Enumerácia zariadení WebHID na strane frontendu: Objavovanie pripojených zariadení pomocou jazyka JavaScript

API WebHID otvára potenciál pre webové aplikácie na priamu komunikáciu so širokou škálou zariadení Human Interface Devices (HID), ktoré sú typicky prístupné len natívnym aplikáciám. To otvára vzrušujúce možnosti pre vytváranie inovatívnych webových zážitkov, ktoré interagujú so špecializovaným hardvérom, ako sú herné ovládače, vlastné vstupné zariadenia, vedecké prístroje a ďalšie. Tento komplexný sprievodca sa ponára do základnej koncepcie enumerácie zariadení, čo je rozhodujúci prvý krok pri nadväzovaní spojenia s požadovaným zariadením HID.

Čo je API WebHID?

API WebHID umožňuje webovým aplikáciám prístup k zariadeniam Human Interface Devices. Tieto zariadenia zahŕňajú rozsiahlu kategóriu vrátane:

• Herné ovládače: Joysticky, gamepady, pretekárske volanty
• Vstupné zariadenia: Klávesnice, myši, trackballi
• Priemyselné ovládacie prvky: Špecializované ovládacie panely, rozhrania senzorov
• Vedecké prístroje: Zariadenia na získavanie údajov, meracie nástroje
• Vlastný hardvér: Vstupné zariadenia na mieru vytvorené na konkrétne účely

Na rozdiel od starších API prehliadačov, ktoré ponúkali obmedzenú podporu HID, poskytuje API WebHID priamy prístup k HID zariadeniam, čo umožňuje vývojárom vytvárať bohatšie a interaktívnejšie webové aplikácie. Predstavte si ovládanie robotického ramena vo vzdialenom laboratóriu, manipuláciu s 3D modelom pomocou vlastného vstupného zariadenia alebo prijímanie údajov zo snímačov priamo na webovom paneli – to všetko v rámci prehliadača.

Pochopenie enumerácie HID zariadení

Predtým, ako môžete interagovať so zariadením HID, musí vaša webová aplikácia zistiť, ktoré zariadenia sú pripojené k systému používateľa. Tento proces sa nazýva enumerácia zariadení. API WebHID poskytuje mechanizmus na vyžiadanie prístupu k špecifickým HID zariadeniam na základe ID dodávateľa (VID) a ID produktu (PID) alebo pomocou širšieho filtra.

Proces typicky zahŕňa tieto kroky:

1. Žiadosť o prístup k zariadeniu: Webová aplikácia vyzve používateľa, aby vybral HID zariadenie pomocou navigator.hid.requestDevice().
2. Filtrovanie zariadení: Môžete zadať filtre na zúženie zoznamu zariadení prezentovaných používateľovi. Tieto filtre sú založené na VID a PID zariadenia.
3. Správa výberu zariadenia: Používateľ vyberie zariadenie zo zoznamu.
4. Otvorenie zariadenia: Aplikácia otvorí pripojenie k vybranému zariadeniu.
5. Prenos dát: Po nadviazaní spojenia môže aplikácia odosielať a prijímať dáta zo zariadenia.

Podrobný sprievodca enumeráciou zariadení

1. Žiadosť o prístup k zariadeniu s filtrami

Metóda navigator.hid.requestDevice() je vstupným bodom na vyžiadanie prístupu k HID zariadeniam. Prijíma voliteľný argument `filters`, čo je pole objektov, ktoré špecifikujú VID a PID zariadení, ktoré chcete nájsť.

