WebUSB: atveriama tiesioginė prieiga prie USB įrenginių naršyklėje

WebUSB yra revoliucinė API, leidžianti interneto programoms tiesiogiai bendrauti su USB įrenginiais. Įsivaizduokite pasaulį, kuriame jūsų naršyklė gali sklandžiai sąveikauti su jūsų 3D spausdintuvu, mikrovaldikliu, moksliniu prietaisu ar bet kokiu kitu USB įrenginiu. WebUSB tai paverčia realybe, atverdama didžiules galimybes aparatinės įrangos valdymui ir duomenų rinkimui internetu.

Kas yra WebUSB?

Tradicinės interneto programos paprastai apsiriboja sąveika su serveriais ir informacijos rodymu. WebUSB panaikina šį barjerą, suteikdama saugų ir standartizuotą būdą svetainėms tiesiogiai pasiekti USB įrenginius. Daugeliu atvejų tai pašalina būtinybę naudoti vietines programas ar naršyklės plėtinius, supaprastina vartotojo patirtį ir padidina saugumą.

Pagrindiniai WebUSB privalumai:

• Supaprastinta vartotojo patirtis: Vartotojai gali prisijungti prie USB įrenginių vienu paspaudimu, neįdiegdami tvarkyklių ar vietinių programų.
• Padidintas saugumas: WebUSB veikia naršyklės saugumo smėlio dėžėje (sandbox), apsaugodama vartotojus nuo kenkėjiško kodo. Leidimai suteikiami kiekvienai svetainei atskirai, suteikiant vartotojams kontrolę, kurios svetainės gali pasiekti jų USB įrenginius.
• Suderinamumas su įvairiomis platformomis: WebUSB palaiko pagrindinės naršyklės įvairiose operacinėse sistemose, užtikrindamos platų suderinamumą.
• Sumažintos kūrimo išlaidos: Interneto kūrėjai gali naudoti esamas interneto technologijas (HTML, CSS, JavaScript) kurdami su aparatine įranga susietas programas, todėl nereikia mokytis konkrečiai platformai skirtų vietinių programų kūrimo.

Kaip veikia WebUSB

WebUSB API suteikia JavaScript sąsajas, skirtas prašyti prieigos prie USB įrenginių, reikalauti sąsajų, siųsti ir gauti duomenis bei valdyti įrenginio konfigūracijas. Pagrindinė darbo eiga apima šiuos veiksmus:

1. Prieigos prie įrenginio prašymas: Interneto programa naudoja `navigator.usb.requestDevice()`, kad paragintų vartotoją pasirinkti USB įrenginį. Galima naudoti filtrus, norint susiaurinti pasirinkimą pagal gamintojo ID, produkto ID ar kitus kriterijus.
2. Įrenginio atidarymas: Kai vartotojas suteikia leidimą, programa iškviečia `device.open()`, kad užmegztų ryšį.
3. Sąsajos pareikalavimas: USB įrenginiai dažnai atidengia kelias sąsajas, kurių kiekviena atspindi tam tikrą funkciją. Programa turi pareikalauti norimos sąsajos naudodama `device.claimInterface()`.
4. Duomenų perdavimas: Duomenys keičiami su įrenginiu naudojant `device.transferIn()` ir `device.transferOut()` metodus. Šie metodai leidžia atlikti valdymo, masinius ir pertraukčių perdavimus, priklausomai nuo įrenginio galimybių.
5. Įrenginio uždarymas: Baigusi darbą, programa turėtų atlaisvinti sąsają naudodama `device.releaseInterface()` ir uždaryti įrenginį naudodama `device.close()`.

Pavyzdys: prisijungimas prie USB nuosekliojo įrenginio

Iliustruokime WebUSB praktiniu pavyzdžiu: prisijungimas prie USB nuosekliojo įrenginio (pvz., mikrovaldiklio su USB-į-nuoseklųjį prievadą adapteriu).

            
async function connectToSerial() {
  try {
    const device = await navigator.usb.requestDevice({
      filters: [{
        vendorId: 0x2341, // Arduino's vendor ID
      }],
    });

    await device.open();
    await device.selectConfiguration(1); // Assuming configuration 1 is the desired one
    await device.claimInterface(0); // Assuming interface 0 is the serial interface

    console.log("Connected to serial device!");

    // Now you can use device.transferIn() and device.transferOut() to send and receive data.

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

            

              
                Copy
              
            
          

Šis kodo fragmentas parodo, kaip prašyti prieigos prie USB įrenginio su Arduino gamintojo ID, atidaryti įrenginį, pasirinkti konfigūraciją ir pareikalauti sąsajos. Pareikalavus sąsajos, galite naudoti `transferIn()` ir `transferOut()` metodus duomenims keistis su nuosekliuoju įrenginiu.

