C# 实现自定义的USB设备与上位机进行通信（上位机部分）
2021-06-23 11:06
标签：ros ice ISE 系统 getc 读取 tcl rtb serve 因为以前没用过USB，对USB也不了解，于是上网查了很多资料，不过网上的资料都是零零散散，不清不楚的，于是我自己总结了一下，下面几个链接是网上这么多零散资料里，我觉得比较有参考意义的。 USB设备连接思路参考：https://www.cnblogs.com/xyzyx/articles/2959610.html#undefined 代码参考：http://www.cnblogs.com/xidongs/archive/2011/11/28/2266100.html# 收发数据参考：https://blog.csdn.net/zouwen198317/article/details/5814212 整个思路概况为3步：1、识别设备；2、连接设备；3、数据传输。 而我这里所有的步骤都是基于直接调用Windos的DLL实现的，调用了hid.dll、setupapi.dll、kernel32.dll，建立好工程后，可以从你自己的电脑里复制出这几个文件到工程目录下使用，调用DLL思路如下： 接下来开始按上面的步骤来操作。 上面的函数调用到了一个建立和设备的连接的函数，该函数主要是用来跟设备建立连接，函数如下： 调用函数建立好连接后，就要判断是否是自己需要的USB设备了，这里就调用了一个判断函数： 到这里就已经连接上USB设备了，接下来可以收发数据了。 这样异步接收可以开一个定时器时不时检测是否有数据接收，来实现，开定时是可以参考我的隐藏窗体功能的那篇文章：https://www.cnblogs.com/xingboy/p/10110443.html 收发完函数后，就可以关闭通道了，以便节约资源嘛。 9、关闭USB设备 以上就是USB通信上位机部分的内容了，这些函数都放在 public partial class Form1 : Form{ } 完成，至于下位机的部分各位可以参考：https://www.cnblogs.com/xingboy/p/9913963.html C# 实现自定义的USB设备与上位机进行通信（上位机部分） 标签：ros ice ISE 系统 getc 读取 tcl rtb serve 原文地址：https://www.cnblogs.com/xingboy/p/9816234.html /* 使用USB传输数据思路
* 0.连接DALL的库函数做好准备工作
* 1.调用HidD_GetHidGuid获取到GUID
* 2.调用SetupDiGetClassDevs获取全部的HID值
* 3.调用SetupDiEnumDeviceInterfaces,填写PSP_DEVICE_INTERFACE_DATA结构数据项，
* 该结构用于识别一个HID设备接口，结构具体作用参考函数说明
* 4.调用SetupDiGetDeviceInterfaceDetail获取特定的HID路径名
* 5.调用CreateFile获得设备HID句柄
* 6.调用HidD_GetAttributes，填写HID_ATTRIBUTES结构的数据项，
* 该结构包含设备的厂商ID、产品ID和产品序列号，程序可比照这些获取到的参数值确定该设备是否是查找的设备
* 7.查找成功完成，未成功重复3 4 5 6 步
* 8.与自己需要的USB设备连接成功后，调用WriteFile和ReadFile进行数据传输
* 9.关闭时调用SetupDiDestroyDeviceInfoList(hDevInfo)和CloseHandle(HidHandle)断开连接并关闭USB设备
*/
0、连接DALL的库函数做好准备工作
/* ======================声明dll文件中需要调用的函数,以下是调用windows的API的函数======================= */
//获得USB设备的GUID
[DllImport("hid.dll")]
public static extern void HidD_GetHidGuid(ref Guid HidGuid);
Guid guidHID = Guid.Empty;
//获得一个包含全部HID信息的结构数组的指针，具体配置看函数说明:https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/desktop/api/setupapi/nf-setupapi-setupdigetclassdevsw
[DllImport("setupapi.dll", SetLastError = true)]
public static extern IntPtr SetupDiGetClassDevs(ref Guid ClassGuid, uint Enumerator, IntPtr HwndParent, DIGCF Flags);
IntPtr hDevInfo;
public enum DIGCF
{
DIGCF_DEFAULT = 0x1,
DIGCF_PRESENT = 0x2,
DIGCF_ALLCLASSES = 0x4,
DIGCF_PROFILE = 0x8,
DIGCF_DEVICEINTERFACE = 0x10
}
//该结构用于识别一个HID设备接口，获取设备，true获取到
[DllImport("setupapi.dll", CharSet = CharSet.Auto, SetLastError = true)]
public static extern Boolean SetupDiEnumDeviceInterfaces(IntPtr hDevInfo, IntPtr devInfo, ref Guid interfaceClassGuid, UInt32 memberIndex, ref SP_DEVICE_INTERFACE_DATA deviceInterfaceData);
//SetupDiEnumDeviceInterfaces 识别出来的SP_DEVICE_INTERFACE_DATA结构，该结构标识满足搜索参数的接口
public struct SP_DEVICE_INTERFACE_DATA
{
public int cbSize; //SP_DEVICE_INTERFACE_DATA结构的大小
public Guid interfaceClassGuid; //设备接口所属的类的GUID
