Frontend WebHID funkcijų aptikimas: įrenginio galimybių nustatymo įvaldymas

WebHID API atveria įdomias galimybes žiniatinklio programoms tiesiogiai sąveikauti su įvairiais žmogaus sąsajos įrenginiais (HID). Nors pagrindinė komunikacija yra nesudėtinga, tikrasis potencialas atsiskleidžia efektyviai nustatant įrenginio galimybes. Šiame straipsnyje pateikiamas išsamus vadovas apie funkcijų aptikimą naudojant WebHID, kuris leis jums kurti turtingesnes, labiau reaguojančias ir pritaikytas žiniatinklio patirtis.

Kas yra WebHID ir kodėl funkcijų aptikimas yra svarbus?

WebHID yra žiniatinklio API, leidžianti svetainėms pasiekti HID įrenginius, kurie apima viską nuo klaviatūrų ir pelių iki žaidimų pultų, jutiklių ir nestandartinės aparatinės įrangos. Skirtingai nuo tradicinių žiniatinklio API, kurios remiasi standartizuotomis sąsajomis, WebHID suteikia tiesioginę prieigą prie neapdorotų įrenginio duomenų ir valdymo mechanizmų.

Tačiau iššūkis yra tas, kad HID įrenginiai yra neįtikėtinai įvairūs. Vieno gamintojo žaidimų pultas gali turėti kitokius mygtukus, ašis ar jutiklius, palyginti su kitu. Specializuotas pramoninis jutiklis gali turėti unikalius duomenų formatus ar konfigūracijos parinktis. Be patikimo funkcijų aptikimo metodo jūsų žiniatinklio programa būtų priversta remtis prielaidomis, o tai sukeltų suderinamumo problemų, apribotų funkcionalumą ir prastą vartotojo patirtį.

Funkcijų aptikimas – tai programinis prijungto HID įrenginio galimybių ir funkcijų nustatymo procesas. Tai leidžia jūsų žiniatinklio programai dinamiškai pritaikyti savo elgseną ir vartotojo sąsają atsižvelgiant į konkretų naudojamą įrenginį. Tai užtikrina optimalų našumą, suderinamumą ir pritaikytą patirtį kiekvienam vartotojui.

HID ataskaitų ir deskriptorių supratimas

Prieš pradedant nagrinėti kodą, labai svarbu suprasti pagrindines HID ataskaitų ir deskriptorių sąvokas. Tai yra pagrindiniai elementai, apibrėžiantys, kaip įrenginys bendrauja su pagrindine sistema.

HID ataskaitos

HID ataskaita yra duomenų paketas, kurį įrenginys siunčia pagrindinei sistemai arba gauna iš jos. Yra trys pagrindiniai ataskaitų tipai:

• Įvesties ataskaitos: Duomenys, siunčiami iš įrenginio į pagrindinę sistemą (pvz., mygtukų paspaudimai, jutiklių rodmenys).
• Išvesties ataskaitos: Duomenys, siunčiami iš pagrindinės sistemos į įrenginį (pvz., LED spalvų nustatymas, variklių greičio valdymas).
• Funkcijų ataskaitos: Naudojamos įrenginio funkcijų užklausoms ir konfigūravimui (pvz., programinės įrangos versijos gavimas, jautrumo lygių nustatymas).

HID deskriptoriai

HID deskriptorius yra dvejetainė struktūra, aprašanti įrenginio galimybes, įskaitant:

• Palaikomų ataskaitų tipus (įvesties, išvesties, funkcijų).
• Duomenų formatą kiekvienoje ataskaitoje (pvz., dydis, duomenų tipai, bitų laukai).
• Kiekvieno duomenų elemento reikšmę (pvz., 1 mygtukas, X ašis, temperatūros jutiklis).

Deskriptorius iš esmės yra planas, nurodantis operacinei sistemai (ir, atitinkamai, jūsų žiniatinklio programai), kaip interpretuoti įrenginio siunčiamus duomenis. Šio deskriptoriaus pasiekimas ir analizavimas yra WebHID funkcijų aptikimo pagrindas.

