واجهة برمجة تطبيقات HID على الويب: دليل شامل للوصول إلى أجهزة واجهة الإنسان

واجهة برمجة تطبيقات Web HID هي واجهة برمجة تطبيقات ويب قوية تتيح لتطبيقات الويب الاتصال مباشرة بأجهزة واجهة الإنسان (HIDs). تشمل أجهزة HID مجموعة واسعة من الأجهزة الطرفية، بما في ذلك لوحات المفاتيح والفئران ووحدات التحكم في الألعاب وأجهزة الإدخال المتخصصة مثل ماسحات الرمز الشريطي وحتى أنظمة التحكم الصناعية. تفتح هذه الإمكانية إمكانيات مثيرة لتطبيقات الويب للتفاعل مع العالم المادي بطرق جديدة ومبتكرة.

ما هي واجهة برمجة تطبيقات Web HID؟

توفر واجهة برمجة تطبيقات Web HID واجهة موحدة لمتصفحات الويب للوصول إلى أجهزة HID والتواصل معها. قبل واجهة برمجة تطبيقات Web HID، كانت تطبيقات الويب تقتصر إلى حد كبير على التفاعل مع أحداث المتصفح القياسية (مثل نقرات الماوس وإدخال لوحة المفاتيح). يتطلب الوصول إلى أجهزة أكثر تخصصًا ملحقات متصفح أو تطبيقات أصلية، مما أدى إلى إدخال تعقيدات في التطوير والنشر والأمان.

تعالج واجهة برمجة تطبيقات Web HID هذه القيود من خلال توفير طريقة آمنة وموحدة لتطبيقات الويب من أجل:

• تعداد أجهزة HID: اكتشاف أجهزة HID المتصلة بنظام المستخدم.
• طلب الوصول: الحصول على إذن المستخدم للوصول إلى أجهزة HID محددة.
• إرسال واستقبال البيانات: تبادل البيانات مع أجهزة HID باستخدام التقارير.

فوائد واجهة برمجة تطبيقات Web HID

توفر واجهة برمجة تطبيقات Web HID العديد من المزايا المقنعة للمطورين والمستخدمين:

• التفاعل المباشر مع الأجهزة: يسمح لتطبيقات الويب بالتحكم مباشرة في مجموعة واسعة من أجهزة HID وتلقي البيانات منها، مما يؤدي إلى توسيع إمكانيات تطبيقات الويب.
• تحسين تجربة المستخدم: يتيح تجارب أكثر انغماسًا وتفاعلية من خلال الاستفادة من قدرات الأجهزة المتخصصة. تخيل تطبيق إنتاج موسيقى قائم على الويب يتفاعل مباشرة مع لوحة مفاتيح MIDI أو لعبة قائمة على الويب تستخدم ميزات لوحة الألعاب المتقدمة.
• التوافق عبر الأنظمة الأساسية: مصمم ليكون مستقلاً عن النظام الأساسي، مما يسمح لتطبيقات الويب بالعمل باستمرار عبر أنظمة التشغيل والمتصفحات المختلفة التي تدعم واجهة برمجة التطبيقات.
• الأمان المحسن: ينفذ تدابير أمنية قوية، بما في ذلك مطالبات إذن المستخدم والقيود القائمة على الأصل، لحماية خصوصية المستخدم ومنع الوصول الضار إلى أجهزة HID.
• تبسيط التطوير: يوفر واجهة برمجة تطبيقات JavaScript سهلة نسبيًا للتفاعل مع أجهزة HID، مما يقلل من تعقيد تطوير تطبيقات الويب التي تتفاعل مع الأجهزة.

اعتبارات الأمان

تدمج واجهة برمجة تطبيقات Web HID عدة آليات أمان لحماية المستخدمين من تطبيقات الويب الضارة:

• إذن المستخدم: قبل أن يتمكن تطبيق الويب من الوصول إلى جهاز HID، يجب على المستخدم منح الإذن صراحة. سيعرض المتصفح مطالبة تطلب من المستخدم تخويل الوصول إلى الجهاز المحدد.
• القيود القائمة على الأصل: يقتصر الوصول إلى أجهزة HID على أصل (نطاق) تطبيق الويب. يمنع هذا موقع الويب الضار من الوصول إلى أجهزة HID المستخدمة بواسطة مواقع الويب الأخرى.
• متطلب HTTPS: تتوفر واجهة برمجة تطبيقات Web HID فقط لتطبيقات الويب التي يتم تقديمها عبر HTTPS، مما يضمن تشفير الاتصال بين المتصفح والخادم وحمايته من التنصت.
• الوصول المحدود إلى الجهاز: تحد واجهة برمجة التطبيقات من أنواع أجهزة HID التي يمكن لتطبيقات الويب الوصول إليها. عادةً ما يتم استبعاد الأجهزة ذات الوظائف الحساسة (مثل رموز الأمان).

