安卓与串口通信-如何区分连接的设备？

前言与背景

一般来说，不管是在什么平台上需要与外接硬件交互，第一件事都是应该能够正确的识别出目标硬件。

例如在 Windows 上，当一个新的外设设备被插入到我们的电脑时，系统会通过 Hardware IDs 、Compatible IDs 来确定连接的是什么设备并为其选择或安装一个合适的驱动程序以供后续使用。

在获取到可用的驱动程序后 Windows 还会使用 Instance IDs 、 Device instance IDs 用于标识设备的唯一性。

同理，在我们安卓上与外接硬件设备通信之前我们首先要做的应该是正确的识别出哪个设备是我们需要与之交互的设备。

在之前的文章中，我们说过在安卓端有两种连接串口的方式，一种是使用 android-serialport-api，即 root 后直接读写 /dev/ttys 文件；另外一种则是不需要 root，使用安卓提供的 USB HOST 模式通过 USB API 与连接的 USB 设备通信。

对于第一种情况，我目前遇到的都是每个 /dev/ttys 路径对应的都是一个真实的物理接口，而且这个物理接口一般都是主板直连的串口而非 USB 转接口。换言之，哪个接口连的是哪个设备可以认为是固定的，只需要直接通过接口来识别即可，所以这种情况我们暂时不讨论。

对于第二种情况，一般来说也是和第一种情况类似，连接的设备基本都是固定的设备，所以要识别还是很简单的。

但是偏偏就是有不一般的时候，且听我慢慢道来。

通用的识别方式

使用 USB HOST 模式和串口设备通信的话，就需要遵循 USB 标准。

根据 USB 标准，每个 USB 设备都会有一个供应商 ID（vendorId, Vid）和产品 ID（productId, Pid）。

它们都是一串 16 位的数字（两字节），用于向其他主机设备标识当前设备。

供应商 ID 是由 USB Implementers Forum 分配给特定的公司，也就是说同一家公司出的产品 Vid 都是一样的。

产品 ID 由生产公司自行分配，一般来说是同一型号的产品使用同一个 Pid 。

这两个 ID 是写死到硬件设备中的，并且会在设备插入时与描述信息和产品信息以及有关设备支持的通信协议附加信息一起发送给主机设备。

一般来说，只要确定了 Vid 和 Pid 基本就可以完全确定当前连接的设备。

在安卓端可以通过如下方式读取到当前已连接的所有设备的这两个 ID :

val usbManager = contex.getSystemService(Context.USB_SERVICE) as UsbManager
val deviceList = usbManager.deviceList
var deviceId = ""
for ((_, v) in deviceList) {deviceId += "productId=${v.productId}\nvendorId=${v.vendorId}\n===========\n"
}
println(deviceId)

但是，上面也说了，只有在一般情况下这个方法会好使，因为理想很丰满，现实很残酷。

每个供应商如果想要获取到 USB Implementers Forum 分配的 Vid 则需要缴纳 5000 美元的会员费，这就导致许多硬件厂商为了节约成本就不会去申请自己的 Vid。

但是没有 Vid 显然也不行啊，总不能自己瞎写一个吧。

于是，“聪明的”厂商们就动起了歪脑筋，那我不写我自己的 ID 不就得了，直接使用底层通信芯片的 ID 岂不是完美？

因为一般硬件厂商在做自己的硬件设备时底层通信使用的不是 USB 通信，在最终发布产品时为了增加 USB 支持会在产品中内嵌一个 USB 转换芯片，使其支持 USB 通信，所以它们才能直接使用 USB 转换芯片的 ID。

即使这是被 USB 标准所禁止的行为，但是为了节约成本，厂商们才不会管这么多呢。

这就导致出现了很多明明是两个八竿子打不着的厂商出的两个完全没有任何关联的硬件设备， Vid 和 Pid 却是一模一样的。

我在工作中就遇到过这种情况，我司的某个安卓终端需要连接两个外接传感器设备，一个电子天平和一个 RFID 传感器，乍一看，这俩完全没有关联是吧，然而，它们的 productId 都是 29987 ，vendorId 都是 6790 ……