Tu je príklad, ako požiadať o prístup k zariadeniu s konkrétnym VID a PID:

async function requestHIDDevice() {
  try {
    const devices = await navigator.hid.requestDevice({
      filters: [
        {
          vendorId: 0x1234, // Nahraďte ID dodávateľa vášho zariadenia
          productId: 0x5678 // Nahraďte ID produktu vášho zariadenia
        },
        // Pridajte ďalšie filtre pre ostatné zariadenia, ak je to potrebné
      ]
    });

    if (devices.length > 0) {
      const device = devices[0]; // Použite prvé vybrané zariadenie
      console.log("HID zariadenie nájdené:", device);
      // Otvorte zariadenie a začnite komunikáciu
      await openHIDDevice(device);
    } else {
      console.log("Nebolo vybrané žiadne HID zariadenie.");
    }
  } catch (error) {
    console.error("Chyba pri vyžiadaní HID zariadenia:", error);
  }
}

// Príklad použitia (napr. spustený kliknutím na tlačidlo):
document.getElementById('requestButton').addEventListener('click', requestHIDDevice);

Dôležité úvahy:

• ID dodávateľa (VID) a ID produktu (PID): Ide o jedinečné identifikátory priradené zariadeniam USB a Bluetooth. Budete musieť získať VID a PID vášho cieľového zariadenia z dokumentácie výrobcu alebo pomocou systémových nástrojov (napr. Správca zariadení v systéme Windows, Informácie o systéme v systéme macOS alebo `lsusb` v systéme Linux).
• Súhlas používateľa: Metóda requestDevice() zobrazuje používateľovi výzvu na povolenie riadenú prehliadačom, ktorá mu umožňuje vybrať, ktorým HID zariadeniam má udeliť prístup. Ide o kľúčové bezpečnostné opatrenie, ktoré zabraňuje škodlivým webovým stránkam v prístupe k citlivému hardvéru bez súhlasu používateľa.
• Viacnásobné filtre: Do poľa `filters` môžete zahrnúť viaceré filtre na vyžiadanie prístupu k zariadeniam s rôznymi VID a PID. To je užitočné, ak vaša aplikácia podporuje viacero hardvérových konfigurácií.

2. Získavanie informácií o zariadení

Keď používateľ vyberie zariadenie, metóda requestDevice() vráti pole objektov HIDDevice. Každý objekt HIDDevice obsahuje informácie o zariadení, ako sú jeho VID, PID, usagePage, usage a kolekcie. Tieto informácie môžete použiť na ďalšiu identifikáciu a konfiguráciu zariadenia.

async function openHIDDevice(device) {
  try {
    await device.open();
    console.log("HID zariadenie otvorené:", device.productName);

    // Počúvajte správy o vstupe
    device.addEventListener("inputreport", event => {
      const { data, reportId } = event;
      const uint8Array = new Uint8Array(data.buffer);
      console.log(`Prijatá vstupná správa ${reportId}:`, uint8Array);
      // Spracujte dáta vstupnej správy
    });

    device.addEventListener("disconnect", event => {
      console.log("HID zariadenie odpojené:", device.productName);
      // Spracujte odpojenie zariadenia
    });

  } catch (error) {
    console.error("Chyba pri otváraní HID zariadenia:", error);
  }
}

Vlastnosti zariadenia:

• vendorId: ID dodávateľa zariadenia.
• productId: ID produktu zariadenia.
• productName: Názov produktu čitateľný pre človeka.
• collections: Pole objektov HIDCollectionInfo, ktoré popisujú kolekcie HID zariadenia (reporty, funkcie atď.). To môže byť veľmi komplexné a je potrebné len pre komplexné zariadenia.

3. Správa pripojenia a odpojenia zariadenia

API WebHID poskytuje udalosti na upozornenie vašej aplikácie, keď je zariadenie pripojené alebo odpojené. Môžete počúvať udalosti connect a disconnect v objekte navigator.hid.

navigator.hid.addEventListener("connect", event => {
  const device = event.device;
  console.log("HID zariadenie pripojené:", device);
  // Spracujte pripojenie zariadenia (napr. znova otvorte zariadenie)
});

navigator.hid.addEventListener("disconnect", event => {
  const device = event.device;
  console.log("HID zariadenie odpojené:", device);
  // Spracujte odpojenie zariadenia (napr. vyčistite zdroje)
});

Osvedčené postupy pre správu pripojenia:

• Opätovná enumerácia pri pripojení: Keď sa zariadenie pripojí, je často dobrým postupom znovu enumerovať zariadenia, aby ste sa uistili, že vaša aplikácia má aktuálny zoznam.
• Čistenie zdrojov pri odpojení: Keď sa zariadenie odpojí, uvoľnite všetky zdroje, ktoré sú s ním spojené (napr. zatvorte pripojenie zariadenia, odstráňte poslucháčov udalostí).
• Chybová správa: Implementujte rozsiahlu chybovú správu, aby ste elegantne zvládli situácie, keď sa zariadenie nepodarí pripojiť alebo sa neočakávane odpojí.

Pokročilé techniky filtrovania zariadení

Okrem základného filtrovania VID a PID ponúka API WebHID pokročilejšie techniky na zameranie sa na konkrétne zariadenia. To je obzvlášť užitočné pri práci so zariadeniami, ktoré majú viaceré rozhrania alebo funkcie.

1. Filtrovanie podľa stránky použitia a použitia

HID zariadenia sú usporiadané do *stránok použitia* a *použití*, ktoré definujú typ funkcie, ktorú zariadenie poskytuje. Napríklad klávesnica patrí na stránku použitia „Generic Desktop“ a má použitie „Keyboard“. Zariadenia môžete filtrovať na základe stránky použitia a použitia, aby ste sa zamerali na konkrétne typy zariadení.

async function requestSpecificKeyboard() {
  try {
    const devices = await navigator.hid.requestDevice({
      filters: [
        {
          usagePage: 0x01, // Generic Desktop Page
          usage: 0x06      // Keyboard Usage
        }
      ]
    });

    // ... (zvyšok kódu na obsluhu zariadenia)
  } catch (error) {
    console.error("Chyba pri vyžiadaní HID zariadenia:", error);
  }
}

Hľadanie hodnôt stránky použitia a použitia:

• Tabuľky použitia HID: Oficiálne tabuľky použitia HID (publikované USB Implementers Forum) definujú štandardizované stránky použitia a použitia pre rôzne typy zariadení.
• Dokumentácia zariadenia: Dokumentácia výrobcu zariadenia môže špecifikovať hodnoty stránky použitia a použitia pre ich zariadenie.
• Deskriptory hlásenia HID: Pre pokročilé scenáre môžete analyzovať deskriptor hlásenia HID zariadenia a určiť jeho podporované stránky použitia a použitia.

2. Správa viacerých rozhraní

Niektoré HID zariadenia vystavujú viaceré rozhrania, každé s vlastným súborom funkcií. API WebHID zaobchádza s každým rozhraním ako so samostatným HID zariadením. Ak chcete získať prístup ku konkrétnemu rozhraniu, možno budete musieť skombinovať filtrovanie VID/PID s filtrovaním stránky použitia/použitia, aby ste sa zamerali na požadované rozhranie.

Praktické príklady a prípady použitia

1. Vytvorenie vlastného rozhrania herného ovládača

Predstavte si, že vytvárate webovú hru a chcete podporovať vlastný herný ovládač. Na priame čítanie vstupov z tlačidiel, joystickov a iných ovládacích prvkov ovládača môžete použiť API WebHID. To vám umožní vytvoriť vysoko responzívny a pohlcujúci herný zážitok.

2. Vytvorenie webového MIDI ovládača

Hudobníci a zvukoví inžinieri môžu profitovať z webových MIDI ovládačov, ktoré interagujú s digitálnymi zvukovými pracovnými stanicami (DAW) alebo syntetizátormi. API WebHID vám umožňuje vytvárať vlastné MIDI ovládače, ktoré odosielajú a prijímajú MIDI správy priamo v prehliadači.

3. Interakcia s vedeckými prístrojmi

Výskumníci a vedci môžu používať API WebHID na rozhranie s vedeckými prístrojmi, ako sú zariadenia na získavanie údajov, senzory a meracie nástroje. To im umožňuje zbierať a analyzovať dáta priamo na webovom paneli alebo analytickom nástroji.

