如何用c语言读写usb

如何用C语言读写USB

使用C语言读写USB设备的核心步骤包括：识别设备、打开设备、读写数据、关闭设备。 在这其中，识别设备 是关键的第一步，因为如果设备不能被正确识别和打开，后续的读写操作将无法进行。下面我们将详细展开描述。

一、识别设备

在使用C语言读写USB设备之前，首先需要识别设备。识别设备的过程包括获取设备的基本信息，如设备ID、厂商ID等。这些信息通常可以通过系统提供的API或工具获取。

1. 使用libusb库

libusb是一个用于在用户空间访问USB设备的开源库。它可以跨平台使用，支持Linux、Windows和macOS等多个操作系统。以下是使用libusb库识别USB设备的步骤：

安装libusb库：在不同的操作系统下，安装libusb库的方法有所不同。以下是一些常见的安装命令：
- 在Ubuntu上： sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev
- 在macOS上： brew install libusb
- 在Windows上：可以从libusb的官方网站下载预编译的库文件。
编写代码识别设备：下面是一个简单的示例代码，演示如何使用libusb库识别连接到计算机的USB设备。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <libusb-1.0/libusb.h>
int main() {
    libusb_device devs;
    libusb_context *ctx = NULL;
    int r;
    ssize_t cnt;
    r = libusb_init(&ctx);
    if (r < 0) {
        fprintf(stderr, "Init Errorn");
        return 1;
    }
    cnt = libusb_get_device_list(ctx, &devs);
    if (cnt < 0) {
        fprintf(stderr, "Get Device Errorn");
        return 1;
    }
    printf("%ld Devices in list.n", cnt);
    libusb_free_device_list(devs, 1);
    libusb_exit(ctx);
    return 0;
}

在上述代码中，libusb_init初始化libusb库，libusb_get_device_list获取连接到计算机的所有USB设备，最后libusb_free_device_list释放设备列表。

二、打开设备

识别到设备后，需要打开设备进行进一步操作。使用libusb库可以方便地打开指定的设备。

1. 获取设备句柄

为了打开设备，需要获取设备的句柄。以下是一个示例代码，演示如何使用libusb库打开设备。

libusb_device_handle *handle;
handle = libusb_open_device_with_vid_pid(ctx, VENDOR_ID, PRODUCT_ID);
if (handle == NULL) {
    fprintf(stderr, "Cannot open devicen");
    return 1;
}

在上述代码中，libusb_open_device_with_vid_pid使用设备的厂商ID（VENDOR_ID）和产品ID（PRODUCT_ID）打开设备，并返回设备句柄。

三、读写数据

打开设备后，可以进行读写数据操作。通常情况下，USB设备通过端点（Endpoint）进行数据传输。端点可以是输入端点（IN Endpoint）或输出端点（OUT Endpoint）。

1. 读取数据

以下是一个示例代码，演示如何使用libusb库从设备读取数据。

unsigned char data[64];
int actual_length;
int r = libusb_bulk_transfer(handle, LIBUSB_ENDPOINT_IN | 1, data, sizeof(data), &actual_length, 0);
if (r == 0 && actual_length > 0) {
    printf("Read %d bytes: %sn", actual_length, data);
} else {
    fprintf(stderr, "Read Errorn");
}

在上述代码中，libusb_bulk_transfer用于执行批量传输（Bulk Transfer），从设备读取数据。LIBUSB_ENDPOINT_IN | 1表示读取数据，data是用于存储读取到的数据的缓冲区，actual_length是实际读取到的数据长度。

2. 写入数据

以下是一个示例代码，演示如何使用libusb库向设备写入数据。

unsigned char data[] = "Hello, USB!";
int actual_length;
int r = libusb_bulk_transfer(handle, LIBUSB_ENDPOINT_OUT | 1, data, sizeof(data), &actual_length, 0);
if (r == 0) {
    printf("Wrote %d bytesn", actual_length);
} else {
    fprintf(stderr, "Write Errorn");
}

在上述代码中，libusb_bulk_transfer用于执行批量传输，向设备写入数据。LIBUSB_ENDPOINT_OUT | 1表示写入数据，data是要写入的数据，actual_length是实际写入的数据长度。

四、关闭设备

完成读写操作后，需要关闭设备并释放相关资源。

1. 关闭设备句柄

使用libusb库关闭设备句柄非常简单，只需调用libusb_close函数。

libusb_close(handle);
libusb_exit(ctx);

在上述代码中，libusb_close关闭设备句柄，libusb_exit释放libusb库的资源。

五、错误处理

在实际应用中，处理错误是非常重要的。使用libusb库时，可以通过返回值判断函数调用是否成功。

1. 返回值判断

libusb库中的大多数函数返回一个整数值，表示函数的执行结果。返回值为0表示成功，负值表示错误。

if (r < 0) {
    fprintf(stderr, "Error: %sn", libusb_strerror(r));
}

在上述代码中，libusb_strerror函数将错误码转换为可读的错误信息。

六、跨平台兼容性

libusb库的一个重要优点是其跨平台兼容性。无论是在Linux、Windows还是macOS上，使用libusb库编写的代码都可以方便地移植。

1. 安装和编译

在不同操作系统上安装libusb库的方法有所不同，但编译和链接代码的过程基本相同。

Linux：使用gcc编译代码，并链接libusb库。
```
gcc -o usb_example usb_example.c -lusb-1.0
```
Windows：使用MinGW或MSVC编译代码，并链接libusb库。
```
gcc -o usb_example.exe usb_example.c -lusb-1.0
```
macOS：使用gcc编译代码，并链接libusb库。
```
gcc -o usb_example usb_example.c -lusb-1.0
```

七、实际应用场景

C语言读写USB设备在许多实际应用场景中有广泛的应用。以下是一些常见的应用场景：

1. 数据采集

在工业控制、科学研究等领域，USB设备常用于数据采集。通过C语言编写程序，可以实时读取传感器的数据，并进行处理和分析。

2. 存储设备

USB存储设备（如U盘、外部硬盘）是最常见的应用场景之一。通过C语言编写程序，可以实现对USB存储设备的读写操作，例如文件的读取、写入和删除。

3. 通信设备

许多通信设备（如USB调制解调器、USB网卡）通过USB接口连接到计算机。通过C语言编写程序，可以实现对通信设备的控制和数据传输。

八、总结

使用C语言读写USB设备涉及到设备识别、打开设备、读写数据、关闭设备等多个步骤。libusb库是一个强大的工具，可以帮助开发者在用户空间访问USB设备。无论是在数据采集、存储设备还是通信设备等应用场景中，使用C语言读写USB设备都具有重要的实际意义。

在实际开发过程中，需要注意错误处理和跨平台兼容性，以确保程序的健壮性和可移植性。同时，结合具体的应用场景，选择合适的技术方案和工具，可以提高开发效率和系统性能。