17 августа 2025 г.Русский

Изучите Web HID API, его возможности, преимущества, вопросы безопасности и практическое применение для взаимодействия с устройствами интерфейса человека в веб-приложениях.

Web HID API: Полное руководство по доступу к устройствам интерфейса человека

Web HID API — это мощный веб-API, который позволяет веб-приложениям напрямую взаимодействовать с устройствами интерфейса человека (HID). HID-устройства охватывают широкий спектр периферийных устройств, включая клавиатуры, мыши, игровые контроллеры, специализированные устройства ввода, такие как сканеры штрих-кодов, и даже системы промышленного управления. Эта возможность открывает захватывающие возможности для веб-приложений для взаимодействия с физическим миром новыми и инновационными способами.

Что такое Web HID API?

Web HID API предоставляет стандартизированный интерфейс для веб-браузеров для доступа к HID-устройствам и взаимодействия с ними. До появления Web HID API веб-приложения в основном ограничивались взаимодействием со стандартными событиями браузера (например, щелчки мышью, ввод с клавиатуры). Доступ к более специализированному оборудованию требовал расширений браузера или нативных приложений, что привносило сложности в разработку, развертывание и безопасность.

Web HID API устраняет эти ограничения, предоставляя безопасный и стандартизированный способ для веб-приложений:

Перечислять HID-устройства: Обнаруживать HID-устройства, подключенные к системе пользователя.
Запрашивать доступ: Получать разрешение пользователя на доступ к определенным HID-устройствам.
Отправлять и получать данные: Обмениваться данными с HID-устройствами с помощью отчетов.

Преимущества Web HID API

Web HID API предлагает несколько убедительных преимуществ для разработчиков и пользователей:

Прямое взаимодействие с аппаратным обеспечением: Позволяет веб-приложениям напрямую управлять широким спектром HID-устройств и получать от них данные, расширяя возможности веб-приложений.
Улучшенный пользовательский интерфейс: Обеспечивает более захватывающий и интерактивный опыт, используя возможности специализированного оборудования. Представьте себе веб-приложение для создания музыки, которое напрямую взаимодействует с MIDI-клавиатурой, или веб-игру, использующую расширенные функции геймпада.
Кроссплатформенная совместимость: Разработано для независимости от платформы, что позволяет веб-приложениям последовательно работать в разных операционных системах и браузерах, поддерживающих API.
Повышенная безопасность: Реализует надежные меры безопасности, включая запросы разрешений пользователя и ограничения на основе источника, для защиты конфиденциальности пользователей и предотвращения вредоносного доступа к HID-устройствам.
Упрощенная разработка: Предоставляет относительно простой JavaScript API для взаимодействия с HID-устройствами, уменьшая сложность разработки веб-приложений, взаимодействующих с аппаратным обеспечением.

Вопросы безопасности

Web HID API включает в себя несколько механизмов безопасности для защиты пользователей от вредоносных веб-приложений:

Разрешение пользователя: Прежде чем веб-приложение сможет получить доступ к HID-устройству, пользователь должен явно предоставить разрешение. Браузер отобразит запрос с просьбой к пользователю разрешить доступ к конкретному устройству.
Ограничения на основе источника: Доступ к HID-устройствам ограничен источником (доменом) веб-приложения. Это не позволяет вредоносному веб-сайту получать доступ к HID-устройствам, используемым другими веб-сайтами.
Требование HTTPS: Web HID API доступен только для веб-приложений, обслуживаемых по HTTPS, что обеспечивает шифрование связи между браузером и сервером и защиту от перехвата.
Ограниченный доступ к устройствам: API ограничивает типы HID-устройств, к которым могут получить доступ веб-приложения. Устройства с конфиденциальными функциями (например, токены безопасности) обычно исключаются.

Разработчикам крайне важно следовать рекомендациям по безопасности при использовании Web HID API, чтобы еще больше снизить потенциальные риски. Это включает в себя тщательную проверку данных, полученных от HID-устройств, и избежание хранения конфиденциальной информации.

Как использовать Web HID API

Вот пошаговое руководство по использованию Web HID API в вашем веб-приложении:

Шаг 1: Проверьте поддержку API

Сначала убедитесь, что браузер поддерживает Web HID API:

            if ("hid" in navigator) {
  console.log("Web HID API is supported!");
} else {
  console.log("Web HID API is not supported in this browser.");
}

Шаг 2: Запрос доступа к устройству

Используйте метод navigator.hid.requestDevice(), чтобы предложить пользователю выбрать HID-устройство. Вы можете указать фильтры, чтобы сузить список устройств на основе идентификатора поставщика (vendorId) и идентификатора продукта (productId). Вы можете получить эти идентификаторы из документации устройства или с помощью системных утилит.

            async function requestHIDDevice() {
  try {
    const devices = await navigator.hid.requestDevice({
      filters: [
        { vendorId: 0x1234, productId: 0x5678 }, // Example Vendor and Product ID
        { usagePage: 0x0001, usage: 0x0006 } // Optional usagePage and usage
      ],
    });

    if (devices.length > 0) {
      const device = devices[0];
      console.log("Device selected:", device);
      await connectToDevice(device);
    } else {
      console.log("No device selected.");
    }
  } catch (error) {
    console.error("Error requesting device:", error);
  }
}

Важно: vendorId и productId имеют решающее значение для нацеливания на конкретные устройства. Вам нужно будет найти эти значения для HID-устройства, которое вы собираетесь использовать. Такие инструменты, как `lsusb` в Linux или Диспетчер устройств в Windows, могут помочь вам их найти.