public int flags; //接口转态标记
public int reserved; //保留，不做使用
}
// 获得一个指向该设备的路径名，接口的详细信息 必须调用两次 第1次返回长度 第2次获取数据
[DllImport("setupapi.dll", SetLastError = true, CharSet = CharSet.Auto)]
private static extern bool SetupDiGetDeviceInterfaceDetail(IntPtr deviceInfoSet, ref SP_DEVICE_INTERFACE_DATA deviceInterfaceData, IntPtr deviceInterfaceDetailData,
int deviceInterfaceDetailDataSize, ref int requiredSize, SP_DEVINFO_DATA deviceInfoData);
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public class SP_DEVINFO_DATA
{
public int cbSize = Marshal.SizeOf(typeof(SP_DEVINFO_DATA));
public Guid classGuid = Guid.Empty; // temp
public int devInst = 0; // dumy
public int reserved = 0;
}
[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 2)]
internal struct SP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA
{
internal int cbSize;
internal short devicePath;
}
[DllImport("setupapi.dll", CharSet = CharSet.Auto, SetLastError = true)]
private static extern Boolean SetupDiDestroyDeviceInfoList(IntPtr deviceInfoSet);
//获取设备文件（获取句柄）
[DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)]
//根据要求可在下面设定参数，具体参考参数说明：https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/desktop/api/fileapi/nf-fileapi-createfilea
private static extern int CreateFile
(
string lpFileName, // file name 文件名
uint dwDesiredAccess, // access mode 访问模式
uint dwShareMode, // share mode 共享模式
uint lpSecurityAttributes, // SD 安全属性
uint dwCreationDisposition, // how to create 如何创建
uint dwFlagsAndAttributes, // file attributes 文件属性
uint hTemplateFile // handle to template file 模板文件的句柄
);
[DllImport("Kernel32.dll", SetLastError = true)] //接收函数DLL
private static extern bool ReadFile
(
IntPtr hFile,
byte[] lpBuffer,
uint nNumberOfBytesToRead,
ref uint lpNumberOfBytesRead,
IntPtr lpOverlapped
);
[DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)] //发送数据DLL
public static extern Boolean WriteFile
(
IntPtr hFile,
byte[] lpBuffer,
uint nNumberOfBytesToWrite,
ref uint nNumberOfBytesWrite,
IntPtr lpOverlapped
);
[DllImport("hid.dll")]
/*HidDeviceObject:指定顶级集合的打开句柄
Attributes:指向调用者分配的HIDD_ATTRIBUTES结构的指针，该结构返回由HidDeviceObject指定的集合的属性*/
private static extern Boolean HidD_GetAttributes(IntPtr hidDeviceObject, out HIDD_ATTRIBUTES HIDD_ATTRIBUTES);
//HidD_GetAttributes的调用者使用此结构来对比查找设备
public unsafe struct HIDD_ATTRIBUTES
{
public int Size; //指定HIDD_ATTRIBUTES结构的大小（以字节为单位）
public ushort VendorID; //指定HID设备的供应商ID( VID )
public ushort ProductID; //指定HID设备的产品ID( PID )
public ushort VersionNumber; //指定HIDClass设备的制造商版本号
}
//自定义的结构体，用来存放自己要操作的设备信息
public unsafe struct my_usb_id
{
public ushort my_vid;
public ushort my_Pid;
public ushort my_number;
}
/**/
[DllImport("hid.dll")]
/*HidP_GetCaps返回一个顶级集合的 HIDP_CAPS结构，获取设备具体信息，这里暂时用不上
PreparsedData:指向顶级集合的预分析数据的指针; Capabilities:指向调用程序分配的缓冲区的指针，该缓冲区用于返回集合的HIDP_CAPS结构*/