من الضروري للمطورين اتباع أفضل ممارسات الأمان عند استخدام واجهة برمجة تطبيقات Web HID للتخفيف من المخاطر المحتملة. يتضمن ذلك التحقق بعناية من صحة البيانات المستلمة من أجهزة HID وتجنب تخزين المعلومات الحساسة.

كيفية استخدام واجهة برمجة تطبيقات Web HID

إليك دليل إرشادي خطوة بخطوة لاستخدام واجهة برمجة تطبيقات Web HID في تطبيق الويب الخاص بك:

الخطوة 1: التحقق من دعم واجهة برمجة التطبيقات

أولاً، تحقق من أن المتصفح يدعم واجهة برمجة تطبيقات Web HID:

            if ("hid" in navigator) {
  console.log("Web HID API is supported!");
} else {
  console.log("Web HID API is not supported in this browser.");
}
            

              
                Copy
              
            
          

الخطوة 2: طلب الوصول إلى الجهاز

استخدم طريقة navigator.hid.requestDevice() لمطالبة المستخدم بتحديد جهاز HID. يمكنك تحديد عوامل تصفية لتضييق قائمة الأجهزة بناءً على معرف البائع (vendorId) ومعرف المنتج (productId). يمكنك الحصول على هذه المعرفات من وثائق الجهاز أو باستخدام أدوات النظام.

            async function requestHIDDevice() {
  try {
    const devices = await navigator.hid.requestDevice({
      filters: [
        { vendorId: 0x1234, productId: 0x5678 }, // Example Vendor and Product ID
        { usagePage: 0x0001, usage: 0x0006 } // Optional usagePage and usage
      ],
    });

    if (devices.length > 0) {
      const device = devices[0];
      console.log("Device selected:", device);
      await connectToDevice(device);
    } else {
      console.log("No device selected.");
    }
  } catch (error) {
    console.error("Error requesting device:", error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

هام: يعد vendorId و productId أمرًا بالغ الأهمية لاستهداف أجهزة معينة. ستحتاج إلى العثور على هذه القيم لجهاز HID الذي تنوي استخدامه. يمكن أن تساعدك أدوات مثل `lsusb` على نظام Linux أو "Device Manager" على نظام Windows في العثور عليها.

تُستخدم المعلمات `usagePage` و `usage` لزيادة تحسين تحديد الجهاز. تتوافق هذه القيم مع جداول استخدام HID، والتي تحدد الاستخدام المقصود للجهاز. على سبيل المثال، غالبًا ما يشير `usagePage: 0x0001` و `usage: 0x0006` إلى لوحة مفاتيح عامة.

الخطوة 3: الاتصال بالجهاز

بمجرد قيام المستخدم بتحديد جهاز، تحتاج إلى فتح اتصال به:

            async function connectToDevice(device) {
  try {
    await device.open();
    console.log("Device connected.");

    device.addEventListener("inputreport", handleInputReport);

    device.addEventListener("disconnect", () => {
        console.log('Device disconnected.');
    });
  } catch (error) {
    console.error("Error connecting to device:", error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

تنشئ طريقة device.open() اتصالاً بجهاز HID. من الضروري التعامل مع الأخطاء المحتملة أثناء هذه العملية.

يقوم الكود أيضًا بإعداد مستمع حدث لحدث inputreport. يتم تشغيل هذا الحدث عندما يرسل جهاز HID بيانات إلى تطبيق الويب. تتم إضافة مستمع حدث آخر لحدث "disconnect" للتعامل مع انقطاع اتصال الجهاز.