WebUSB panaudojimo atvejai

WebUSB atveria platų programų spektrą įvairiose pramonės šakose:

• 3D spausdinimas: Valdykite 3D spausdintuvus tiesiogiai iš interneto naršyklės, leisdami vartotojams įkelti modelius, stebėti eigą ir reguliuoti nustatymus neįdiegiant darbalaukio programinės įrangos. Įsivaizduokite debesijos pagrindu veikiančią pjaustymo paslaugą, tiesiogiai siunčiančią instrukcijas spausdintuvui.
• Mokslinė instrumentuotė: Pasiekite ir valdykite mokslinius prietaisus, tokius kaip osciloskopai, spektrometrai ir duomenų kaupikliai, tiesiogiai iš interneto sąsajos. Tai palengvina nuotolinį duomenų rinkimą, analizę ir bendradarbiavimą. Universitetai visame pasaulyje gauna naudos iš internetinių laboratorijų konfigūracijų.
• Pramoninė automatika: Integruokite internetines prietaisų skydelius su pramonine įranga nuotoliniam stebėjimui, valdymui ir diagnostikai. Tai leidžia atlikti nuspėjamąją techninę priežiūrą ir pagerina veiklos efektyvumą.
• Medicinos prietaisai: Kurkite internetines sąsajas medicinos prietaisams, tokiems kaip kraujospūdžio matuokliai, gliukozės matuokliai ir EKG aparatai, leidžiančias nuotoliniu būdu stebėti pacientus ir teikti telemedicinos paslaugas. Šioje srityje užtikrinkite griežtų saugumo ir privatumo standartų laikymąsi.
• Žaidimų periferiniai įrenginiai: Pritaikykite žaidimų periferinius įrenginius, tokius kaip pelės, klaviatūros ir ausinės, tiesiogiai iš interneto naršyklės, leisdami vartotojams reguliuoti apšvietimo efektus, perprogramuoti mygtukus ir konfigūruoti profilius.
• Mikrovaldiklių programavimas: Programuokite ir derinkite mikrovaldiklius tiesiogiai iš interneto naršyklės, supaprastindami kūrimo procesą ir padarydami jį prieinamesnį pradedantiesiems. Tokios platformos kaip Arduino iš to gauna didžiulę naudą.
• Internetiniai nuoseklieji terminalai: Kurkite internetinius nuosekliuosius terminalus bendravimui su įterptinėmis sistemomis, daiktų interneto įrenginiais ir kita aparatine įranga su nuosekliaisiais prievadais. Tai pašalina priklausomybę nuo platformai specifinių terminalų emuliatorių.
• Programinės aparatinės įrangos atnaujinimai: Atlikite USB įrenginių programinės aparatinės įrangos atnaujinimus tiesiogiai per interneto naršyklę, supaprastindami atnaujinimo procesą ir sumažindami klaidų riziką. Apsvarstykite gamintojus, naudojančius WebUSB lengviems produktų atnaujinimams.

Saugumo aspektai

Saugumas yra svarbiausias dalykas, kai kalbama apie tiesioginę prieigą prie aparatinės įrangos. WebUSB apima kelis saugumo mechanizmus, skirtus apsaugoti vartotojus:

• Vartotojo sutikimas: Svetainės negali pasiekti USB įrenginių be aiškaus vartotojo leidimo. `navigator.usb.requestDevice()` metodas visada rodo leidimo užklausą, leidžiančią vartotojams pasirinkti, kuriuos įrenginius bendrinti.
• HTTPS reikalavimas: WebUSB yra prieinama tik svetainėms, aptarnaujamoms per HTTPS, užtikrinant, kad ryšys tarp naršyklės ir serverio būtų šifruotas.
• Prieiga pagal kilmę: USB įrenginiai yra susieti su konkrečia kilme (domenu). Kitos svetainės negali pasiekti įrenginio, nebent vartotojas aiškiai suteikia leidimą.
• Smėlio dėžė (Sandboxing): WebUSB veikia naršyklės saugumo smėlio dėžėje, apribodama galimą kenkėjiško kodo poveikį.
• Reguliarūs saugumo auditai: Naršyklių tiekėjai atlieka reguliarius saugumo auditus, siekdami nustatyti ir pašalinti galimus WebUSB API pažeidžiamumus.

Nepaisant šių saugumo priemonių, svarbu būti atsargiems suteikiant prieigą prie USB svetainėms. Suteikite leidimą tik patikimoms svetainėms ir būkite atsargūs su svetainėmis, kurios prašo prieigos prie USB įrenginių be aiškaus paaiškinimo, kodėl to reikia.

Naršyklių palaikymas

WebUSB šiuo metu palaiko šios naršyklės:

• Google Chrome: Pilnas palaikymas nuo 61 versijos.
• Microsoft Edge: Pilnas palaikymas nuo 79 versijos (veikiančios Chromium pagrindu).
• Opera: Pilnas palaikymas.

Svarstomas palaikymas kitose naršyklėse. Naujausią informaciją rasite naršyklės dokumentacijoje.

