WebUSB: Tiešas USB ierīču piekļuves atraisīšana pārlūkprogrammā

WebUSB ir revolucionāra API, kas ļauj tīmekļa lietojumprogrammām tieši sazināties ar USB ierīcēm. Iedomājieties pasauli, kurā jūsu pārlūkprogramma var nemanāmi mijiedarboties ar jūsu 3D printeri, mikrokontrolieri, zinātnisko instrumentu vai jebkuru citu USB iespējotu sīkrīku. WebUSB padara to par realitāti, atverot plašu iespēju klāstu uz tīmekli balstītai aparatūras vadībai un datu iegūšanai.

Kas ir WebUSB?

Tradicionālās tīmekļa lietojumprogrammas parasti aprobežojas ar mijiedarbību ar serveriem un informācijas attēlošanu. WebUSB nojauc šo barjeru, nodrošinot drošu un standartizētu veidu, kā vietnes var tieši piekļūt USB ierīcēm. Tas daudzos gadījumos novērš nepieciešamību pēc lokālām lietojumprogrammām vai pārlūkprogrammas paplašinājumiem, vienkāršojot lietotāja pieredzi un uzlabojot drošību.

Galvenās WebUSB priekšrocības ietver:

• Vienkāršota lietotāja pieredze: Lietotāji var izveidot savienojumu ar USB ierīcēm ar vienu klikšķi, neinstalējot draiverus vai lokālās lietojumprogrammas.
• Uzlabota drošība: WebUSB darbojas pārlūkprogrammas drošības smilšu kastē, aizsargājot lietotājus no ļaunprātīga koda. Atļaujas tiek piešķirtas katrai vietnei atsevišķi, nodrošinot lietotājiem kontroli pār to, kuras vietnes var piekļūt viņu USB ierīcēm.
• Savietojamība starp platformām: WebUSB atbalsta lielākās pārlūkprogrammas dažādās operētājsistēmās, nodrošinot plašu savietojamību.
• Samazināts izstrādes apjoms: Tīmekļa izstrādātāji var izmantot esošās tīmekļa tehnoloģijas (HTML, CSS, JavaScript), lai izveidotu ar aparatūru savienotas lietojumprogrammas, novēršot nepieciešamību apgūt platformai specifisku lokālo izstrādi.

Kā darbojas WebUSB

WebUSB API nodrošina JavaScript saskarnes, lai pieprasītu piekļuvi USB ierīcēm, pieprasītu saskarnes, sūtītu un saņemtu datus un pārvaldītu ierīces konfigurācijas. Pamata darbplūsma ietver šādas darbības:

1. Pieprasīt piekļuvi ierīcei: Tīmekļa lietojumprogramma izmanto `navigator.usb.requestDevice()`, lai liktu lietotājam atlasīt USB ierīci. Filtrus var izmantot, lai sašaurinātu atlasi, pamatojoties uz piegādātāja ID, produkta ID vai citiem kritērijiem.
2. Atvērt ierīci: Kad lietotājs ir piešķīris atļauju, lietojumprogramma izsauc `device.open()`, lai izveidotu savienojumu.
3. Pieprasīt saskarni: USB ierīces bieži vien atklāj vairākas saskarnes, katra no tām apzīmē specifisku funkciju. Lietojumprogrammai jāpieprasa vēlamā saskarne, izmantojot `device.claimInterface()`.
4. Pārnest datus: Dati tiek apmainīti ar ierīci, izmantojot metodes `device.transferIn()` un `device.transferOut()`. Šīs metodes nodrošina vadības pārsūtīšanu, beztaras pārsūtīšanu un pārtraukumu pārsūtīšanu atkarībā no ierīces iespējām.
5. Aizvērt ierīci: Kad lietojumprogramma ir pabeigta, tai jāatbrīvo saskarne, izmantojot `device.releaseInterface()`, un jāaizver ierīce, izmantojot `device.close()`.

Piemērs: Savienojuma izveide ar USB seriālo ierīci

Ilustrēsim WebUSB ar praktisku piemēru: savienojuma izveide ar USB seriālo ierīci (piemēram, mikrokontrolieri ar USB-to-serial adapteri).

            
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 koda fragments parāda, kā pieprasīt piekļuvi USB ierīcei ar Arduino piegādātāja ID, atvērt ierīci, atlasīt konfigurāciju un pieprasīt saskarni. Kad saskarne ir pieprasīta, varat izmantot metodes `transferIn()` un `transferOut()`, lai apmainītos ar datiem ar seriālo ierīci.