الخطوة 4: التعامل مع تقارير الإدخال

يوفر حدث inputreport إمكانية الوصول إلى البيانات المرسلة بواسطة جهاز HID. يتم عادةً تنظيم البيانات كمصفوفة بايت.

            function handleInputReport(event) {
  const { data, device, reportId } = event;
  const uint8Array = new Uint8Array(data.buffer);

  console.log("Received input report:", uint8Array);
  console.log("Report ID:", reportId);

  // Process the data based on the device and report ID
  processData(uint8Array, reportId, device);
}

            

              
                Copy
              
            
          

تحتوي خاصية data الخاصة بالحدث على ArrayBuffer يمثل البيانات الأولية المستلمة من الجهاز. يمكنك تحويل هذا إلى Uint8Array لتسهيل التلاعب.

reportId هو معرف اختياري يمكن استخدامه للتمييز بين أنواع مختلفة من التقارير التي يرسلها نفس الجهاز. إذا كان الجهاز يستخدم معرفات التقارير، فستحتاج إلى التعامل معها بشكل مناسب في منطق معالجة البيانات.

الخطوة 5: إرسال تقارير الإخراج (اختياري)

تتيح لك بعض أجهزة HID إرسال بيانات مرة أخرى إلى الجهاز (تقارير الإخراج). يمكن استخدام هذا للتحكم في سلوك الجهاز (مثل ضبط مصابيح LED أو التحكم في المحركات).

            async function sendOutputReport(device, reportId, data) {
  try {
    const uint8Array = new Uint8Array(data);
    await device.sendReport(reportId, uint8Array);
    console.log("Output report sent.");
  } catch (error) {
    console.error("Error sending output report:", error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

ترسل طريقة device.sendReport() تقرير إخراج إلى الجهاز. يحدد reportId التقرير المحدد، و data عبارة عن مصفوفة بايت تحتوي على البيانات المراد إرسالها.

الخطوة 6: إغلاق الاتصال

عند الانتهاء من التفاعل مع الجهاز، من المهم إغلاق الاتصال:

            async function disconnectDevice(device) {
  try {
    await device.close();
    console.log("Device disconnected.");
  } catch (error) {
    console.error("Error disconnecting device:", error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

تغلق طريقة device.close() الاتصال بجهاز HID.

التطبيقات العملية لواجهة برمجة تطبيقات Web HID

تحتوي واجهة برمجة تطبيقات Web HID على مجموعة واسعة من التطبيقات المحتملة، بما في ذلك:

• الألعاب: تطوير ألعاب قائمة على الويب تدعم وحدات التحكم في الألعاب المتقدمة وعصا التحكم والأجهزة الطرفية الأخرى للألعاب. تخيل لعب لعبة سباقات في متصفحك مع دعم كامل لتغذية القوة من عجلة القيادة.
• إنتاج الموسيقى: إنشاء تطبيقات إنتاج موسيقى قائمة على الويب تتفاعل مع لوحات مفاتيح MIDI وآلات الطبول والآلات الموسيقية الأخرى. يمكن للموسيقي في الأرجنتين التعاون مع آخر في اليابان في مسار باستخدام نفس جهاز MIDI، يتم التحكم فيه من خلال تطبيق ويب.
• التحكم الصناعي: إنشاء لوحات معلومات ولوحات تحكم قائمة على الويب للمعدات الصناعية، مما يسمح للمشغلين بمراقبة الآلات والتحكم فيها عن بُعد. على سبيل المثال، يمكن مراقبة مزرعة الألواح الشمسية في منطقة أستراليا النائية وضبطها عبر واجهة ويب متصلة بأجهزة التحكم.
• إمكانية الوصول: تطوير التقنيات المساعدة التي تستخدم أجهزة إدخال متخصصة لمساعدة الأشخاص ذوي الإعاقة على التفاعل مع الويب. يمكن استخدام واجهة مفتاح مخصصة للتنقل في موقع ويب وإدخال النص.
• البحث العلمي: التفاعل مع الأدوات العلمية وأجهزة الحصول على البيانات مباشرةً من أدوات البحث المستندة إلى الويب. يمكن للباحث في سويسرا التحكم في مجهر عن بُعد من متصفح الويب، والحصول على الصور والبيانات.
• أنظمة نقاط البيع (POS): دمج ماسحات الرمز الشريطي وقارئات بطاقات الائتمان وأجهزة نقاط البيع الأخرى في أنظمة نقاط البيع المستندة إلى الويب. يمكن لشركة صغيرة في غانا استخدام تطبيق ويب لإدارة المبيعات، باستخدام ماسح ضوئي لرمز شريطي USB متصل مباشرةً بجهاز الكمبيوتر الخاص بهم.
• أجهزة إدخال مخصصة: دعم أجهزة الإدخال المخصصة أو المتخصصة التي لا يدعمها متصفحات الويب أصلاً. يتضمن ذلك وحدات تحكم متخصصة للمحاكاة ومحطات إدخال البيانات والأجهزة الفريدة الأخرى.

