JAVA如何控制USB

Java控制USB的方法包括：使用Java USB API、使用JNA或JNI、使用第三方库。 本文将详细介绍这三种方法，重点描述如何使用Java USB API来控制USB设备。

一、使用Java USB API

Java USB API是一种标准化的方式，通过Java编程语言与USB设备进行交互。它提供了灵活性和扩展性，使开发者能够轻松地控制和管理USB设备。

1.1 安装和配置Java USB API

首先，您需要下载和安装Java USB API。常用的Java USB API库包括javax-usb和libusb。以下是安装步骤：

1. 下载所需的Java USB API库（例如javax-usb）。
2. 将下载的库文件添加到您的Java项目中。
3. 配置项目的构建路径，确保Java编译器能够找到库文件。

1.2 枚举USB设备

枚举USB设备是控制USB设备的第一步。通过枚举，您可以获取连接到系统的所有USB设备的信息。以下是枚举USB设备的示例代码：

import javax.usb.*;

import java.util.List;
public class UsbDeviceEnumerator {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 获取 USB 根集线器
            UsbServices services = UsbHostManager.getUsbServices();
            UsbHub rootHub = services.getRootUsbHub();
            // 枚举所有 USB 设备
            listUsbDevices(rootHub);
        } catch (UsbException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    private static void listUsbDevices(UsbHub hub) {
        List<UsbDevice> devices = hub.getAttachedUsbDevices();
        for (UsbDevice device : devices) {
            System.out.println(device);
            if (device.isUsbHub()) {
                listUsbDevices((UsbHub) device);
            }
        }
    }
}

1.3 与USB设备通信

与USB设备通信包括读取设备信息、发送命令和接收数据。以下是一个简单的示例，展示如何与USB设备进行通信：

import javax.usb.*;

import java.util.List;
public class UsbCommunication {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 获取 USB 根集线器
            UsbServices services = UsbHostManager.getUsbServices();
            UsbHub rootHub = services.getRootUsbHub();
            // 获取特定的 USB 设备
            UsbDevice device = findDevice(rootHub, (short) 0x1234, (short) 0x5678);
            if (device != null) {
                // 获取设备描述符
                UsbDeviceDescriptor descriptor = device.getUsbDeviceDescriptor();
                System.out.println("Vendor ID: " + descriptor.idVendor());
                System.out.println("Product ID: " + descriptor.idProduct());
                // 发送命令和接收数据
                // 示例代码略
            } else {
                System.out.println("设备未找到！");
            }
        } catch (UsbException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    private static UsbDevice findDevice(UsbHub hub, short vendorId, short productId) {
        List<UsbDevice> devices = hub.getAttachedUsbDevices();
        for (UsbDevice device : devices) {
            UsbDeviceDescriptor descriptor = device.getUsbDeviceDescriptor();
            if (descriptor.idVendor() == vendorId && descriptor.idProduct() == productId) {
                return device;
            }
            if (device.isUsbHub()) {
                UsbDevice found = findDevice((UsbHub) device, vendorId, productId);
                if (found != null) {
                    return found;
                }
            }
        }
        return null;
    }
}

二、使用JNA或JNI

Java Native Access (JNA) 和 Java Native Interface (JNI) 是两种与本地代码交互的方法。通过这些方法，您可以调用系统级的USB控制函数。

2.1 JNA概述

JNA允许Java代码直接调用本地共享库，而无需编写本地代码。以下是如何使用JNA控制USB设备的示例：

import com.sun.jna.Library;

import com.sun.jna.Native;
import com.sun.jna.Platform;
public class UsbControlJNA {
    public interface CLibrary extends Library {
        CLibrary INSTANCE = (CLibrary) Native.load(
            (Platform.isWindows() ? "msvcrt" : "c"), CLibrary.class);
        // 声明需要调用的本地函数
        void printf(String format, Object... args);
    }
    public static void main(String[] args) {
        CLibrary.INSTANCE.printf("Hello, Worldn");
    }
}

2.2 JNI概述

JNI提供了Java与本地代码之间的接口。通过JNI，您可以使用C或C++编写本地方法，然后从Java中调用这些方法。以下是如何使用JNI控制USB设备的示例：

1. 创建Java类并声明本地方法：

public class UsbControlJNI {

    static {
        System.loadLibrary("UsbControl");
    }
    public native void controlUsbDevice();
    public static void main(String[] args) {
        new UsbControlJNI().controlUsbDevice();
    }
}

2. 使用C或C++编写本地方法：

#include <jni.h>

#include <stdio.h>
#include "UsbControlJNI.h"
JNIEXPORT void JNICALL Java_UsbControlJNI_controlUsbDevice(JNIEnv *env, jobject obj) {
    printf("Hello from C!n");
    // 添加控制 USB 设备的代码
}