4. Aplikácie pre prístupnosť

WebHID poskytuje príležitosti na vytváranie asistenčných technológií. Napríklad špecializované vstupné zariadenia pre používateľov s motorickým postihnutím je možné integrovať priamo do webových aplikácií, čo poskytuje prispôsobenejšie a prístupnejšie prostredie. Globálne príklady by mohli zahŕňať integráciu špecializovaných zariadení na sledovanie očí pre navigáciu bez použitia rúk alebo prispôsobiteľné polia tlačidiel pre prístup pomocou jedného prepínača v rôznych jazykoch a metódach zadávania.

Kompatibilita medzi prehliadačmi a bezpečnostné aspekty

1. Podpora prehliadača

API WebHID je v súčasnosti podporované v prehliadačoch založených na Chromium (Chrome, Edge, Opera) a je vo vývoji pre iné prehliadače. Pred implementáciou API WebHID vo vašej aplikácii je dôležité skontrolovať kompatibilitu prehliadača a poskytnúť mechanizmy spätného riešenia pre prehliadače, ktoré API nepodporujú.

2. Bezpečnostné aspekty

API WebHID je navrhnuté s ohľadom na bezpečnosť. Prehliadač vyzve používateľa na povolenie pred povolením webovej aplikácii prístup k HID zariadeniu. Tým sa zabraňuje škodlivým webovým stránkam v prístupe k citlivému hardvéru bez súhlasu používateľa. Okrem toho API WebHID funguje v rámci bezpečnostného pieskoviska prehliadača, čím obmedzuje prístup aplikácie k systémovým zdrojom.

• Iba HTTPS: WebHID, rovnako ako iné výkonné webové API, vyžaduje na prevádzku bezpečný kontext (HTTPS).
• Používateľské gestá: Vyžiadanie prístupu k zariadeniu zvyčajne vyžaduje gesto používateľa (napr. kliknutie na tlačidlo), aby sa zabránilo nevyžiadaným požiadavkám na prístup.
• API povolení: API povolení sa dá použiť na dotazovanie a správu povolení WebHID.

Riešenie bežných problémov

1. Zariadenie sa nenašlo

Ak vaša aplikácia nemôže nájsť HID zariadenie, dvakrát skontrolujte VID a PID. Uistite sa, že sa zhodujú so skutočnými identifikátormi zariadenia. Tiež overte, či je zariadenie správne pripojené a či ho operačný systém rozpoznáva.

2. Povolenie zamietnuté

Ak používateľ zamietne povolenie na prístup k HID zariadeniu, vaša aplikácia s ním nebude môcť komunikovať. Spracujte tento scenár elegantne zobrazením správy používateľovi a vysvetlením, prečo je potrebný prístup. Zvážte poskytnutie alternatívnych spôsobov, ako môže používateľ interagovať s vašou aplikáciou.

3. Problémy s formátom dát

HID zariadenia často používajú vlastné formáty dát na odosielanie a prijímanie dát. Budete musieť porozumieť formátu dát zariadenia a implementovať príslušnú logiku analýzy a serializácie vo vašej aplikácii. Informácie o formáte dát nájdete v dokumentácii výrobcu zariadenia.

Záver

API WebHID umožňuje vývojárom webu vytvárať inovatívne a interaktívne webové aplikácie, ktoré komunikujú priamo so zariadeniami Human Interface Devices. Pochopením princípov enumerácie zariadení, filtrovania a správy pripojenia môžete odomknúť plný potenciál API WebHID a vytvárať presvedčivé používateľské skúsenosti. Prijmite silu WebHID na prepojenie webu s fyzickým svetom a podporu nových možností pre kreativitu, produktivitu a prístupnosť na celom svete.

Ďalšie zdroje

• Špecifikácia API WebHID
• API WebHID na Chrome Developers
• USB Implementers Forum (HID Information)