Работа с USB-устройствами в .NET

Question

Используя .Net (C #), как вы можете работать с USB-устройствами?

Как вы можете обнаружить события USB (соединения / разъединения) и как вы общаетесь с устройствами (чтение / запись).

Есть ли собственное решение .Net для этого?

Answer 1

Я попытался использовать SharpUSBLib, и он испортил мой компьютер (требуется восстановление системы). С коллегой по тому же проекту тоже.

Я нашел альтернативу в LibUSBDotNet: http://sourceforge.net/projects/libusbdotnet Пока еще не пользовался им, но, кажется, хорошо и недавно обновился (в отличие от Sharp).

РЕДАКТИРОВАТЬ: По состоянию на середину февраля 2017 года, LibUSBDotNet был обновлен около 2 недель назад. Между тем SharpUSBLib не обновлялся с 2004 года.

Answer 2

Не существует нативного (например, системных библиотек) решения для этого. Это причина, по которой SharpUSBLib существует, как указано moobaa .

Если вы хотите создать свой собственный обработчик для USB-устройств, вы можете проверить класс SerialPort System.IO.Ports .

Answer 3

Я использовал следующий код для определения, когда USB-устройства были подключены и отключены от моего компьютера:

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();
        }


    }

Вы должны убедиться, что вызываете метод Dispose () при закрытии приложения. В противном случае вы получите ошибку COM-объекта во время выполнения при закрытии.

Answer 4

Библиотека USB #usblib для .NET

Answer 5

Я бы порекомендовал LibUSBDotNet , библиотеку, которой я пользуюсь уже 2 года. Если вам нужно работать с USB-устройством (отправлять запросы, обрабатывать ответы), эта библиотека была лучшим решением, которое я мог найти.

Плюсы:

• Имеет все методы, необходимые для работы в режиме синхронизации или асинхронности.
• Исходный код предоставлен
• Достаточно образцов, чтобы сразу начать его использовать.

Минусы:

• Плохая документация (это общая проблема для проектов с открытым исходным кодом). По сути, вы можете найти просто общее описание методов в файле справки CHM и все. Но я все еще нахожу предоставленные образцы и исходного кода достаточно для кодирования. Просто иногда я вижу странное поведение и хочу знать, почему оно было реализовано таким образом, и не могу получить даже намека ...
• Кажется, больше не поддерживается. Последняя версия была выпущена в октябре 2010 года. И иногда трудно получить ответы.

Answer 6

Учебное пособие по настройке библиотеки SharpUSBLib и драйверов HID для работы с C # здесь:

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

Answer 7

USB-устройства обычно подразделяются на две категории: Hid и USB. Устройство USB может быть или не быть устройством Hid, и наоборот. Спрятать обычно немного легче, чем прямой USB. Разные платформы имеют разные API для работы с USB и Hid.

Вот документация для UWP:

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

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

Вот документация для Android: https://developer.xamarin.com/api/namespace/Android.Hardware.Usb/

Вот два класса для работы с USB / Hid на уровне API 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
}

В любом из этих решений вам нужно будет либо опросить устройство с определенным интервалом, либо использовать один из собственных классов прослушивания устройства API. Тем не менее, эта библиотека размещает слой через Hid и USB на всех платформах, чтобы вы могли легко обнаруживать соединения и разъединения: https://github.com/MelbourneDeveloper/Device.Net/wiki/Device-Listener. Вот как вы бы это использовали:

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
}

Answer 8

Если на вашем ПК установлено программное обеспечение National Instruments , вы можете создать драйвер USB с помощью "NI-VISA Driver Wizard" .

Шаги для создания драйвера USB: http://www.ni.com/tutorial/4478/en/

После создания драйвера вы сможете записывать и считывать байты на любое USB-устройство.

Убедитесь, что драйвер отображается в Windows в диспетчере устройств:

C # Код:

    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

Использование:

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();

Надеюсь, это кому-нибудь поможет.

Answer 9

Существует универсальный инструментарий WinDriver для написания USB-драйверов в пользовательском режиме, который также поддерживает # .NET

Answer 10

Я попробовал несколько из этих предложений без удачи. В итоге я написал рабочее решение с использованием Java и библиотеки hid4java . Как консольное приложение, я могу выложить его из C #, используя Process.Start(), передавая параметры и читая ответы. Это обеспечивает базовый ввод-вывод HID, но без событий подключения / отключения. Для этого мне нужно переписать его, чтобы он работал как демон / служба и использовал именованные каналы или какой-либо другой сервер / клиентский транспорт. На данный момент достаточно выполнить работу, поскольку библиотека hi4java «просто работает».