WebUSB palyginimas su kitais USB komunikacijos metodais

Anksčiau sąveika su USB įrenginiais iš interneto programos buvo sudėtingas ir dažnai nesaugus procesas, dažnai reikalaujantis:

• Vietinės programos: Jos suteikdavo pilną prieigą prie sistemos aparatinės įrangos, tačiau reikalavo, kad vartotojai atsisiųstų ir įdiegtų konkrečiai platformai skirtą programinę įrangą. Tai kėlė saugumo riziką ir sukūrė kliūtį vartotojams.
• Naršyklės plėtiniai: Plėtiniai galėjo pasiekti USB įrenginius, tačiau jie dažnai reikalavo padidintų privilegijų ir galėjo sukelti saugumo pažeidžiamumų.
• NPAPI įskiepiai: NPAPI (Netscape Plugin API) buvo pasenusi technologija, leidusi interneto naršyklėms paleisti įskiepius, parašytus vietiniu kodu. NPAPI įskiepiai buvo pagrindinis saugumo pažeidžiamumų šaltinis ir galiausiai buvo pašalinti iš daugumos naršyklių.

WebUSB siūlo pranašesnę alternatyvą šiems metodams, suteikdama saugų, standartizuotą ir su įvairiomis platformomis suderinamą būdą sąveikauti su USB įrenginiais iš naršyklės. Ji pašalina būtinybę naudoti vietines programas, naršyklės plėtinius ar NPAPI įskiepius, supaprastindama kūrimo procesą ir pagerindama saugumą.

Kūrimas su WebUSB: geriausios praktikos

Kuriant WebUSB programas, atsižvelkite į šias geriausias praktikas:

• Pateikite aiškius paaiškinimus: Prašydami prieigos prie USB įrenginio, paaiškinkite vartotojui, kodėl programai reikalinga prieiga ir kam ji bus naudojama. Skaidrumas didina pasitikėjimą ir skatina vartotojus suteikti leidimą.
• Sklandžiai tvarkykite klaidas: Įgyvendinkite patikimą klaidų tvarkymą, kad susidorotumėte su galimomis problemomis, tokiomis kaip įrenginio atjungimas, leidimo atmetimas ir komunikacijos klaidos. Pateikite vartotojui informatyvius klaidų pranešimus.
• Naudokite funkcijų aptikimą: Prieš bandydami naudoti WebUSB API, patikrinkite, ar naršyklė ją palaiko. Pateikite atsarginį mechanizmą naršyklėms, kurios nepalaiko WebUSB.
• Optimizuokite duomenų perdavimą: Naudokite efektyvius duomenų perdavimo metodus, kad sumažintumėte delsą ir padidintumėte pralaidumą. Dideliems duomenų perdavimams apsvarstykite galimybę naudoti masinius perdavimus.
• Laikykitės USB standartų: Laikykitės USB standartų ir specifikacijų, kad užtikrintumėte suderinamumą su įvairiais įrenginiais.
• Teikite pirmenybę saugumui: Įgyvendinkite geriausias saugumo praktikas, kad apsaugotumėte vartotojų duomenis ir išvengtumėte neteisėtos prieigos prie USB įrenginių.
• Apsvarstykite internacionalizaciją: Kurkite savo programą taip, kad ji palaikytų kelias kalbas ir regionus. Teksto kodavimui naudokite Unicode.
• Kruopščiai testuokite: Išbandykite savo programą su įvairiais USB įrenginiais ir naršyklėmis, kad užtikrintumėte suderinamumą ir stabilumą.

WebUSB ateitis

WebUSB turi potencialą revoliucionizuoti būdą, kaip mes sąveikaujame su aparatine įranga internetu. Augant naršyklių palaikymui ir bręstant API, galime tikėtis dar daugiau novatoriškų programų atsiradimo. Ateities pokyčiai gali apimti:

• Patobulintos saugumo funkcijos: Patobulinti saugumo mechanizmai, skirti apsisaugoti nuo naujų grėsmių.
• Išplėstas įrenginių palaikymas: Palaikymas platesniam USB įrenginių klasių spektrui.
• Integracija su WebAssembly: WebUSB derinimas su WebAssembly, siekiant sukurti didelio našumo su aparatine įranga susietas programas.
• Standartizuoti įrenginių aprašai: Standartizuoti įrenginių aprašai, skirti supaprastinti įrenginių atradimą ir konfigūravimą.
• Patobulinta vartotojo sąsaja: Patogesnės vartotojui sąsajos USB leidimų suteikimui ir valdymui.

Išvada

WebUSB yra technologinė naujovė, leidžianti interneto programoms tiesiogiai bendrauti su USB įrenginiais. Ji supaprastina vartotojo patirtį, pagerina saugumą ir atveria didžiules galimybes aparatinės įrangos valdymui ir duomenų rinkimui internetu. Plečiantis naršyklių palaikymui ir tobulėjant API, WebUSB yra pasirengusi tapti pagrindiniu ateities interneto elementu. Nesvarbu, ar esate interneto kūrėjas, aparatinės įrangos entuziastas ar verslininkas, WebUSB siūlo įdomių naujų galimybių kurti novatoriškas ir įtraukiančias internetines patirtis.

Tyrinėkite galimybes, eksperimentuokite su API ir prisidėkite prie augančios WebUSB ekosistemos. Su aparatine įranga susietų interneto programų ateitis jau čia.