WebHID API در فرانت‌اند: پل زدن بین وب و دستگاه‌های رابط انسانی

WebHID API با فعال کردن ارتباط مستقیم با دستگاه‌های رابط انسانی (HID)، دنیای جدیدی از امکانات را برای برنامه‌های وب باز می‌کند. این API به وب‌سایت‌ها اجازه می‌دهد تا با طیف گسترده‌ای از دستگاه‌هایی که معمولاً از طریق APIهای وب استاندارد قابل دسترسی نیستند، تعامل داشته باشند و به این ترتیب قابلیت‌های برنامه‌های مبتنی بر وب را گسترش داده و تجربیات کاربری نوآورانه‌ای ایجاد کنند. این راهنما یک نمای کلی از WebHID API، کاربردها، جزئیات پیاده‌سازی و ملاحظات امنیتی مهم آن ارائه می‌دهد.

WebHID چیست؟

WebHID (Web Human Interface Device API) یک API وب است که به صفحات وب اجازه می‌دهد به دستگاه‌های HID دسترسی داشته و با آن‌ها تعامل کنند. HIDها دسته‌بندی گسترده‌ای از دستگاه‌هایی هستند که انسان‌ها برای تعامل با کامپیوترها از آن‌ها استفاده می‌کنند، از جمله:

• کیبوردها
• ماوس‌ها
• گیم‌پدها و جوی‌استیک‌ها
• دستگاه‌های ورودی تخصصی (مانند اسکنرهای بارکد، ابزارهای علمی، کنترلرهای سفارشی)

به طور سنتی، برنامه‌های وب در توانایی خود برای تعامل مستقیم با این دستگاه‌ها محدود بوده‌اند. WebHID API با فراهم کردن راهی امن و کنترل‌شده برای ارتباط صفحات وب با HIDها از طریق جاوا اسکریپت، این شکاف را پر می‌کند.

چرا از WebHID استفاده کنیم؟

WebHID API چندین مزیت نسبت به روش‌های سنتی تعامل با دستگاه‌های HID ارائه می‌دهد:

• دسترسی مستقیم: ارتباط مستقیم با دستگاه‌ها را فعال می‌کند و محدودیت‌های APIهای استاندارد مرورگر را دور می‌زند.
• عملکرد گسترده: از طیف وسیع‌تری از دستگاه‌ها، از جمله سخت‌افزارهای تخصصی که ممکن است توسط APIهای استاندارد شناسایی نشوند، پشتیبانی می‌کند.
• تعاملات قابل تنظیم: به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا پروتکل‌ها و فرمت‌های داده سفارشی را برای تعامل با دستگاه‌های خاص تعریف کنند.
• تجربه کاربری بهبود یافته: با فراهم کردن کنترل بیشتر بر ورودی کاربر، برنامه‌های وب فراگیرتر و پاسخ‌گوتر ایجاد می‌کند.
• سازگاری بین پلتفرمی: هدف WebHID ارائه یک تجربه سازگار در سیستم‌عامل‌ها و مرورگرهای مختلفی است که از این API پشتیبانی می‌کنند.

موارد استفاده از WebHID

WebHID API طیف گسترده‌ای از کاربردهای بالقوه در صنایع مختلف دارد:

بازی

WebHID پشتیبانی پیشرفته از گیم‌پد و جوی‌استیک را برای بازی‌های مبتنی بر وب فراهم می‌کند و امکان کنترل دقیق‌تر و گیم‌پلی فراگیرتر را می‌دهد. به عنوان مثال، یک شبیه‌ساز پرواز را تصور کنید که کاملاً در مرورگر اجرا می‌شود و از یک دسته پرواز اختصاصی برای کنترل واقع‌گرایانه استفاده می‌کند. به جای محدود شدن به پشتیبانی عمومی گیم‌پد، شبیه‌ساز می‌تواند مستقیماً ورودی را از هر محور و دکمه دسته پرواز بخواند.

دسترس‌پذیری

این API می‌تواند برای ایجاد فناوری‌های کمکی استفاده شود که به کاربران دارای معلولیت اجازه می‌دهد تا به طور مؤثرتری با محتوای وب تعامل داشته باشند. دستگاه‌های ورودی تخصصی، مانند ردیاب‌های سر یا سوئیچ‌های دمیدنی، می‌توانند مستقیماً در برنامه‌های وب ادغام شوند و روش‌های ورودی سفارشی را فراهم کنند. این به کاربران دارای اختلالات حرکتی اجازه می‌دهد تا با سهولت بیشتری وب‌سایت‌ها را پیمایش کرده و با برنامه‌های وب تعامل کنند.

کاربردهای علمی و صنعتی

WebHID رابط‌های مبتنی بر وب را برای کنترل و نظارت بر ابزارهای علمی و تجهیزات صنعتی فعال می‌کند. این به محققان و مهندسان اجازه می‌دهد تا از مکان‌های دور به داده‌ها دسترسی داشته و آن‌ها را تجزیه و تحلیل کنند. یک ابزار آزمایشگاهی را در نظر بگیرید که دما و فشار را اندازه‌گیری می‌کند. با WebHID، یک برنامه وب می‌تواند مستقیماً داده‌ها را از ابزار بخواند و آن را به صورت بلادرنگ نمایش دهد و نیاز به نرم‌افزار تخصصی نصب شده روی کامپیوتر محلی را از بین ببرد.