private static extern uint HidP_GetCaps(IntPtr PreparsedData, out HIDP_CAPS Capabilities);
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public unsafe struct HIDP_CAPS
{
public ushort UsagePage; //指定顶级集合的使用情况
public uint Usage; //指定顶级集合的 使用ID
public ushort InputReportByteLength; //指定所有输入报告的最大大小（以字节为单位）
public ushort OutputReportByteLength; //指定所有输出报告的最大大小（以字节为单位）
public ushort FeatureReportByteLength; //指定所有功能报告的最大长度（以字节为单位）
[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 17)] //保留供内部系统使用数组
public ushort NumberLinkCollectionNodes; //指定的数量HIDP_LINK_COLLECTION_NODE了为这个顶级集合返回的结构HidP_GetLinkCollectionNodes
public ushort NumberInputButtonCaps; //指定HidP_GetButtonCaps返回的输入HIDP_BUTTON_CAPS结构的数量
public ushort NumberInputValueCaps; //指定HidP_GetValueCaps返回的输入HIDP_VALUE_CAPS结构的数量
public ushort NumberInputDataIndices; //指定分配给所有输入报告中的按钮和值的数据索引数
public ushort NumberOutputButtonCaps; //指定HidP_GetButtonCaps返回的输出HIDP_BUTTON_CAPS结构的数量
public ushort NumberOutputValueCaps; //指定HidP_GetValueCaps返回的输出HIDP_VALUE_CAPS结构的数量
public ushort NumberOutputDataIndices; //指定分配给所有输出报告中的按钮和值的数据索引数
public ushort NumberFeatureButtonCaps; //指定HidP_GetButtonCaps返回的功能HIDP_BUTTONS_CAPS结构的总数
public ushort NumberFeatureValueCaps; //指定HidP_GetValueCaps返回的功能HIDP_VALUE_CAPS结构的总数
public ushort NumberFeatureDataIndices; //指定分配给所有要素报告中的按钮和值的数据索引数
}
[DllImport("hid.dll")]
private static extern Boolean HidD_GetPreparsedData(IntPtr hidDeviceObject, out IntPtr PreparsedData);
//释放设备
[DllImport("hid.dll")]
static public extern bool HidD_FreePreparsedData(ref IntPtr PreparsedData);
//关闭访问设备句柄，结束进程的时候把这个加上保险点
[DllImport("kernel32.dll")]
static public extern int CloseHandle(int hObject);
//查看数据传输异常函数
[DllImport("kernel32.dll", EntryPoint = "GetProcAddress", SetLastError = true)]
public static extern IntPtr GetProcAddress(int hModule, [MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)] string lpProcName);
上面的DLL调用在 public partial class Form1 : Form{}函数里直接声明就好了
1~7连接USB设备
连接前先定义一些要用到的变量，再调用 UsBMethod 函数连接，这个函数里面包含了1~7的所有步骤： //定于句柄序号和一些参数，具体可以去网上找这些API的参数说明
int HidHandle = -1;
int sele = 0;
int usb_flag = 0;
bool result;
string devicePathName;
//CreateFile参数配置
public const uint GENERIC_READ = 0x80000000;
public const uint GENERIC_WRITE = 0x40000000;
public const uint FILE_SHARE_READ = 0x00000001;
public const uint FILE_SHARE_WRITE = 0x00000002;
public const int OPEN_EXISTING = 3;
private void UsBMethod(int index)
{
//获取USB设备的GUID
HidD_GetHidGuid(ref guidHID);
//Console.WriteLine(" GUID_HID = "+ guidHID); //输出guid信息调试用
//获取系统中存在的所有设备的列表，这些设备已从存储卷设备接口类启用了接口
hDevInfo = SetupDiGetClassDevs(ref guidHID, 0, IntPtr.Zero, DIGCF.DIGCF_PRESENT | DIGCF.DIGCF_DEVICEINTERFACE);
int bufferSize = 0;
ArrayList HIDUSBAddress = new ArrayList();
while (true)
{
//获取设备，true获取到