Funkcijų aptikimo metodai naudojant WebHID

Yra keletas funkcijų aptikimo su WebHID metodų, kurių kiekvienas turi savo privalumų ir trūkumų:

1. Rankinis deskriptoriaus analizavimas: Tiesiogiausias, bet ir sudėtingiausias metodas. Jis apima neapdoroto HID deskriptoriaus gavimą ir rankinį jo struktūros interpretavimą remiantis HID specifikacija.
2. HID ataskaitų ID naudojimas: Daugelis įrenginių naudoja ataskaitų ID, kad atskirtų skirtingų tipų ataskaitas. Išsiuntę funkcijos ataskaitos užklausą su konkrečiu ID, galite nustatyti, ar įrenginys palaiko šią funkciją.
3. Tiekėjo apibrėžti naudojimo puslapiai ir naudojimo atvejai: HID įrenginiai gali apibrėžti pasirinktinius naudojimo puslapius ir naudojimo atvejus, kad atspindėtų tiekėjo specifines funkcijas. Šių verčių užklausa leidžia nustatyti specifinių galimybių buvimą.
4. Iš anksto nustatyti funkcijų rinkiniai arba duomenų bazės: Žinomų įrenginių galimybių duomenų bazės palaikymas, remiantis tiekėjo ID, produkto ID ar kitais identifikatoriais. Tai leidžia greitai ir lengvai aptikti įprastų įrenginių funkcijas.

1. Rankinis deskriptoriaus analizavimas: gilusis pasinėrimas

Rankinis deskriptoriaus analizavimas suteikia didžiausią funkcijų aptikimo kontrolę. Jis apima šiuos veiksmus:

1. Prieigos prie įrenginio prašymas: Naudokite navigator.hid.requestDevice(), kad paragintumėte vartotoją pasirinkti HID įrenginį.
2. Įrenginio atidarymas: Iškvieskite device.open(), kad užmegztumėte ryšį.
3. HID deskriptoriaus gavimas: Deja, WebHID API tiesiogiai nepateikia neapdoroto HID deskriptoriaus. Tai yra didelis apribojimas. Dažnas sprendimas yra siųsti „Gauti deskriptorių“ valdymo perdavimo užklausą per device.controlTransferIn(), jei įrenginys tai palaiko. Tačiau tai palaikoma ne visur. Todėl kiti metodai paprastai yra patikimesni.
4. Deskriptoriaus analizavimas: Gavę deskriptorių (jei pavyksta jį gauti!), turite jį išanalizuoti pagal HID specifikaciją. Tai apima dvejetainių duomenų dekodavimą ir informacijos apie ataskaitų tipus, duomenų dydžius, naudojimo atvejus ir kitas svarbias detales ištraukimą.

Pavyzdys (iliustracinis, nes tiesioginė prieiga prie deskriptoriaus yra ribota):

Šis pavyzdys daro prielaidą, kad turite būdą gauti deskriptorių, galbūt per apeitį ar išorinę biblioteką. Tai yra sudėtingoji dalis.

async function getDeviceDescriptor(device) {
  // Čia ir slypi iššūkis: gauti deskriptorių.
  // Realybėje ši dalis dažnai praleidžiama arba pakeičiama kitais metodais.
  // Šis pavyzdys yra tik iliustraciniais tikslais.
  //  Apsvarstykite galimybę naudoti biblioteką ar kitą metodą deskriptoriui gauti.
  
  // Simuliuojame deskriptoriaus gavimą (pakeiskite tikruoju gavimu)
  const descriptor = new Uint8Array([0x05, 0x01, 0x09, 0x02, 0xA1, 0x01, 0x09, 0x01, 0xA1, 0x00, 0x05, 0x09, 0x19, 0x01, 0x29, 0x03, 0x15, 0x00, 0x25, 0x01, 0x95, 0x03, 0x75, 0x01, 0x81, 0x02, 0x95, 0x01, 0x75, 0x05, 0x81, 0x03, 0x05, 0x01, 0x09, 0x30, 0x09, 0x31, 0x15, 0x81, 0x25, 0x7F, 0x75, 0x08, 0x95, 0x02, 0x81, 0x06, 0xC0, 0xC0]);
  return descriptor;
}

async function analyzeDescriptor(device) {
  const descriptor = await getDeviceDescriptor(device);