آموزش

WebHID می‌تواند برای ایجاد ابزارهای آموزشی تعاملی استفاده شود که از دستگاه‌های ورودی تخصصی برای یادگیری عملی استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، یک ابزار تشریح مجازی می‌تواند از یک دستگاه بازخورد لمسی برای شبیه‌سازی حس بافت‌های مختلف استفاده کند و به دانش‌آموزان یک تجربه یادگیری واقع‌گرایانه‌تر و جذاب‌تر ارائه دهد.

رابط‌های سخت‌افزاری سفارشی

این API راهی برای تعامل با دستگاه‌های سخت‌افزاری سفارشی مستقیماً از مرورگر وب فراهم می‌کند. این امر امکان پروژه‌های نوآورانه شامل میکروکنترلرها، سنسورها و سایر قطعات الکترونیکی را باز می‌کند. یک برنامه وب را تصور کنید که یک سیستم روشنایی LED سفارشی متصل به یک میکروکنترلر را کنترل می‌کند. این برنامه می‌تواند از WebHID برای ارسال دستورات به میکروکنترلر و کنترل رنگ و شدت نورها استفاده کند.

WebHID چگونه کار می‌کند: یک مرور فنی

ساختار API

WebHID API از چندین رابط و متد کلیدی تشکیل شده است:

• navigator.hid: نقطه ورود به WebHID API.
• HID.requestDevice(): از کاربر می‌خواهد یک دستگاه HID را برای اتصال انتخاب کند.
• HIDDevice: نماینده یک دستگاه HID متصل شده است.
• HIDDevice.open(): یک اتصال به دستگاه باز می‌کند.
• HIDDevice.close(): اتصال به دستگاه را می‌بندد.
• HIDDevice.addEventListener('inputreport', ...): به داده‌های ورودی از دستگاه گوش می‌دهد.
• HIDDevice.sendReport(): داده‌ها را به دستگاه ارسال می‌کند.
• HIDDevice.sendFeatureReport(): یک گزارش ویژگی (feature report) به دستگاه ارسال می‌کند.
• HIDDevice.getFeatureReport(): یک گزارش ویژگی را از دستگاه بازیابی می‌کند.

اتصال به یک دستگاه HID

فرآیند اتصال به یک دستگاه HID شامل مراحل زیر است:

1. درخواست دسترسی: متد navigator.hid.requestDevice() را فراخوانی کنید تا از کاربر بخواهید یک دستگاه را انتخاب کند. این متد یک آرگومان فیلتر اختیاری می‌گیرد که به شما امکان می‌دهد انواع دستگاه‌هایی را که به آن‌ها علاقه دارید مشخص کنید.
2. انتخاب دستگاه: مرورگر یک انتخاب‌گر دستگاه نمایش می‌دهد و به کاربر اجازه می‌دهد یک دستگاه HID را انتخاب کند.
3. باز کردن اتصال: پس از اینکه کاربر یک دستگاه را انتخاب کرد، متد HIDDevice.open() را برای برقراری اتصال فراخوانی کنید.
4. دریافت داده: به رویدادهای 'inputreport' روی شیء HIDDevice گوش دهید تا داده‌ها را از دستگاه دریافت کنید.
5. ارسال داده (اختیاری): متد HIDDevice.sendReport() یا HIDDevice.sendFeatureReport() را برای ارسال داده به دستگاه فراخوانی کنید.
6. بستن اتصال: پس از اتمام کار، متد HIDDevice.close() را برای بستن اتصال فراخوانی کنید.

نمونه کد

در اینجا یک مثال ساده از نحوه اتصال به یک دستگاه HID و دریافت داده آورده شده است:

async function connectToHIDDevice() {
  try {
    const devices = await navigator.hid.requestDevice({
      filters: [{
        usagePage: 0x0001, // کنترل‌های عمومی دسکتاپ
        usage: 0x0004      // جوی‌استیک
      }]
    });

    if (devices.length > 0) {
      const device = devices[0];

      device.addEventListener('inputreport', event => {
        const { data, reportId } = event;
        const bytes = new Uint8Array(data.buffer);
        console.log(`Received data from report ${reportId}:`, bytes);
        // داده‌ها را اینجا پردازش کنید
      });

      await device.open();
      console.log(`Connected to device: ${device.productName}`);
    } else {
      console.log('No HID devices selected.');
    }
  } catch (error) {
    console.error('Error connecting to HID device:', error);
  }
}

connectToHIDDevice();

ملاحظات امنیتی

امنیت یک جنبه حیاتی از WebHID API است. از آنجایی که این API دسترسی مستقیم به سخت‌افزار را فراهم می‌کند، پیاده‌سازی اقدامات امنیتی برای جلوگیری از سوءاستفاده کدهای مخرب از آسیب‌پذیری‌ها مهم است.

