Frontend WebHID API: Преодоление разрыва с устройствами пользовательского интерфейса

WebHID API открывает новый мир возможностей для веб-приложений, обеспечивая прямую связь с устройствами пользовательского интерфейса (HID). Этот API позволяет веб-сайтам взаимодействовать с широким спектром устройств, которые обычно недоступны через стандартные веб-API, расширяя возможности веб-приложений и создавая инновационные пользовательские интерфейсы. Это руководство содержит подробный обзор WebHID API, его приложений, деталей реализации и важных аспектов безопасности.

Что такое WebHID?

WebHID (Web Human Interface Device API) — это веб-API, который позволяет веб-страницам получать доступ к HID-устройствам и взаимодействовать с ними. HID — это широкая категория устройств, которые люди используют для взаимодействия с компьютерами, включая:

• Клавиатуры
• Мыши
• Геймпады и джойстики
• Специализированные устройства ввода (например, сканеры штрих-кодов, научные инструменты, пользовательские контроллеры)

Традиционно веб-приложения были ограничены в своей способности напрямую взаимодействовать с этими устройствами. WebHID API устраняет этот пробел, предоставляя безопасный и контролируемый способ взаимодействия веб-страниц с HID через JavaScript.

Зачем использовать WebHID?

WebHID API предлагает несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами взаимодействия с HID-устройствами:

• Прямой доступ: обеспечивает прямую связь с устройствами, обходя ограничения стандартных API браузера.
• Расширенная функциональность: поддерживает более широкий спектр устройств, включая специализированное оборудование, которое может не распознаваться стандартными API.
• Настраиваемые взаимодействия: позволяет разработчикам определять пользовательские протоколы и форматы данных для взаимодействия с определенными устройствами.
• Улучшенный пользовательский опыт: создает более захватывающие и отзывчивые веб-приложения, обеспечивая больший контроль над пользовательским вводом.
• Кроссплатформенная совместимость: WebHID стремится обеспечить единообразный опыт работы в различных операционных системах и браузерах, поддерживающих API.

Случаи использования WebHID

WebHID API имеет широкий спектр потенциальных применений в различных отраслях:

Игры

WebHID обеспечивает расширенную поддержку геймпадов и джойстиков для веб-игр, обеспечивая более точное управление и захватывающий игровой процесс. Например, представьте себе авиасимулятор, работающий полностью в браузере, который использует специальный джойстик для реалистичного управления. Вместо того, чтобы ограничиваться общей поддержкой геймпада, симулятор может напрямую считывать входные данные с каждой оси и кнопки джойстика.

Доступность

API можно использовать для создания вспомогательных технологий, которые позволяют пользователям с ограниченными возможностями более эффективно взаимодействовать с веб-контентом. Специализированные устройства ввода, такие как трекеры головы или переключатели «вдох-выдох», могут быть интегрированы непосредственно в веб-приложения, обеспечивая настраиваемые методы ввода. Это позволяет пользователям с нарушениями моторики легче перемещаться по веб-сайтам и взаимодействовать с веб-приложениями.

Научные и промышленные приложения

WebHID обеспечивает веб-интерфейсы для управления и мониторинга научными приборами и промышленным оборудованием. Это позволяет исследователям и инженерам получать доступ к данным и анализировать их из удаленных мест. Рассмотрим лабораторный инструмент, который измеряет температуру и давление. С помощью WebHID веб-приложение может напрямую считывать данные с инструмента и отображать их в режиме реального времени, устраняя необходимость в специализированном программном обеспечении, установленном на локальном компьютере.

Образование

WebHID можно использовать для создания интерактивных образовательных инструментов, использующих специализированные устройства ввода для практического обучения. Например, виртуальный инструмент для препарирования может использовать устройство тактильной обратной связи для имитации ощущения различных тканей, предоставляя учащимся более реалистичный и увлекательный опыт обучения.

Пользовательские аппаратные интерфейсы

API предоставляет способ взаимодействия с аппаратными устройствами, созданными пользователем, непосредственно из веб-браузера. Это открывает возможности для инновационных проектов с использованием микроконтроллеров, датчиков и других электронных компонентов. Представьте себе веб-приложение, которое управляет пользовательской системой светодиодного освещения, подключенной к микроконтроллеру. Приложение может использовать WebHID для отправки команд на микроконтроллер, управляя цветом и интенсивностью света.

Как работает WebHID: технический обзор

Структура API

WebHID API состоит из нескольких ключевых интерфейсов и методов:

• navigator.hid: точка входа в WebHID API.
• HID.requestDevice(): предлагает пользователю выбрать HID-устройство для подключения.
• HIDDevice: представляет подключенное HID-устройство.
• HIDDevice.open(): открывает соединение с устройством.
• HIDDevice.close(): закрывает соединение с устройством.
• HIDDevice.addEventListener('inputreport', ...): прослушивает входящие данные с устройства.
• HIDDevice.sendReport(): отправляет данные на устройство.
• HIDDevice.sendFeatureReport(): отправляет отчет о функциях на устройство.
• HIDDevice.getFeatureReport(): извлекает отчет о функциях с устройства.