  // Tai supaprastintas analizavimo pavyzdys. Tikrasis analizavimas yra sudėtingesnis.
  let offset = 0;

  while (offset < descriptor.length) {
    const byte = descriptor[offset];

    switch (byte) {
      case 0x05: // Naudojimo puslapis (Usage Page)
        const usagePage = descriptor[offset + 1];
        console.log("Naudojimo puslapis:", usagePage.toString(16));
        offset += 2;
        break;
      case 0x09: // Naudojimo atvejis (Usage)
        const usage = descriptor[offset + 1];
        console.log("Naudojimo atvejis:", usage.toString(16));
        offset += 2;
        break;
      case 0xA1: // Kolekcija (Collection)
        const collectionType = descriptor[offset + 1];
        console.log("Kolekcijos tipas:", collectionType.toString(16));
        offset += 2;
        break;
      // ... kiti atvejai elementų tipams ...
      default:
        console.log("Nežinomas elementas:", byte.toString(16));
        offset++;
    }
  }
}

Iššūkiai:

• Sudėtingumas: HID deskriptorių analizavimas reikalauja gilaus HID specifikacijos supratimo.
• Ribota tiesioginė prieiga: WebHID tiesiogiai nepateikia HID deskriptoriaus, todėl šį metodą sunku patikimai įgyvendinti.
• Klaidų tikimybė: Rankinis analizavimas yra linkęs į klaidas dėl sudėtingos deskriptoriaus struktūros.

Kada naudoti:

• Kai jums reikia didžiausios funkcijų aptikimo kontrolės ir esate pasirengę investuoti daug pastangų, kad suprastumėte HID specifikaciją.
• Kai kiti metodai nėra pakankami norint nustatyti konkrečias jums reikalingas funkcijas.

2. HID ataskaitų ID naudojimas: tikslinės funkcijų užklausos

Daugelis HID įrenginių naudoja ataskaitų ID, kad atskirtų skirtingų tipų ataskaitas. Išsiuntę funkcijos ataskaitos užklausą su konkrečiu ID, galite nustatyti, ar įrenginys palaiko tam tikrą funkciją. Šis metodas remiasi tuo, kad įrenginio programinė įranga atsako su konkrečia verte, jei funkcija yra prieinama.

Pavyzdys:

async function checkFeatureSupport(device, reportId, expectedResponse) {
  try {
    const data = new Uint8Array([reportId]); // Paruoškite užklausą su ataskaitos ID
    await device.sendFeatureReport(reportId, data);

    // Klausykitės įvesties ataskaitos iš įrenginio, rodančios sėkmę.
    device.addEventListener("inputreport", (event) => {
        const { data, reportId } = event;
        const value = data.getUint8(0);  // Darome prielaidą, kad atsakymas yra vienas baitas

        if(value === expectedResponse){
            console.log(`Funkcija su ataskaitos ID ${reportId} palaikoma.`);
            return true;
        } else {
            console.log(`Funkcija su ataskaitos ID ${reportId} grąžino netikėtą vertę.`);
            return false;
        }
    });

    
    // Arba, jei įrenginys iškart atsako į getFeatureReport
    // const data = await device.receiveFeatureReport(reportId);
    // if (data[0] === expectedResponse) {
    //   console.log(`Funkcija su ataskaitos ID ${reportId} palaikoma.`);
    //   return true;
    // } else {
    //   console.log(`Funkcija su ataskaitos ID ${reportId} nepalaikoma.`);
    //   return false;
    // }

  } catch (error) {
    console.error(`Klaida tikrinant funkciją su ataskaitos ID ${reportId}:`, error);
    return false; // Tarkime, kad funkcija nepalaikoma, jei įvyksta klaida
  }

  return false;
}


async function detectDeviceFeatures(device) {
  // 1 pavyzdys: patikrinkite konkrečią LED valdymo funkciją (hipotetinis ataskaitos ID)
  const ledControlReportId = 0x01;
  const ledControlResponseValue = 0x01; // Numatoma vertė, rodanti LED palaikymą.
  const hasLedControl = await checkFeatureSupport(device, ledControlReportId, ledControlResponseValue);

  if (hasLedControl) {
    console.log("Įrenginys palaiko LED valdymą!");
  } else {
    console.log("Įrenginys nepalaiko LED valdymo.");
  }