• مجوز کاربر: این API قبل از اینکه یک وب‌سایت بتواند به یک دستگاه HID دسترسی پیدا کند، به مجوز صریح کاربر نیاز دارد. مرورگر یک انتخاب‌گر دستگاه نمایش می‌دهد و به کاربر اجازه می‌دهد تا دستگاه مورد نظر برای اتصال را انتخاب کند.
• فقط HTTPS: WebHID API فقط بر روی اتصالات امن (HTTPS) در دسترس است. این به جلوگیری از حملات مرد میانی (man-in-the-middle) کمک می‌کند.
• جداسازی مبدأ (Origin Isolation): این API تابع سیاست همان مبدأ (same-origin policy) است که دسترسی به منابع از دامنه‌های مختلف را محدود می‌کند.
• پاکسازی ورودی: همیشه ورودی‌های دریافت شده از دستگاه‌های HID را برای جلوگیری از حملات تزریق (injection) پاکسازی کنید.
• اصل کمترین امتیاز (Least Privilege): فقط به دستگاه‌های HID و عملکردهای خاصی که برای برنامه شما لازم است، درخواست دسترسی دهید.
• به‌روزرسانی‌های منظم: مرورگر و سیستم‌عامل خود را به‌روز نگه دارید تا اطمینان حاصل کنید که آخرین وصله‌های امنیتی را دارید.

بهترین شیوه‌ها برای توسعه WebHID

پیروی از این بهترین شیوه‌ها به شما کمک می‌کند تا برنامه‌های WebHID قوی و کاربرپسند ایجاد کنید:

• ارائه دستورالعمل‌های واضح: به وضوح برای کاربر توضیح دهید که چرا برنامه شما به دستگاه‌های HID نیاز دارد و چگونه از دستگاه استفاده خواهد شد.
• مدیریت خطاها به صورت زیبا: مدیریت خطا را برای رسیدگی به مواردی که دستگاهی پیدا نمی‌شود یا نمی‌توان به آن متصل شد، پیاده‌سازی کنید.
• بهینه‌سازی عملکرد: کد خود را برای به حداقل رساندن تأخیر و تضمین یک تجربه کاربری روان بهینه کنید.
• آزمایش کامل: برنامه خود را با انواع دستگاه‌های HID آزمایش کنید تا از سازگاری اطمینان حاصل کنید.
• در نظر گرفتن دسترس‌پذیری: برنامه خود را با در نظر گرفتن دسترس‌پذیری طراحی کنید و اطمینان حاصل کنید که کاربران دارای معلولیت می‌توانند از آن استفاده کنند.
• پیروی از بهترین شیوه‌های امنیتی: به دستورالعمل‌های امنیتی ذکر شده در بالا برای محافظت از کاربران و برنامه خود پایبند باشید.

پشتیبانی مرورگرها

WebHID API در حال حاضر توسط مرورگرهای زیر پشتیبانی می‌شود:

• Google Chrome (نسخه 89 و بالاتر)
• Microsoft Edge (نسخه 89 و بالاتر)

پشتیبانی برای مرورگرهای دیگر در حال توسعه است. برای آخرین اطلاعات در مورد پشتیبانی WebHID، به مستندات رسمی مرورگر مراجعه کنید.

آینده WebHID

WebHID API یک فناوری به سرعت در حال تکامل با آینده‌ای امیدوارکننده است. با گسترش پشتیبانی مرورگرها و اضافه شدن ویژگی‌های جدید، این API امکانات بیشتری را برای برنامه‌های مبتنی بر وب باز خواهد کرد.

برخی از پیشرفت‌های بالقوه آینده عبارتند از:

• کشف بهبود یافته دستگاه: بهبودهایی در انتخاب‌گر دستگاه تا کاربران راحت‌تر بتوانند دستگاه‌های HID را پیدا کرده و به آن‌ها متصل شوند.
• فرمت‌های داده استاندارد شده: توسعه فرمت‌های داده استاندارد برای دستگاه‌های HID رایج به منظور ساده‌سازی توسعه و بهبود قابلیت همکاری.
• ویژگی‌های امنیتی پیشرفته: پیاده‌سازی اقدامات امنیتی اضافی برای محافظت بیشتر از کاربران در برابر کدهای مخرب.
• پشتیبانی از بلوتوث: گسترش API برای پشتیبانی از دستگاه‌های HID بلوتوث.

نتیجه‌گیری

WebHID API گام مهمی رو به جلو در قابلیت‌های برنامه‌های وب محسوب می‌شود. با فراهم کردن دسترسی مستقیم به دستگاه‌های رابط انسانی، این API دنیایی از امکانات را برای ایجاد تجربیات کاربری نوآورانه و فراگیر باز می‌کند. چه در حال توسعه بازی‌های مبتنی بر وب، فناوری‌های کمکی، ابزارهای علمی یا رابط‌های سخت‌افزاری سفارشی باشید، WebHID API شما را قادر می‌سازد تا برنامه‌های وبی بسازید که قبلاً غیرممکن بودند. با درک این API، ملاحظات امنیتی و بهترین شیوه‌های آن، می‌توانید از قدرت WebHID برای ساخت نسل بعدی تجربیات وب استفاده کنید.