SP_DEVICE_INTERFACE_DATA DeviceInterfaceData = new SP_DEVICE_INTERFACE_DATA();
DeviceInterfaceData.cbSize = Marshal.SizeOf(DeviceInterfaceData);
for (int i = 0; i 3; i++)
{
//识别HID设备接口，获取设备，返回true成功
result = SetupDiEnumDeviceInterfaces(hDevInfo, IntPtr.Zero, ref guidHID, (UInt32)index, ref DeviceInterfaceData);
}
//Console.WriteLine(" 识别HID接口\t"+result); //识别接口打印信息查看
//第一次调用出错，但可以返回正确的Size
SP_DEVINFO_DATA strtInterfaceData = new SP_DEVINFO_DATA();
//获得一个指向该设备的路径名，接口的详细信息 必须调用两次 第1次返回路径长度
result = SetupDiGetDeviceInterfaceDetail(hDevInfo, ref DeviceInterfaceData, IntPtr.Zero, 0, ref bufferSize, strtInterfaceData);
//第二次调用传递返回值，调用即可成功 , 第2次获取路径数据
IntPtr detailDataBuffer = Marshal.AllocHGlobal(bufferSize);
SP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA detailData = new SP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA();
detailData.cbSize = Marshal.SizeOf(typeof(SP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA));
Marshal.StructureToPtr(detailData, detailDataBuffer, false);
result = SetupDiGetDeviceInterfaceDetail(hDevInfo, ref DeviceInterfaceData, detailDataBuffer, bufferSize, ref bufferSize, strtInterfaceData);
if (result == false)
{
break;
}
//获取设备路径访
IntPtr pdevicePathName = (IntPtr)((int)detailDataBuffer + 4);
devicePathName = Marshal.PtrToStringAuto(pdevicePathName);
HIDUSBAddress.Add(devicePathName);
//Console.WriteLine(" Get_DvicePathName = "+ devicePathName); //打印路径信息，调试用
//连接USB设备文件
int aa = CT_CreateFile(devicePathName);
usb_flag = aa;
if (aa == 1) //设备连接成功
{
//获取设备VID PID 出厂编号信息判断是否跟自定义的USB设备匹配，匹配返回 1
usb_flag = HidD_GetAttributes(HidHandle);
if (usb_flag == 1) break;
else usb_flag = 0;
}
else usb_flag = 0;
index++;
}
}
/* =================建立和设备的连接================== */
public unsafe int CT_CreateFile(string DeviceName)
{
HidHandle = CreateFile
(
DeviceName,
//GENERIC_READ | // | GENERIC_WRITE,//读写，或者一起
GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
//FILE_SHARE_READ | // | FILE_SHARE_WRITE,//共享读写，或者一起
FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,
0,
OPEN_EXISTING,
0,
0
);
//Console.WriteLine(" IN_DeviceName = " + DeviceName); //查看参数是否传入
if (HidHandle == -1) //INVALID_HANDLE_VALUE实际值等于-1，连接失败
{
//Console.WriteLine(" 失败 HidHandle = 0x" + "{0:x}",HidHandle ); //查看状态，打印调试用
return 0;
}
else //连接成功
{
//Console.WriteLine(" 成功 HidHandle = 0x" + "{0:x}",HidHandle); //查看状态，打印调试用
return 1;
}
}
/* ==============获取设备的VID PID 出厂编号等信息，存放到HIDD_ATTRIBUTES============== */
public unsafe int HidD_GetAttributes(int handle)
{
HIDD_ATTRIBUTES HIDD_ATTRIBUTE = new HIDD_ATTRIBUTES();
//handle是CreateFile函数返回一个有效的设备操作句柄，HIDD_ATTRIBUTES是函数返回的结构体信息（VID PID 设备号）
bool sel = HidD_GetAttributes((IntPtr)handle, out HIDD_ATTRIBUTE);
/*//打印VID、PID信息以16进制显示调试用，打印数据前不能接+号，不然打印不出来，信息为0
Console.Write("\t" + "VID:{0:x}", HIDD_ATTRIBUTE.VendorID );