Подключение к HID-устройству

Процесс подключения к HID-устройству включает следующие этапы:

1. Запрос доступа: вызовите navigator.hid.requestDevice(), чтобы предложить пользователю выбрать устройство. Этот метод принимает необязательный аргумент фильтра, который позволяет указать типы устройств, которые вас интересуют.
2. Выбор устройства: браузер отображает средство выбора устройства, позволяющее пользователю выбрать HID-устройство.
3. Открыть соединение: после того, как пользователь выберет устройство, вызовите HIDDevice.open(), чтобы установить соединение.
4. Получение данных: прослушивайте события 'inputreport' в объекте HIDDevice, чтобы получать данные с устройства.
5. Отправка данных (необязательно): вызовите HIDDevice.sendReport() или HIDDevice.sendFeatureReport(), чтобы отправить данные на устройство.
6. Закрыть соединение: по завершении вызовите HIDDevice.close(), чтобы закрыть соединение.

Пример фрагмента кода

Вот основной пример того, как подключиться к HID-устройству и получать данные:

async function connectToHIDDevice() {
  try {
    const devices = await navigator.hid.requestDevice({
      filters: [{
        usagePage: 0x0001, // Generic Desktop Controls
        usage: 0x0004      // Joystick
      }]
    });

    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);
        // Process the data here
      });

      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();

Аспекты безопасности

Безопасность является важным аспектом WebHID API. Поскольку API обеспечивает прямой доступ к оборудованию, важно реализовать меры безопасности для предотвращения использования злонамеренным кодом уязвимостей.

• Разрешение пользователя: API требует явного разрешения пользователя, прежде чем веб-сайт сможет получить доступ к HID-устройству. Браузер отображает средство выбора устройства, позволяющее пользователю выбрать устройство для подключения.
• Только HTTPS: WebHID API доступен только для защищенных (HTTPS) соединений. Это помогает предотвратить атаки типа «человек посередине».
• Изоляция источника: API подчиняется политике одного источника, которая ограничивает доступ к ресурсам из разных доменов.
• Очистка ввода: Всегда очищайте ввод, полученный с HID-устройств, для предотвращения атак внедрения кода.
• Наименьшие привилегии: Запрашивайте доступ только к тем HID-устройствам и функциям, которые необходимы для вашего приложения.
• Регулярные обновления: Поддерживайте свой браузер и операционную систему в актуальном состоянии, чтобы у вас были последние исправления безопасности.

Рекомендации по разработке WebHID

Соблюдение этих рекомендаций поможет вам создать надежные и удобные для пользователя приложения WebHID:

• Предоставьте четкие инструкции: Четко объясните пользователю, почему вашему приложению необходим доступ к HID-устройствам и как будет использоваться устройство.
• Обрабатывайте ошибки корректно: Реализуйте обработку ошибок для корректной обработки случаев, когда устройство не найдено или не может быть подключено.
• Оптимизируйте производительность: Оптимизируйте свой код, чтобы свести к минимуму задержку и обеспечить плавный пользовательский интерфейс.
• Тщательно протестируйте: Протестируйте свое приложение с различными HID-устройствами, чтобы обеспечить совместимость.
• Учитывайте доступность: Разрабатывайте свое приложение с учетом доступности, чтобы оно могло использоваться пользователями с ограниченными возможностями.
• Соблюдайте рекомендации по безопасности: Соблюдайте приведенные выше правила безопасности для защиты своих пользователей и своего приложения.

Поддержка браузеров

WebHID API в настоящее время поддерживается следующими браузерами:

• Google Chrome (версия 89 и более поздние)
• Microsoft Edge (версия 89 и более поздние)

Поддержка других браузеров находится в стадии разработки. Актуальную информацию о поддержке WebHID можно найти в официальной документации браузера.

Будущее WebHID

WebHID API — это быстро развивающаяся технология с многообещающим будущим. По мере расширения поддержки браузерами и добавления новых функций API откроет еще больше возможностей для веб-приложений.

Некоторые потенциальные будущие разработки включают:

• Улучшенное обнаружение устройств: Улучшения средства выбора устройств, чтобы пользователям было проще находить и подключаться к HID-устройствам.
• Стандартизированные форматы данных: Разработка стандартизированных форматов данных для общих HID-устройств для упрощения разработки и повышения совместимости.
• Расширенные функции безопасности: Реализация дополнительных мер безопасности для дальнейшей защиты пользователей от вредоносного кода.
• Поддержка Bluetooth: Расширение API для поддержки HID-устройств Bluetooth.

Заключение

WebHID API представляет собой значительный шаг вперед в возможностях веб-приложений. Предоставляя прямой доступ к устройствам пользовательского интерфейса, API открывает мир возможностей для создания инновационных и захватывающих пользовательских интерфейсов. Независимо от того, разрабатываете ли вы веб-игры, вспомогательные технологии, научные инструменты или пользовательские аппаратные интерфейсы, WebHID API дает вам возможность создавать веб-приложения, которые ранее были невозможны. Понимая API, его аспекты безопасности и лучшие практики, вы можете использовать мощь WebHID для создания следующего поколения веб-интерфейсов.