مثال على التعليمات البرمجية: قراءة إدخال لوحة المفاتيح

يوضح هذا المثال كيفية قراءة إدخال لوحة المفاتيح من لوحة مفاتيح HID عامة باستخدام واجهة برمجة تطبيقات Web HID.

            // Request HID device
async function requestKeyboard() {
    try {
        const devices = await navigator.hid.requestDevice({
            filters: [{
                usagePage: 0x0001,
                usage: 0x0006
            }]
        });

        if (devices.length > 0) {
            const keyboard = devices[0];
            console.log("Keyboard selected:", keyboard);
            await connectKeyboard(keyboard);
        } else {
            console.log("No keyboard selected.");
        }
    } catch (error) {
        console.error("Error requesting keyboard:", error);
    }
}

// Connect to the keyboard
async function connectKeyboard(keyboard) {
    try {
        await keyboard.open();
        console.log("Keyboard connected.");

        keyboard.addEventListener("inputreport", handleKeyboardInput);

        keyboard.addEventListener("disconnect", () => {
            console.log('Keyboard disconnected.');
        });

    } catch (error) {
        console.error("Error connecting to keyboard:", error);
    }
}

// Handle keyboard input
function handleKeyboardInput(event) {
    const { data, reportId } = event;
    const uint8Array = new Uint8Array(data.buffer);

    // Example: Print the raw data
    console.log("Keyboard input:", uint8Array);

    // TODO: Implement keycode parsing logic
    // This is a simplified example; real-world keyboard decoding is more complex

    // Basic example to interpret simple key presses based on raw input
    if(uint8Array[2] !== 0) {
      console.log("Key Pressed");
      // Further parsing to identify the actual key can be performed here.
    }
}

// Button to trigger the device request
const requestButton = document.createElement('button');
requestButton.textContent = 'Request Keyboard';
requestButton.addEventListener('click', requestKeyboard);
document.body.appendChild(requestButton);

            

              
                Copy
              
            
          

شرح:

• يطلب الكود أولاً الوصول إلى أجهزة HID التي تتطابق مع ملف تعريف استخدام لوحة المفاتيح (`usagePage: 0x0001, usage: 0x0006`).
• ثم يتصل بلوحة المفاتيح المحددة ويستمع إلى أحداث inputreport.
• تتلقى الدالة handleKeyboardInput البيانات الأولية من لوحة المفاتيح.
• يوفر المثال عنصرًا نائبًا لمنطق تحليل رمز المفتاح. يمكن أن يكون فك تشفير إدخال لوحة المفاتيح معقدًا، لأنه يعتمد على تخطيط لوحة المفاتيح وتنسيق تقرير HID المحدد. ستحتاج إلى الرجوع إلى وثائق لوحة المفاتيح أو مواصفات HID لتنفيذ فك التشفير المناسب.

التحديات والقيود

بينما توفر واجهة برمجة تطبيقات Web HID فوائد كبيرة، إلا أنها تواجه أيضًا بعض التحديات والقيود:

• دعم المتصفح: لم يتم بعد دعم واجهة برمجة تطبيقات Web HID بواسطة جميع المتصفحات الرئيسية. ستحتاج إلى التحقق من توافق المتصفح قبل استخدام واجهة برمجة التطبيقات في تطبيقك. اعتبارًا من أواخر عام 2024، يتمتع Chrome و Edge بأفضل دعم. دعم Firefox قيد التطوير.
• متطلبات برنامج تشغيل الجهاز: في بعض الحالات، قد تتطلب أجهزة HID تثبيت برامج تشغيل معينة على نظام المستخدم. يمكن أن يضيف هذا تعقيدًا إلى عملية النشر.
• تعقيد تحليل البيانات: يمكن أن يكون تحليل البيانات المستلمة من أجهزة HID أمرًا صعبًا، حيث يكون تنسيق البيانات غالبًا خاصًا بالجهاز وقد يتطلب معرفة تفصيلية لبروتوكول HID. تحتاج إلى فهم واصف التقرير وجداول استخدام HID.
• مخاوف تتعلق بالأمان: على الرغم من أن واجهة برمجة تطبيقات Web HID تتضمن إجراءات أمنية، فمن المهم أن تكون على دراية بالمخاطر الأمنية المحتملة. يجب على المطورين التحقق بعناية من صحة البيانات المستلمة من أجهزة HID وتجنب تخزين المعلومات الحساسة.
• الطبيعة غير المتزامنة: واجهة برمجة تطبيقات Web HID غير متزامنة، مما يعني أنك تحتاج إلى استخدام الوعود أو async/await للتعامل مع العمليات غير المتزامنة. يمكن أن يضيف هذا تعقيدًا إلى الكود، خاصة للمطورين غير المألوفين للبرمجة غير المتزامنة.