WebUSB lietošanas gadījumi

WebUSB atver plašu lietojumprogrammu klāstu dažādās nozarēs:

• 3D drukāšana: Vadiet 3D printerus tieši no tīmekļa pārlūkprogrammas, ļaujot lietotājiem augšupielādēt modeļus, uzraudzīt progresu un pielāgot iestatījumus, neinstalējot darbvirsmas programmatūru. Iedomājieties uz mākoni balstītu griešanas pakalpojumu, kas tieši sūta instrukcijas printerim.
• Zinātniskie instrumenti: Piekļūstiet un vadiet zinātniskos instrumentus, piemēram, osciloskopus, spektrometrus un datu reģistratorus, tieši no tīmekļa saskarnes. Tas atvieglo attālinātu datu vākšanu, analīzi un sadarbību. Universitātes visā pasaulē gūst labumu no uz tīmekli balstītiem laboratorijas iekārtojumiem.
• Rūpnieciskā automatizācija: Integrējiet uz tīmekli balstītus informācijas paneļus ar rūpniecisko aprīkojumu attālinātai uzraudzībai, vadībai un diagnostikai. Tas nodrošina paredzamu apkopi un uzlabo darbības efektivitāti.
• Medicīnas ierīces: Izstrādājiet uz tīmekli balstītas saskarnes medicīnas ierīcēm, piemēram, asinsspiediena mērītājiem, glikozes mērītājiem un EKG aparātiem, kas nodrošina attālinātu pacientu uzraudzību un televeselības lietojumprogrammas. Šajā jomā nodrošiniet stingru drošības un privātuma standartu ievērošanu.
• Spēļu perifērijas ierīces: Pielāgojiet spēļu perifērijas ierīces, piemēram, peles, tastatūras un austiņas, tieši no tīmekļa pārlūkprogrammas, ļaujot lietotājiem pielāgot apgaismojuma efektus, pārkartot pogas un konfigurēt profilus.
• Mikrokontrolieru programmēšana: Programmējiet un atkļūdojiet mikrokontrolierus tieši no tīmekļa pārlūkprogrammas, vienkāršojot izstrādes procesu un padarot to pieejamāku iesācējiem. Platformas, piemēram, Arduino, gūst milzīgu labumu.
• Tīmekļa seriālie termināļi: Izveidojiet uz tīmekli balstītus seriālos termināļus, lai sazinātos ar iegultām sistēmām, IoT ierīcēm un citu ar sērijveida portu iespējotu aparatūru. Tas novērš atkarību no platformai specifiskiem termināļa emulatoriem.
• Programmaparatūras atjauninājumi: Veiciet programmaparatūras atjauninājumus USB ierīcēs tieši, izmantojot tīmekļa pārlūkprogrammu, racionalizējot atjaunināšanas procesu un samazinot kļūdu risku. Apsveriet ražotājus, kas izmanto WebUSB, lai viegli atjauninātu produktus.

Drošības apsvērumi

Drošība ir vissvarīgākā, strādājot ar tiešu piekļuvi aparatūrai. WebUSB ietver vairākus drošības mehānismus, lai aizsargātu lietotājus:

• Lietotāja piekrišana: Vietnes nevar piekļūt USB ierīcēm bez skaidras lietotāja atļaujas. Metode `navigator.usb.requestDevice()` vienmēr parāda atļaujas uzvedni, ļaujot lietotājiem izvēlēties, kuras ierīces koplietot.
• HTTPS prasība: WebUSB ir pieejams tikai vietnēm, kas tiek rādītas, izmantojot HTTPS, nodrošinot, ka saziņa starp pārlūkprogrammu un serveri ir šifrēta.
• Uz izcelsmi balstīta piekļuve: USB ierīces ir saistītas ar konkrētu izcelsmi (domēnu). Citas vietnes nevar piekļūt ierīcei, ja vien lietotājs nepiešķir atļauju skaidri.
• Smilšu kaste: WebUSB darbojas pārlūkprogrammas drošības smilšu kastē, ierobežojot ļaunprātīga koda iespējamo ietekmi.
• Regulāras drošības pārbaudes: Pārlūkprogrammu piegādātāji veic regulāras drošības pārbaudes, lai identificētu un novērstu iespējamās ievainojamības WebUSB API.

Neskatoties uz šiem drošības pasākumiem, ir svarīgi ievērot piesardzību, piešķirot USB piekļuvi vietnēm. Piešķiriet atļauju tikai uzticamām vietnēm un uzmanieties no vietnēm, kas pieprasa piekļuvi USB ierīcēm bez skaidra paskaidrojuma, kāpēc tas ir nepieciešams.

Pārlūkprogrammas atbalsts

WebUSB pašlaik atbalsta šādas pārlūkprogrammas:

• Google Chrome: Pilns atbalsts kopš 61. versijas.
• Microsoft Edge: Pilns atbalsts kopš 79. versijas (uz Chromium balstīts Edge).
• Opera: Pilns atbalsts.

Citu pārlūkprogrammu atbalsts tiek apsvērts. Lai iegūtu jaunāko informāciju, pārbaudiet pārlūkprogrammas dokumentāciju.

WebUSB vs. Citas USB saziņas metodes

• Vietējās lietojumprogrammas: Tās nodrošināja pilnīgu piekļuvi sistēmas aparatūrai, bet lietotājiem bija jālejupielādē un jāinstalē platformai specifiska programmatūra. Tas radīja drošības riskus un radīja barjeru lietotājiem.
• Pārlūkprogrammas paplašinājumi: Paplašinājumi varēja piekļūt USB ierīcēm, taču tiem bieži vien bija nepieciešamas paaugstinātas privilēģijas un tie varēja ieviest drošības ievainojamības.
• NPAPI spraudņi: NPAPI (Netscape Plugin API) bija novecojusi tehnoloģija, kas ļāva tīmekļa pārlūkprogrammām palaist spraudņus, kas rakstīti vietējā kodā. NPAPI spraudņi bija galvenais drošības ievainojamību avots un galu galā tika noņemti no lielākās daļas pārlūkprogrammu.