上面我们说过，Vid 是 USB 组织分配的，所以我们可以查的到这个 ID 对应的是哪家厂家：

（数据来自参考资料 2）

搜索这家公司的官网，并在其中查找这个产品 ID ，额，行吧，官网手册没有给出产品 ID，只有产品型号，但是无妨，我们可以在这里查询：

其实从型号名字已经能看出了，这确实是一个串口转 USB 芯片的 ID，但是严谨起见，我们还是在它官网搜一下这个型号：

这下确实证实了，这是一块串口转 USB 芯片。也就是说，这两个传感器都使用了同一家公司的同一型号的转换芯片，并且它们都没有买供应商 ID，所以用的都是转换芯片的 ID。

那么，对于这种情况，我们该如何分辨谁是谁？

配合其他辅助信息来识别

在上一节，我们说到由于大多数厂商都不会去遵循 USB 标准，所以单独靠 Vid 和 Pid 是无法区分出连接的设备的。

对于这种情况，我们可能还需要使用其他的辅助判断手段。

在 USB 标准中对于设备的描述信息还有一个叫 productName 的字段。

这个字段也是由设备厂商自行写入的，且最重要的是这个字段不是写死在硬件中的，是可修改的。

所以，我们可以要求厂商在出厂时将这个字段改成我们指定的名称或者我们也可以自行使用软件（可以找厂商要修改软件）将其改为指定的名称。

如此一来，Vid+Pid+productName 基本可以完成对连接设备的判断了。

在安卓中可以通过以下代码获取所有已连接设备的名称：

val usbManager = contex.getSystemService(Context.USB_SERVICE) as UsbManager
val deviceList = usbManager.deviceList
var deviceName = ""
for ((_, v) in deviceList) {deviceName += "productName=${v.productName}\n===========\n"
}
println(deviceName)

另外，如果还是不放心的话，大可直接把 USB 描述信息中的所有信息都加上做一个 Hash，然后用来做判断。

只是这种方法只适合用于判断唯一设备而不适合于用来判断同一型号的不同设备，因为 USB 描述信息中有些信息并不是同一个型号就都是一样的。

这里就直接给大伙看看 UVCCamera 用于获取唯一设备的代码：

public static final String getDeviceKeyName(final UsbDevice device, final String serial, final boolean useNewAPI) {if (device == null) return "";final StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append(device.getVendorId());            sb.append("#"); // API >= 12sb.append(device.getProductId());           sb.append("#"); // API >= 12sb.append(device.getDeviceClass());         sb.append("#"); // API >= 12sb.append(device.getDeviceSubclass());      sb.append("#"); // API >= 12sb.append(device.getDeviceProtocol());                      // API >= 12if (!TextUtils.isEmpty(serial)) {sb.append("#"); sb.append(serial);}if (useNewAPI && BuildCheck.isAndroid5()) {sb.append("#");if (TextUtils.isEmpty(serial)) {// ANDROID 10 以上会获取不到 SerialNumber ， 会报错：SecurityException ，无权限读取该信息// 不过此处获取串口序列号仅用于计算设备的哈希值作为保存关于此设备的配置信息的 KEY// 包括是否申请了权限的这个信息，所以意味着会在申请权限前调用这个方法// 所以此处可以不做特殊处理，如果获取不到就不获取了，其他信息已经足以计算出这个设备的唯一哈希try {sb.append(device.getSerialNumber());    sb.append("#"); // API >= 21} catch (SecurityException e) {LogUtil.e(TAG, "getDeviceKeyName: 获取串口序列号失败", e);}}sb.append(device.getManufacturerName());    sb.append("#"); // API >= 21sb.append(device.getConfigurationCount());  sb.append("#"); // API >= 21if (BuildCheck.isMarshmallow()) {sb.append(device.getVersion());         sb.append("#"); // API >= 23}}return sb.toString();
}