3. 编译本地代码并生成共享库，然后运行Java代码。

三、使用第三方库

除了Java USB API和JNA/JNI，还可以使用第三方库来控制USB设备。常用的第三方库包括Libusb和Hid4Java。

3.1 Libusb

Libusb是一个开放源代码的库，用于在用户空间中访问USB设备。以下是如何使用Libusb控制USB设备的示例：

import org.usb4java.*;

public class UsbControlLibusb {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化 libusb
        Context context = new Context();
        int result = LibUsb.init(context);
        if (result < 0) {
            throw new LibUsbException("无法初始化 libusb", result);
        }
        // 查找设备
        DeviceHandle handle = LibUsb.openDeviceWithVidPid(context, (short) 0x1234, (short) 0x5678);
        if (handle == null) {
            System.out.println("设备未找到！");
            return;
        }
        // 控制传输示例
        int transferred = LibUsb.controlTransfer(handle, (byte) 0x80, (byte) 0x06, (short) 0x0100, (short) 0, new byte[256], 1000);
        if (transferred < 0) {
            throw new LibUsbException("控制传输失败", transferred);
        }
        System.out.println("传输成功！");
        LibUsb.close(handle);
        LibUsb.exit(context);
    }
}

3.2 Hid4Java

Hid4Java是一个用于HID（Human Interface Device）设备的Java库。以下是如何使用Hid4Java控制HID设备的示例：

import org.hid4java.*;

import org.hid4java.event.HidServicesEvent;
import org.hid4java.event.HidServicesListener;
public class UsbControlHid4Java implements HidServicesListener {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 初始化 Hid4Java
            HidServicesSpecification hidServicesSpecification = new HidServicesSpecification();
            HidServices hidServices = HidManager.getHidServices(hidServicesSpecification);
            hidServices.addHidServicesListener(new UsbControlHid4Java());
            // 查找设备
            HidDevice device = hidServices.getHidDevice((short) 0x1234, (short) 0x5678, null);
            if (device != null) {
                // 发送命令和接收数据
                byte[] data = new byte[8];
                device.write(data, data.length, (byte) 0x00);
                device.read(data, 1000);
                System.out.println("传输成功！");
            } else {
                System.out.println("设备未找到！");
            }
        } catch (HidException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Override
    public void hidDeviceAttached(HidServicesEvent event) {
        System.out.println("设备已连接：" + event);
    }
    @Override
    public void hidDeviceDetached(HidServicesEvent event) {
        System.out.println("设备已断开：" + event);
    }
    @Override
    public void hidFailure(HidServicesEvent event) {
        System.out.println("HID 失败：" + event);
    }
}

四、总结

Java控制USB设备的方法有多种，包括使用Java USB API、JNA或JNI以及第三方库。每种方法都有其独特的优点和适用场景。Java USB API提供了简单和标准化的方式，适合大多数USB设备的控制需求；JNA和JNI适用于需要调用本地系统函数的高级应用；第三方库如Libusb和Hid4Java则提供了对特定类型USB设备的专门支持。

使用Java USB API时，开发者可以轻松地枚举、读取和控制USB设备，并且通过详细的API文档和示例代码，能够迅速上手并实现复杂的功能。JNA和JNI则提供了更高的灵活性和性能，适合需要精细控制和系统级访问的场景。第三方库则简化了特定类型USB设备的操作，使开发者能够更专注于业务逻辑而非底层实现。

无论选择哪种方法，都需要了解USB设备的具体协议和通信方式，并根据实际需求进行选择和实现。在实际应用中，通常会结合使用多种方法，以达到最佳的性能和灵活性。

相关问答FAQs：

1. 为什么我需要控制USB设备？

控制USB设备可以让您在Java程序中与外部硬件进行交互，例如读取传感器数据、控制机械设备等。这样您可以将Java应用程序与实际硬件设备进行集成，实现更多功能。

2. 如何在Java中控制USB设备？

要在Java中控制USB设备，您可以使用Java提供的一些库和API。例如，您可以使用javax.usb库来管理USB设备，获取设备列表、打开和关闭设备连接，发送和接收数据等。

3. 我需要什么硬件和驱动程序来控制USB设备？

要控制USB设备，您需要具备以下几个要素：

• USB设备：这是您希望控制的硬件设备，例如传感器、打印机等。
• USB连接线：用于将USB设备连接到计算机。
• USB驱动程序：每个USB设备都需要与计算机通信的驱动程序。请确保您的USB设备提供商已经为其设备提供了适当的驱动程序。

以上是控制USB设备的一些常见问题和回答。如果您有其他疑问，请随时提问。