WebUSB piedāvā labāku alternatīvu šīm metodēm, nodrošinot drošu, standartizētu un starpplatformu veidu, kā mijiedarboties ar USB ierīcēm no pārlūkprogrammas. Tas novērš nepieciešamību pēc vietējām lietojumprogrammām, pārlūkprogrammas paplašinājumiem vai NPAPI spraudņiem, vienkāršojot izstrādes procesu un uzlabojot drošību.

Izstrāde ar WebUSB: Labākā prakse

Izstrādājot WebUSB lietojumprogrammas, ņemiet vērā šo labāko praksi:

• Sniedziet skaidrus paskaidrojumus: Pieprasot piekļuvi USB ierīcei, paskaidrojiet lietotājam, kāpēc lietojumprogrammai ir nepieciešama piekļuve un kam tā tiks izmantota. Caurspīdīgums veido uzticību un mudina lietotājus piešķirt atļauju.
• Apstrādājiet kļūdas vienmērīgi: Ieviesiet stabilu kļūdu apstrādi, lai risinātu iespējamās problēmas, piemēram, ierīces atvienošanu, atļaujas atteikumu un saziņas kļūdas. Sniedziet lietotājam informatīvus kļūdu ziņojumus.
• Izmantojiet funkciju noteikšanu: Pārbaudiet, vai WebUSB API atbalsta pārlūkprogramma, pirms mēģināt to izmantot. Nodrošiniet rezerves mehānismu pārlūkprogrammām, kas neatbalsta WebUSB.
• Optimizējiet datu pārsūtīšanu: Izmantojiet efektīvas datu pārsūtīšanas metodes, lai samazinātu latentumu un maksimāli palielinātu caurlaidību. Apsveriet iespēju izmantot beztaras pārsūtīšanu lieliem datu pārsūtījumiem.
• Ievērojiet USB standartus: Ievērojiet USB standartus un specifikācijas, lai nodrošinātu saderību ar plašu ierīču klāstu.
• Prioritizējiet drošību: Ieviesiet drošības labāko praksi, lai aizsargātu lietotāju datus un novērstu neatļautu piekļuvi USB ierīcēm.
• Apsveriet internacionalizāciju: Izstrādājiet savu lietojumprogrammu, lai atbalstītu vairākas valodas un reģionus. Teksta kodēšanai izmantojiet Unicode.
• Rūpīgi pārbaudiet: Pārbaudiet savu lietojumprogrammu ar dažādām USB ierīcēm un pārlūkprogrammām, lai nodrošinātu saderību un stabilitāti.

WebUSB nākotne

WebUSB ir potenciāls revolucionizēt veidu, kā mēs mijiedarbojamies ar aparatūru no tīmekļa. Tā kā pārlūkprogrammas atbalsts turpina pieaugt un API nobriest, mēs varam sagaidīt, ka parādīsies vēl inovatīvākas lietojumprogrammas. Nākotnes attīstība var ietvert:

• Uzlabotas drošības funkcijas: Uzlaboti drošības mehānismi, lai aizsargātu pret jauniem draudiem.
• Paplašināts ierīču atbalsts: Atbalsts plašākam USB ierīču klašu klāstam.
• Integrācija ar WebAssembly: WebUSB apvienošana ar WebAssembly, lai izveidotu augstas veiktspējas ar aparatūru savienotas lietojumprogrammas.
• Standartizēti ierīču deskriptori: Standartizēti ierīču deskriptori, lai vienkāršotu ierīču atklāšanu un konfigurēšanu.
• Uzlabota lietotāja saskarne: Lietotājam draudzīgākas saskarnes USB atļauju piešķiršanai un pārvaldībai.

Secinājums

WebUSB ir tehnoloģija, kas maina spēles, ļaujot tīmekļa lietojumprogrammām tieši sazināties ar USB ierīcēm. Tas vienkāršo lietotāja pieredzi, uzlabo drošību un paver plašu iespēju klāstu uz tīmekli balstītai aparatūras vadībai un datu iegūšanai. Tā kā pārlūkprogrammas atbalsts paplašinās un API attīstās, WebUSB ir gatavs kļūt par pamata celtniecības bloku tīmekļa nākotnei. Neatkarīgi no tā, vai esat tīmekļa izstrādātājs, aparatūras entuziasts vai uzņēmējs, WebUSB piedāvā jaunas aizraujošas iespējas izveidot novatoriskas un saistošas uz tīmekli balstītas pieredzes.

Izpētiet iespējas, eksperimentējiet ar API un sniedziet ieguldījumu augošajā WebUSB ekosistēmā. Ar aparatūru savienotu tīmekļa lietojumprogrammu nākotne ir klāt.