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Trabajando con dispositivos USB en .NET

Usando .Net (C #), ¿cómo puede trabajar con dispositivos USB?

¿Cómo puede detectar eventos USB (conexiones/desconexiones) y cómo comunicarse con los dispositivos (lectura/escritura)?.

¿Existe una solución .Net nativa para hacer esto?

43
David Thibault

No hay una solución nativa (por ejemplo, bibliotecas del sistema) para esto. Esa es la razón por la cual SharpUSBLib existe según lo mencionado por moobaa .

Si desea implementar su propio controlador para dispositivos USB, puede consultar el clase SerialPort de System.IO.Ports .

21
Jon Limjap

Intenté usar SharpUSBLib y arruinó mi computadora (necesitaba una restauración del sistema). Le pasó a un compañero de trabajo en el mismo proyecto también.

He encontrado una alternativa en LibUSBDotNet: http://sourceforge.net/projects/libusbdotnet No la he usado mucho todavía, pero parece buena y actualizada recientemente (a diferencia de Sharp).

EDITAR: A mediados de febrero de 2017, LibUSBDotNet se actualizó hace aproximadamente 2 semanas. Mientras tanto, SharpUSBLib no se ha actualizado desde 2004.

26
Sofox

Utilicé el siguiente código para detectar cuándo los dispositivos USB se conectaron y desconectaron de mi computadora:

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();
        }


    }

Debe asegurarse de llamar al método Dispose () al cerrar su aplicación. De lo contrario, recibirá un error de objeto COM en tiempo de ejecución al cerrar.

12
Syn
11
moobaa

Recomiendo LibUSBDotNet , la biblioteca que he estado usando durante 2 años. Si tiene que trabajar con un dispositivo USB (enviar solicitudes, procesar respuestas), esta biblioteca fue la mejor solución que pude encontrar.

Pros:

  • Tiene todos los métodos que necesita para trabajar en modo sincronizado o asíncrono.
  • Código fuente proporcionado
  • Suficientes muestras para comenzar a usarlo de inmediato.

Contras:

  • Mala documentación (es un problema común para proyectos de código abierto). Básicamente, puede encontrar una descripción común de los métodos en el archivo de ayuda de CHM y listo. Pero todavía encuentro muestras proporcionadas y el código fuente es suficiente para la codificación. Solo que a veces veo un comportamiento extraño y quiero saber por qué se implementó de esta manera y no puedo obtener ni una pista ...
  • Parece no admitido más. La última versión se publicó en octubre de 2010. Y a veces es difícil obtener respuestas.
4
Alex Klaus

Los dispositivos USB generalmente se dividen en dos categorías: Hid y USB. Un dispositivo USB puede o no ser un dispositivo Hid y viceversa. Hid es generalmente un poco más fácil de trabajar que el USB directo. Las diferentes plataformas tienen diferentes API para manejar tanto USB como Hid.

Aquí hay documentación para UWP:

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

Hid: https://docs.Microsoft.com/en-us/uwp/api/windows.devices.humaninterfacedevice

Aquí está la documentación para Android: https://developer.xamarin.com/api/namespace/Android.Hardware.Usb/

Aquí hay dos clases para tratar con USB/Hid en el nivel de API de Windows sin procesar:

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
}

Con cualquiera de estas soluciones, deberá sondear el dispositivo en un intervalo o utilizar una de las clases de escucha de dispositivos nativos de la API. Sin embargo, esta biblioteca coloca una capa a través de Hid y USB en todas las plataformas para que pueda detectar conexiones y desconexiones fácilmente: https://github.com/MelbourneDeveloper/Device.Net/wiki/Device-Listener =. Así es como lo usarías:

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
}
2

Aquí hay un tutorial sobre cómo hacer que la biblioteca SharpUSBLib y los controladores HID funcionen con C #:

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

2
James Crowley

Si tiene software de National Instruments en su PC, puede crear un controlador USB utilizando su "Asistente de controlador NI-VISA" =.

Pasos para crear el controlador USB: http://www.ni.com/tutorial/4478/en/

Una vez que haya creado el controlador, podrá escribir y leer bytes en cualquier dispositivo USB.

Asegúrese de que Windows vea el controlador en el Administrador 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 esto ayude a alguien.

1
Pabinator

Hay un kit de herramientas genérico WinDriver para escribir controladores USB en modo de usuario que también admiten # .NET

1
Ilya

Probé varias de estas sugerencias sin suerte. Terminé escribiendo una solución de trabajo usando Java y la biblioteca hid4Java . Como aplicación de consola puedo usar Shell desde C # usando Process.Start() , pasando parámetros así como leyendo respuestas. Esto proporciona E/S HID básicas pero sin eventos de conexión/desconexión. Para eso necesitaría reescribirlo para ejecutarlo como un demonio/servicio y usar canalizaciones con nombre o algún otro transporte de servidor/cliente Por ahora, es suficiente para hacer el trabajo ya que la biblioteca hi4Java "simplemente funciona".

0
Mike Lowery

Obtuve una interfaz para Teensy funcionando bastante bien, usando este artículo

0
Brad Bruce

La mayoría de los chipsets USB vienen con controladores. Silicon Labs tiene uno.

0
Nick