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鸿蒙NEXT USB服务开发：从基础概念到实战应用

news 2025/10/11 8:53:42

随着鸿蒙生态的不断发展，USB服务开发成为连接设备与应用的重要桥梁

HarmonyOS NEXT作为华为推出的全场景智能操作系统，在USB服务开发方面提供了一套完整且高效的解决方案。无论是传统的USB设备连接，还是复杂的数据传输，鸿蒙NEXT都能为开发者提供强大的支持。本文将全面介绍鸿蒙NEXT下USB服务开发的核心概念、功能特性以及实际应用。

一、鸿蒙USB服务概述

1.1 基本架构

USB服务是应用访问底层设备的一种抽象概念。开发者根据提供的USB API，可以获取设备列表、控制设备访问权限，并与连接的设备进行数据传输和控制命令传输。

鸿蒙USB服务系统包含三个核心层次：

USB API层：提供USB的基础API，主要包含查询USB设备列表、批量数据传输、控制命令传输、权限控制等
USB Service层：主要实现HAL层数据的接收、解析、分发以及对设备的管理等
USB HAL层：提供给用户态可直接调用的驱动能力接口

1.2 核心概念解析

在鸿蒙USB服务开发中，需要理解以下几个关键概念：

Host（主机）：具有USB主机功能的设备，负责控制和管理USB总线，协调数据传输和通信。通常是计算机或其他主机，如PC机、智能手机、平板等
Device（设备）：指连接到Host的外设，负责执行特定功能（如存储、输入输出等），被动响应Host的指令。例如U盘、鼠标、打印机等
端点（Endpoint）：设备与主机之间进行数据传输的逻辑终点，是USB通信的基本单元。每个端点具有唯一的地址和方向（IN表示设备到主机，OUT表示主机到设备）
接口（Interface）：USB设备中功能模块的逻辑抽象，代表设备的一种独立功能（如音频、存储或通信功能）。每个接口包含一组端点，并通过配置管理其激活状态
管道（Pipe）：主机与设备端点之间的逻辑通信通道，用于数据传输。每个Pipe对应设备的一个特定端点，且是单向的

二、USB数据传输模式

鸿蒙NEXT支持多种USB数据传输模式，满足不同场景的需求：

2.1 控制传输（Control Transfer）

控制传输是一种双向传输模式，适用于设备配置、状态查询和命令传输场景。在传输过程中包含三个阶段：建立阶段（SETUP事务）、数据阶段（可选批量事务）和状态阶段（握手确认）。其主要应用于设备枚举（如读取描述符）、初始化配置、固件升级等基础控制操作的场景。

2.2 批量传输（Bulk Transfer）

批量传输是一种单向数据传输模式，适用于大数据量的传输场景。在传输过程中使用批量事务（IN/OUT令牌包、数据包、握手包）处理方式提高总体传输量，并通过错误检测和重传机制保证数据传输的可靠性。其主要应用于U盘、打印机、扫描仪等对实时性要求低但需要高可靠性的设备。

2.3 中断传输（Interrupt Transfer）

中断传输是一种单向数据传输模式，主机周期性轮询设备（如1ms~255ms），保证实时性和正确性。事务结构与批量传输类似，但优先级更高。适用于键盘、鼠标、游戏手柄等需要低延迟响应的输入设备。

2.4 实时传输（Isochronous Transfer）

实时传输是一种单向数据传输模式，无握手包，通过固定带宽保证实时性但允许数据丢失。事务仅包含令牌和数据阶段，适合流媒体传输。适用于摄像头、USB音响、视频会议设备等对连续性要求高、容错性强的场景。

三、鸿蒙NEXT USB API详解

3.1 权限配置与设备发现

在开始USB开发前，需要在config.json中声明USB权限：

json

{"module": {"reqPermissions": [{"name": "ohos.permission.USB"}]}
}

接下来是USB设备的基本发现流程：

typescript

import usbManager from '@ohos.usbManager';// 获取USB管理器
let usbManager = usbManager.getUsbManager();// 获取连接的USB设备列表
let deviceList = usbManager.getDevices();
if (deviceList.length === 0) {console.error("No USB devices found.");return;
}// 选择第一个USB设备
let usbDevice = deviceList[0];// 检查并请求设备访问权限
let deviceName = "1-1";
if (!usbManager.hasRight(deviceName)) {usbManager.requestRight(deviceName).then((ret) => {console.log(`Request right result: ${ret}`);});
}

3.2 设备连接与接口管理

建立设备连接并管理接口：

typescript

// 打开USB设备
let devicePipe = usbManager.connectDevice(usbDevice);// 获取设备接口
let interface = usbDevice.configs[0].interfaces[0];// 注册通信接口
let claimResult = usbManager.claimInterface(devicePipe, interface);
console.log(`Claim interface result: ${claimResult}`);// 使用完成后释放接口
let releaseResult = usbManager.releaseInterface(devicePipe, interface);
console.log(`Release interface result: ${releaseResult}`);

3.3 数据传输实战

以下是控制传输和批量传输的代码示例：

typescript

// 控制传输示例
let controlTransfer = usbManager.controlTransfer({requestType: usbManager.USB_REQUEST_TYPE_VENDOR,request: 0x01,value: 0x02,index: 0x00,data: new Uint8Array([0x01, 0x02, 0x03])
});// 获取端点并进行批量传输
let endpoints = interface.endpoints;
let bulkEndpoint = null;for (let endpoint of endpoints) {if (endpoint.type === usbManager.USB_ENDPOINT_BULK) {bulkEndpoint = endpoint;break;}
}if (bulkEndpoint) {// 批量传输let bulkTransfer = usbManager.bulkTransfer({endpoint: bulkEndpoint,data: new Uint8Array([0x04, 0x05, 0x06])});
}// 关闭USB设备
usbManager.closeDevice(usbDevice);

四、USB开发模式详解

4.1 Host模式开发

在Host模式下，可以获取到已经连接的USB设备列表，并根据需要打开和关闭设备、控制设备权限、进行数据传输等。USB服务主要提供的功能有：

查询USB设备列表
批量数据传输
控制命令传输
权限控制

4.2 Device模式开发

HarmonyOS Next设备支持通过USB与电脑进行通信，包括设备模式切换和数据交互能力。系统提供了USB服务模块（@ohos.usb），支持主机模式（Host）和设备模式（Device）的配置，开发者可通过API动态切换模式并实现与外部主机（如电脑）的数据传输。

五、兼容性与注意事项

5.1 与libusb的兼容性

需要注意的是，HarmonyOS鸿蒙Next目前对libusb库的支持情况如下：

标准libusb库（Linux版本）不能直接运行在鸿蒙内核上，因鸿蒙使用微内核架构，与Linux内核不兼容
HarmonyOS Next标准系统没有内置libusb库，但提供了完整的USB Host API（在@ohos.usb模块中），可以实现USB设备枚举、数据传输等核心功能
技术上可以尝试交叉编译libusb库，但需要获取HarmonyOS NDK工具链并修改libusb的硬件抽象层适配代码

5.2 开发注意事项

在进行鸿蒙USB服务开发时，需要注意以下几点：

权限管理：HarmonyOS有严格的权限控制，需配置ohos.permission.USB权限
API变更：注意USB API的版本变化，如OpenHarmony 4.0.5.5版本后，@ohos.usbV9.d.ts文件已删除，后续需要import @ohos.usbManager才能使用USB服务的接口
错误处理：USB系统API运行时鉴权，异步接口以Promise reject形式抛出错误码，需要妥善处理