Console.Write("\t" + "PID:{0:x}", HIDD_ATTRIBUTE.ProductID);
Console.WriteLine("\r\n"); */
if (sel == true) //获取设备信息成功
{
//对自己定义的my_usb_id结构体赋值，输入自己要操作的设备参数，用来跟读取出来的设备参数比较
my_usb_id my_usb_id = new my_usb_id();
my_usb_id.my_vid = 4292; //自定义的USB设备VID 0x10c4=4292
my_usb_id.my_Pid = 33485; //自定义的USB设备PID 0x82cd=33485
if (my_usb_id.my_vid == HIDD_ATTRIBUTE.VendorID && my_usb_id.my_Pid == HIDD_ATTRIBUTE.ProductID) //判断识别出来的是不是自定义的USB设备
{
//Console.WriteLine("获取VID PID成功"); //打印信息调试用
sele = 1;
}
else sele = 0;
return sele;
}
else
{
//Console.WriteLine("获取VID PID失败"); //打印信息调试用
return sele = 0;
}
}
8、调用WriteFile和ReadFile进行数据传输
这里的发送函数使用的是同步发送，至于怎样同步异步各位可以自行到https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/desktop/api/fileapi/nf-fileapi-writefile查看，或者看我前面的收发数据的参考链接 private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (usb_flag == 1) //USB识别成功后发送数据
{
uint read = 0;
byte[] src = { 1, 3,1 };
bool isread = WriteFile((IntPtr)HidHandle, src, (uint)9, ref read, IntPtr.Zero);
if (isread == false)
{
int errCode = Marshal.GetLastWin32Error();
// Console.WriteLine("数据发送失败！错误代码：" + errCode);
}
}
}
注意这里缓存区要比你的报文描述符多一个字节，不然会出错，至于接收，使用异步接收，在接收前要做一个调用DLL声明：
/*构建一个Overlapped结构，异步通信用，
internal是错误码，internalHigh是传输字节,这个两个是IO操作完成后需要填写的内容*/
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct OVERLAPPED
{
public IntPtr Internal; //I/O请求的状态代码
public IntPtr InternalHigh; //传输I/O请求的字节数
public int Offset; //文件读写起始位置
public int OffsetHigh; //地址偏移量
public IntPtr hEvent; //操作完成时系统将设置为信号状态的事件句柄
}
/*监听异步通信函数*/
[DllImport("Kernel32.dll")]
public static extern unsafe long WaitForSingleObject(IntPtr hHandle, long dwMilliseconds);
声明好后就开始写接收函数了，接收函数怎么异步接收各位可以自行百度，或者官网查阅，也可以看穷前面的收发函数参考链接。
public void redata()//USB异步接收数据
{
//初始化Overlapped
OVERLAPPED overlap = new OVERLAPPED();
overlap.Offset = 0;
overlap.OffsetHigh = 0;
//创建事件对象
overlap.hEvent = CreateEvent(IntPtr.Zero, false, false, null);
//接收数据缓存区：接收到的数据如果比这个小，则按实际数据大小，接收到一个ID+64个数据
byte[] buffer = new byte[70];
int dwRead = 0;
Console.WriteLine("read... ");
//while (true)
{
//读设备
bool re = ReadFile(HidHandle, buffer, 70, out dwRead, out overlap);
if (re != false)
{
SetupDiDestroyDeviceInfoList(hDevInfo);
for (int i = 0; i 70; i++)
{
Console.WriteLine("i = " + i + " \t buffer = " + buffer[i]);
}
MessageBox.Show(" READ OK ！");
//break;
}
}
// long cc=WaitForSingleObject(overlap.hEvent, 5000);
}
/* 释放关闭USB设备 */
public void Dispost()
{
//释放设备资源(hDevInfo是SetupDiGetClassDevs获取的)
SetupDiDestroyDeviceInfoList(hDevInfo);
//关闭连接(HidHandle是Create的时候获取的)
CloseHandle(HidHandle);
}
//===================================================
补充一点：如果链接在你的电脑可正常使用，在别的电脑不可以用的话，解决方法可以参考我另一个文章：https://www.cnblogs.com/xingboy/p/9876812.html
文章标题：C# 实现自定义的USB设备与上位机进行通信（上位机部分）
文章链接：http://soscw.com/essay/97772.html