Параметры `usagePage` и `usage` используются для дальнейшей настройки выбора устройства. Эти значения соответствуют таблицам использования HID, которые определяют предполагаемое использование устройства. Например, `usagePage: 0x0001` и `usage: 0x0006` часто указывают на общую клавиатуру.

Шаг 3: Подключение к устройству

После того, как пользователь выбрал устройство, вам нужно открыть к нему соединение:

            async function connectToDevice(device) {
  try {
    await device.open();
    console.log("Device connected.");

    device.addEventListener("inputreport", handleInputReport);

    device.addEventListener("disconnect", () => {
        console.log('Device disconnected.');
    });
  } catch (error) {
    console.error("Error connecting to device:", error);
  }
}

Метод device.open() устанавливает соединение с HID-устройством. Крайне важно обрабатывать потенциальные ошибки во время этого процесса.

Код также настраивает прослушиватель событий для события inputreport. Это событие запускается, когда HID-устройство отправляет данные в веб-приложение. Другой прослушиватель событий добавляется для события «disconnect» для обработки отключений устройств.

Шаг 4: Обработка отчетов о вводе

Событие inputreport обеспечивает доступ к данным, отправленным HID-устройством. Данные обычно структурированы как массив байтов.

            function handleInputReport(event) {
  const { data, device, reportId } = event;
  const uint8Array = new Uint8Array(data.buffer);

  console.log("Received input report:", uint8Array);
  console.log("Report ID:", reportId);

  // Process the data based on the device and report ID
  processData(uint8Array, reportId, device);
}

Свойство data события содержит ArrayBuffer, представляющий необработанные данные, полученные от устройства. Вы можете преобразовать это в Uint8Array для упрощения обработки.

reportId — это необязательный идентификатор, который можно использовать для различения различных типов отчетов, отправляемых одним и тем же устройством. Если устройство использует идентификаторы отчетов, вам потребуется обработать их соответствующим образом в логике обработки данных.

Шаг 5: Отправка выходных отчетов (необязательно)

Некоторые HID-устройства позволяют отправлять данные обратно на устройство (выходные отчеты). Это можно использовать для управления поведением устройства (например, настройка светодиодов, управление двигателями).

            async function sendOutputReport(device, reportId, data) {
  try {
    const uint8Array = new Uint8Array(data);
    await device.sendReport(reportId, uint8Array);
    console.log("Output report sent.");
  } catch (error) {
    console.error("Error sending output report:", error);
  }
}

Метод device.sendReport() отправляет выходной отчет на устройство. reportId идентифицирует конкретный отчет, а data — это массив байтов, содержащий данные для отправки.

Шаг 6: Закройте соединение

Когда вы закончите взаимодействие с устройством, важно закрыть соединение:

            async function disconnectDevice(device) {
  try {
    await device.close();
    console.log("Device disconnected.");
  } catch (error) {
    console.error("Error disconnecting device:", error);
  }
}

Метод device.close() закрывает соединение с HID-устройством.

Практическое применение Web HID API

Web HID API имеет широкий спектр потенциальных применений, в том числе:

Игры: Разработка веб-игр, поддерживающих расширенные игровые контроллеры, джойстики и другие игровые периферийные устройства. Представьте себе гоночную игру в вашем браузере с полной поддержкой обратной связи от вашего руля.
Производство музыки: Создание веб-приложений для создания музыки, которые взаимодействуют с MIDI-клавиатурами, драм-машинами и другими музыкальными инструментами. Музыкант в Аргентине может сотрудничать с другим в Японии над треком, используя одно и то же MIDI-устройство, управляемое через веб-приложение.
Промышленный контроль: Создание веб-панелей инструментов и панелей управления для промышленного оборудования, позволяющих операторам удаленно контролировать машины. Например, солнечной электростанцией в австралийской глубинке можно управлять через веб-интерфейс, подключенный к аппаратному обеспечению управления.
Доступность: Разработка вспомогательных технологий, использующих специализированные устройства ввода, чтобы помочь людям с ограниченными возможностями взаимодействовать с Интернетом. Пользовательский интерфейс переключателя может использоваться для навигации по веб-сайту и ввода текста.
Научные исследования: Взаимодействие с научными приборами и устройствами сбора данных непосредственно из веб-инструментов исследования. Исследователь в Швейцарии может управлять микроскопом удаленно из веб-браузера, получая изображения и данные.
Системы торговых точек (POS): Интеграция сканеров штрих-кодов, устройств чтения кредитных карт и других POS-устройств в веб-системы торговых точек. Малый бизнес в Гане может использовать веб-приложение для управления продажами, используя USB-сканер штрих-кодов, подключенный непосредственно к компьютеру.
Пользовательские устройства ввода: Поддержка пользовательских или нишевых устройств ввода, которые изначально не поддерживаются веб-браузерами. Это включает в себя специализированные контроллеры для симуляций, терминалы ввода данных и другое уникальное оборудование.