أفضل الممارسات لاستخدام واجهة برمجة تطبيقات Web HID

لضمان تجربة سلسة وآمنة عند استخدام واجهة برمجة تطبيقات Web HID، ضع في اعتبارك أفضل الممارسات التالية:

• تحقق دائمًا من دعم واجهة برمجة التطبيقات: قبل استخدام واجهة برمجة تطبيقات Web HID، تحقق من أن المتصفح يدعمها.
• اطلب الوصول إلى الجهاز فقط عند الحاجة: تجنب طلب الوصول إلى أجهزة HID ما لم يكن ذلك ضروريًا للغاية.
• قدم شرحًا واضحًا للمستخدمين: عند طلب الوصول إلى الجهاز، قم بتوفير شرح واضح وموجز للمستخدمين حول سبب حاجة تطبيقك إلى الوصول إلى الجهاز.
• تحقق من صحة البيانات المستلمة من أجهزة HID: تحقق بعناية من صحة جميع البيانات المستلمة من أجهزة HID لمنع الثغرات الأمنية.
• تعامل مع الأخطاء بأناقة: قم بتنفيذ معالجة أخطاء قوية للتعامل بأناقة مع الأخطاء المحتملة أثناء توصيل الجهاز ونقل البيانات وقطع الاتصال.
• أغلق اتصال الجهاز عند الانتهاء: أغلق دائمًا الاتصال بجهاز HID عند الانتهاء من استخدامه.
• اتبع أفضل ممارسات الأمان: التزم بأفضل ممارسات الأمان لحماية خصوصية المستخدم ومنع الوصول الضار إلى أجهزة HID.
• استخدم كشف الميزات: تحقق مما إذا كان `navigator.hid` موجودًا قبل محاولة استخدام واجهة برمجة التطبيقات. قم بتوفير آليات احتياطية أو رسائل إعلامية للمتصفحات التي لا تدعمها.
• التدهور اللطيف: صمم تطبيقك ليعمل، حتى لو كانت بعض ميزات HID غير متوفرة. على سبيل المثال، قم بتوفير بدائل للوحة المفاتيح والماوس إذا لم يتم دعم لوحة ألعاب معينة.

مستقبل واجهة برمجة تطبيقات Web HID

لا تزال واجهة برمجة تطبيقات Web HID جديدة نسبيًا، ولكن لديها القدرة على إحداث ثورة في الطريقة التي تتفاعل بها تطبيقات الويب مع الأجهزة. مع تحسن دعم المتصفح وتبني المزيد من المطورين لواجهة برمجة التطبيقات، يمكننا أن نتوقع رؤية مجموعة واسعة من تطبيقات الويب المبتكرة التي تستفيد من قوة أجهزة HID. من المتوقع أيضًا أن يؤدي المزيد من التقييس والتحسينات على توافق الأجهزة إلى تبسيط التطوير وتعزيز تجربة المستخدم.

الخلاصة

تعمل واجهة برمجة تطبيقات Web HID على تمكين مطوري الويب من إنشاء تجارب أكثر ثراءً وتفاعلية من خلال سد الفجوة بين الويب والعالم المادي. من خلال فهم إمكانيات واجهة برمجة التطبيقات واعتبارات الأمان وأفضل الممارسات، يمكن للمطورين فتح عالم من الإمكانيات لتطبيقات الويب. من الألعاب وإنتاج الموسيقى إلى التحكم الصناعي وإمكانية الوصول، تم إعداد واجهة برمجة تطبيقات Web HID لدفع الابتكار عبر مختلف الصناعات.

ابدأ في استكشاف واجهة برمجة تطبيقات Web HID اليوم واكتشف الإمكانات المثيرة التي تحملها لمشروع الويب التالي!