trabalho no mesmo projeto também.

Encontrei uma alternativa no LibUSBDotNet: http://sourceforge.net/projects/libusbdotnetAinda não usei muito, mas parece bom e atualizado recentemente (ao contrário do Sharp).

EDITAR:Em meados de fevereiro de 2017, o LibUSBDotNet foi atualizado há cerca de 2 semanas.Enquanto isso, o SharpUSBLib não é atualizado desde 2004.

Usei o seguinte código para detectar quando dispositivos USB foram conectados e desconectados do meu computador:

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();
        }


    }

Você deve chamar o método Dispose() ao fechar seu aplicativo.Caso contrário, você receberá um erro de objeto COM em tempo de execução ao fechar.

eu recomendaria LibUSBDotNet, a biblioteca que uso há 2 anos.Se você precisa trabalhar com um dispositivo USB (enviar solicitações, processar respostas), esta biblioteca foi a melhor solução que encontrei.

Prós:

  • Possui todos os métodos necessários para trabalhar no modo sincronizado ou assíncrono.
  • Código fonte fornecido
  • Amostras suficientes para começar a usá-lo imediatamente.

Contras:

  • Documentação deficiente (é um problema comum em projetos de código aberto).Basicamente, você pode encontrar apenas descrições comuns de métodos no arquivo de ajuda do CHM e pronto.Mas ainda acho que os exemplos fornecidos e o código-fonte são suficientes para a codificação.Às vezes vejo um comportamento estranho e quero saber por que foi implementado dessa forma e não consigo nem uma dica...
  • Parece mais sem suporte.A última versão foi lançada em outubro de 2010.E às vezes é difícil obter respostas.

Há um tutorial sobre como fazer a biblioteca SharpUSBLib e os drivers HID funcionarem com C# aqui:

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

Existe um kit de ferramentas genérico WinDriver para escrever drivers USB em modo de usuário que também suportam #.NET

Se você tem Instrumentos Nacionais software em seu PC, você pode criar um driver USB usando seu "Assistente de driver NI-VISA".

Etapas para criar o driver USB: http://www.ni.com/tutorial/4478/en/

Depois de criar o driver, você poderá gravar e ler bytes em qualquer dispositivo USB.

Certifique-se de que o driver seja visto pelo Windows no Gerenciador de dispositivos:

enter image description here

Código C#:

    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

Uso:

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();

Espero que isso ajude alguém.

Os dispositivos USB geralmente se enquadram em duas categorias:Escondido e USB.Um dispositivo USB pode ou não ser um dispositivo Hid e vice-versa.O Hid geralmente é um pouco mais fácil de trabalhar do que o USB direto.Diferentes plataformas possuem APIs diferentes para lidar com USB e Hid.

Aqui está a documentação para UWP:

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

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

Aqui está a documentação para Android:https://developer.xamarin.com/api/namespace/Android.Hardware.Usb/

Aqui estão duas classes para lidar com USB/Hid no nível bruto da API do Windows:

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
}

Com qualquer uma dessas soluções, você precisará pesquisar o dispositivo em um intervalo ou usar uma das classes de escuta de dispositivo nativas da API.No entanto, esta biblioteca coloca uma camada entre Hid e USB em todas as plataformas para que você possa detectar conexões e desconexões facilmente: https://github.com/MelbourneDeveloper/Device.Net/wiki/Device-Listener .É assim que você o usaria:

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
}

A maioria dos chipsets USB vem com drivers. Laboratórios de Silício tem um.

Eu consegui uma interface para um Adolescente funcionando muito bem, usando Este artigo

Tentei várias dessas sugestões sem sorte.Acabei escrevendo uma solução funcional usando Java e o hid4java biblioteca.Como um aplicativo de console, posso desembolsar em C# usando Process.Start(), passando parâmetros e também lendo respostas.Isso fornece E/S HID básica, mas sem eventos de conexão/desconexão.Para isso eu precisaria reescrevê-lo para rodar como um daemon/serviço e usar pipes nomeados ou algum outro transporte servidor/cliente.Por enquanto, é o suficiente para fazer o trabalho já que a biblioteca hi4java "simplesmente funciona".

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