Пример кода: чтение ввода с клавиатуры

В этом примере показано, как прочитать ввод с клавиатуры общего назначения HID с помощью Web HID API.

            // Request HID device
async function requestKeyboard() {
    try {
        const devices = await navigator.hid.requestDevice({
            filters: [{
                usagePage: 0x0001,
                usage: 0x0006
            }]
        });

        if (devices.length > 0) {
            const keyboard = devices[0];
            console.log("Keyboard selected:", keyboard);
            await connectKeyboard(keyboard);
        } else {
            console.log("No keyboard selected.");
        }
    } catch (error) {
        console.error("Error requesting keyboard:", error);
    }
}

// Connect to the keyboard
async function connectKeyboard(keyboard) {
    try {
        await keyboard.open();
        console.log("Keyboard connected.");

        keyboard.addEventListener("inputreport", handleKeyboardInput);

        keyboard.addEventListener("disconnect", () => {
            console.log('Keyboard disconnected.');
        });

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

// Handle keyboard input
function handleKeyboardInput(event) {
    const { data, reportId } = event;
    const uint8Array = new Uint8Array(data.buffer);

    // Example: Print the raw data
    console.log("Keyboard input:", uint8Array);

    // TODO: Implement keycode parsing logic
    // This is a simplified example; real-world keyboard decoding is more complex

    // Basic example to interpret simple key presses based on raw input
    if(uint8Array[2] !== 0) {
      console.log("Key Pressed");
      // Further parsing to identify the actual key can be performed here.
    }
}

Объяснение:

Код сначала запрашивает доступ к HID-устройствам, соответствующим профилю использования клавиатуры (`usagePage: 0x0001, usage: 0x0006`).
Затем он подключается к выбранной клавиатуре и прослушивает события inputreport.
Функция handleKeyboardInput получает необработанные данные с клавиатуры.
В примере предусмотрено место для логики синтаксического анализа кодов клавиш. Декодирование ввода с клавиатуры может быть сложным, поскольку оно зависит от раскладки клавиатуры и конкретного формата отчета HID. Вам необходимо ознакомиться с документацией по клавиатуре или спецификациями HID, чтобы реализовать правильное декодирование.

Проблемы и ограничения

Хотя Web HID API предлагает значительные преимущества, он также имеет некоторые проблемы и ограничения:

Поддержка браузера: Web HID API еще не поддерживается всеми основными браузерами. Вам нужно будет проверить совместимость браузера перед использованием API в вашем приложении. По состоянию на конец 2024 года Chrome и Edge имеют наилучшую поддержку. Поддержка Firefox находится в разработке.
Требования к драйверам устройств: В некоторых случаях HID-устройствам могут потребоваться определенные драйверы, установленные в системе пользователя. Это может усложнить процесс развертывания.
Сложность синтаксического анализа данных: Синтаксический анализ данных, полученных от HID-устройств, может быть сложным, поскольку формат данных часто зависит от устройства и может потребовать подробного знания протокола HID. Вам необходимо понимать дескриптор отчета и таблицы использования HID.
Проблемы безопасности: Хотя Web HID API включает в себя меры безопасности, по-прежнему важно помнить о потенциальных рисках безопасности. Разработчики должны тщательно проверять данные, полученные от HID-устройств, и избегать хранения конфиденциальной информации.
Асинхронный характер: Web HID API является асинхронным, а это означает, что вам необходимо использовать promises или async/await для обработки асинхронных операций. Это может усложнить код, особенно для разработчиков, не знакомых с асинхронным программированием.

Будущее Web HID API

Web HID API все еще относительно новый, но он может революционизировать способ взаимодействия веб-приложений с аппаратным обеспечением. По мере улучшения поддержки браузеров и увеличения числа разработчиков, использующих API, мы можем ожидать появления более широкого спектра инновационных веб-приложений, использующих возможности HID-устройств. Ожидается также дальнейшая стандартизация и улучшение совместимости устройств, чтобы упростить разработку и улучшить взаимодействие с пользователем.

Заключение

Web HID API позволяет веб-разработчикам создавать более насыщенные и интерактивные возможности, преодолевая разрыв между Интернетом и физическим миром. Понимая возможности API, вопросы безопасности и лучшие практики, разработчики могут открыть мир возможностей для веб-приложений. От игр и производства музыки до промышленного управления и доступности, Web HID API готов стимулировать инновации в различных отраслях.

Начните изучать Web HID API сегодня и откройте для себя захватывающий потенциал, который он имеет для вашего следующего веб-проекта!