  // 2 pavyzdys: patikrinkite konkrečią jutiklio funkciją (hipotetinis ataskaitos ID)
  const sensorReportId = 0x02;
  const sensorResponseValue = 0x01; // Numatoma vertė, rodanti jutiklio palaikymą.
  const hasSensor = await checkFeatureSupport(device, sensorReportId, sensorResponseValue);

  if (hasSensor) {
    console.log("Įrenginys turi jutiklį!");
  } else {
    console.log("Įrenginys neturi jutiklio.");
  }
}

Iššūkiai:

• Reikalingos specifinės žinios apie įrenginį: Jums reikia žinoti konkrečius ataskaitų ID ir numatomus atsakymus funkcijoms, kurias norite aptikti. Ši informacija paprastai pateikiama įrenginio dokumentacijoje arba specifikacijose.
• Klaidų tvarkymas: Turite tvarkyti galimas klaidas, pavyzdžiui, kai įrenginys neatsako arba grąžina netikėtą vertę.
• Daroma prielaida dėl įrenginio nuoseklumo: Remiamasi prielaida, kad konkretus ataskaitos ID visada atitiks tą pačią funkciją skirtinguose to paties tipo įrenginiuose.

Kada naudoti:

• Kai turite prieigą prie įrenginio dokumentacijos ar specifikacijų, kuriose pateikiami reikalingi ataskaitų ID ir numatomi atsakymai.
• Kai reikia aptikti specifines funkcijas, kurių neapima standartiniai HID naudojimo atvejai.

3. Tiekėjo apibrėžti naudojimo puslapiai ir naudojimo atvejai: nestandartinių funkcijų nustatymas

HID specifikacija leidžia tiekėjams apibrėžti pasirinktinius naudojimo puslapius ir naudojimo atvejus, kad atspindėtų tiekėjo specifines funkcijas. Naudojimo puslapis yra susijusių naudojimo atvejų vardų sritis, o naudojimo atvejis apibrėžia konkrečią funkciją ar atributą tame puslapyje. Užklausdami šias tiekėjo apibrėžtas vertes, galite nustatyti pasirinktinių galimybių buvimą.

Pavyzdys:

Šis pavyzdys iliustruoja koncepciją. Faktinis įgyvendinimas gali reikalauti ataskaitos deskriptoriaus skaitymo, norint nustatyti galimus naudojimo atvejus.

// Tai yra konceptuali iliustracija. WebHID tiesiogiai
// nepateikia metodų, kaip užklausti naudojimo puslapius/atvejus be tolesnės deskriptoriaus analizės.

async function checkVendorDefinedFeature(device, vendorId, featureUsagePage, featureUsage) {
  // Supaprastinta logika - pakeiskite tikruoju metodu, jei jis bus prieinamas būsimose WebHID versijose
  if (device.vendorId === vendorId) {
    // Tarkime, kad naudojimo atvejo patikrinimas yra įmanomas viduje
    // if (device.hasUsage(featureUsagePage, featureUsage)) { // Hipotetinė funkcija
    //   console.log("Įrenginys palaiko tiekėjo apibrėžtą funkciją!");
    //   return true;
    // }

    console.log("Negalima tiesiogiai patikrinti, ar įrenginys palaiko tiekėjo apibrėžtą funkciją. Apsvarstykite kitus metodus.");

  } else {
    console.log("Įrenginys neatitinka numatyto tiekėjo ID.");
  }

  return false;
}


async function detectVendorFeatures(device) {
  // Pavyzdys: patikrinkite pasirinktinę funkciją, apibrėžtą tiekėjo XYZ (hipotetinė)
  const vendorId = 0x1234; // Hipotetinis tiekėjo ID
  const featureUsagePage = 0xF001; // Hipotetinis tiekėjo apibrėžtas naudojimo puslapis
  const featureUsage = 0x0001; // Hipotetinis funkcijos naudojimo atvejis

  const hasVendorFeature = await checkVendorDefinedFeature(device, vendorId, featureUsagePage, featureUsage);

  // Alternatyvaus požiūrio, naudojant funkcijos ataskaitą, pavyzdys. Reikalauja ataskaitų deskriptorių analizės praktiniam naudojimui.
  if (hasVendorFeature) {
    console.log("Įrenginys palaiko tiekėjo XYZ pasirinktinę funkciją!");
  } else {
    console.log("Įrenginys nepalaiko tiekėjo XYZ pasirinktinės funkcijos.");
  }
}

Iššūkiai:

• Reikalinga tiekėjo dokumentacija: Jums reikia prieigos prie tiekėjo dokumentacijos, kad suprastumėte jų pasirinktinių naudojimo puslapių ir naudojimo atvejų reikšmę.
• Standartizacijos trūkumas: Tiekėjo apibrėžtos funkcijos nėra standartizuotos, todėl sunku sukurti bendrą funkcijų aptikimo kodą.
• Ribotas WebHID palaikymas: Dabartinės WebHID implementacijos gali tiesiogiai nepateikti metodų naudojimo puslapių ir naudojimo atvejų užklausoms be išsamesnės ataskaitų deskriptorių analizės.

Kada naudoti:

• Kai dirbate su konkretaus tiekėjo aparatine įranga ir turite prieigą prie jų dokumentacijos.
• Kai reikia aptikti pasirinktines funkcijas, kurių neapima standartiniai HID naudojimo atvejai.

4. Iš anksto nustatyti funkcijų rinkiniai arba duomenų bazės: įrenginių atpažinimo supaprastinimas

Vienas praktiškas požiūris į funkcijų aptikimą yra palaikyti žinomų įrenginių galimybių duomenų bazę, remiantis tiekėjo ID, produkto ID ar kitomis identifikavimo charakteristikomis. Tai leidžia jūsų žiniatinklio programai greitai atpažinti įprastus įrenginius ir taikyti iš anksto nustatytas konfigūracijas ar funkcijų rinkinius.

Pavyzdys:

const deviceDatabase = {
  "046d:c52b": { // Logitech G502 žaidimų pelė (Tiekėjo ID:Produkto ID)
    features: {
      dpiAdjustment: true,
      programmableButtons: 11,
      rgbLighting: true
    }
  },
  "04f3:0c4b": { // Elgato Stream Deck (Tiekėjo ID:Produkto ID)
    features: {
      lcdButtons: true,
      customIcons: true,
      hotkeys: true
    }
  }
  // ... daugiau įrenginių apibrėžimų ...
};


async function detectDeviceFeaturesFromDatabase(device) {
  const deviceId = `${device.vendorId.toString(16)}:${device.productId.toString(16)}`;

  if (deviceDatabase[deviceId]) {
    const features = deviceDatabase[deviceId].features;
    console.log("Įrenginys rastas duomenų bazėje!");
    console.log("Funkcijos:", features);
    return features;
  } else {
    console.log("Įrenginys nerastas duomenų bazėje.");
    return null; // Įrenginys neatpažintas
  }
}

Iššūkiai:

• Duomenų bazės priežiūra: Duomenų bazės atnaujinimas naujais įrenginiais ir funkcijomis reikalauja nuolatinių pastangų.
• Ribota aprėptis: Duomenų bazėje gali nebūti informacijos apie visus galimus HID įrenginius, ypač retesnius ar nestandartinius.
• Galimi netikslumai: Informacija apie įrenginius duomenų bazėje gali būti nepilna ar netiksli, o tai gali lemti neteisingą funkcijų aptikimą.

Kada naudoti:

• Kai reikia palaikyti platų įprastų HID įrenginių asortimentą.
• Kai norite suteikti greitą ir paprastą būdą konfigūruoti įrenginius, nereikalaujant, kad vartotojai rankiniu būdu nustatytų funkcijas.
• Kaip atsarginį mechanizmą, kai kiti funkcijų aptikimo metodai neveikia.

Geriausios praktikos WebHID funkcijų aptikimui

• Suteikite prioritetą vartotojo privatumui: Visada aiškiai prašykite vartotojo prieigos prie įrenginio ir aiškiai paaiškinkite, kodėl jums reikalinga prieiga prie jo HID įrenginių.
• Pateikite atsarginius mechanizmus: Jei funkcijų aptikimas nepavyksta, suteikite vartotojams galimybę rankiniu būdu konfigūruoti savo įrenginius arba pasirinkti iš palaikomų funkcijų sąrašo.
• Korektiškai tvarkykite klaidas: Įdiekite patikimą klaidų tvarkymą, kad išvengtumėte netikėtos elgsenos ar gedimų.
• Naudokite asinchronines operacijas: WebHID operacijos yra asinchroninės, todėl naudokite async ir await, kad neblokuotumėte pagrindinės gijos.
• Optimizuokite našumą: Sumažinkite funkcijų aptikimo užklausų skaičių, kad pagerintumėte našumą ir sumažintumėte baterijos sąnaudas.
• Apsvarstykite išorines bibliotekas: Ištirkite galimybę naudoti išorines bibliotekas ar modulius, kurie suteikia aukštesnio lygio abstrakcijas WebHID funkcijų aptikimui.
• Kruopščiai testuokite: Testuokite savo kodą su įvairiais HID įrenginiais, kad užtikrintumėte suderinamumą ir tikslumą. Apsvarstykite galimybę naudoti automatizuoto testavimo sistemas, kad supaprastintumėte testavimo procesą.

Realaus pasaulio pavyzdžiai ir naudojimo atvejai

• Žaidimai: Dinamiškas žaidimų pultų išdėstymo pritaikymas pagal aptiktus mygtukus, ašis ir jutiklius.
• Prieinamumas: Vartotojo sąsajos pritaikymas pagalbiniams įrenginiams, tokiems kaip alternatyvios klaviatūros ar rodymo įrenginiai.
• Pramoninis valdymas: Sąveika su specializuotais jutikliais ir pavaromis, naudojamais gamyboje, robotikoje ir kitose pramonės srityse. Pavyzdžiui, žiniatinklio programa galėtų aptikti specifinių temperatūros jutiklių ar slėgio matuoklių, prijungtų per USB-HID, buvimą.
• Švietimas: Interaktyvių mokymosi priemonių kūrimas, kurios naudoja specializuotą aparatinę įrangą, pavyzdžiui, elektroninius mikroskopus ar duomenų rinkimo sistemas.
• Sveikatos apsauga: Prisijungimas prie medicinos prietaisų, tokių kaip pulsoksimetrai ar kraujospūdžio matuokliai, nuotoliniam pacientų stebėjimui.
• Skaitmeninis menas: Įvairių piešimo planšečių ir rašiklių su slėgio jautrumu ir pakreipimo aptikimu palaikymas. Globalus pavyzdys būtų Wacom planšečių, kurias naudoja menininkai visame pasaulyje, palaikymas, teisingai interpretuojant slėgio lygius ir mygtukų konfigūracijas.

Išvada

Funkcijų aptikimas yra esminis aspektas kuriant patikimas ir patogias žiniatinklio programas su WebHID. Suprasdami HID ataskaitų, deskriptorių ir įvairių aptikimo metodų koncepcijas, galite išnaudoti visą šios galingos API potencialą. Nors egzistuoja iššūkių, ypač su tiesiogine prieiga prie deskriptorių, derinant skirtingus metodus ir naudojant išorinius išteklius galima pasiekti efektyvesnių ir lengviau pritaikomų sprendimų. Tobulėjant WebHID, tikėtina, kad pamatysime tolesnius funkcijų aptikimo galimybių patobulinimus, kurie dar labiau palengvins įtikinamų žiniatinklio patirčių, sklandžiai sąveikaujančių su įvairia aparatine įranga, kūrimą.

Nepamirškite teikti pirmenybės vartotojų privatumui, korektiškai tvarkyti klaidas ir kruopščiai testuoti, kad užtikrintumėte teigiamą ir patikimą patirtį savo vartotojams. Įvaldę WebHID funkcijų aptikimo meną, galite kurti tikrai inovatyvias ir patrauklias žiniatinklio programas, kurios sujungia skaitmeninį ir fizinį pasaulius.