两个Android设备间建立配件模式

2021-11-29

Android配件模式简介：

如下图所示，Android设备比如手机作为USB device方，配件可以是电脑也可以是android设备作为USB host方（必须能提供500ma的5v供电）。注意配件和配件模式的区别，配件是作为host来连接android设备，配件模式是指android device设备被host设置成了配件模式。

建立配件模式的过程：

配件通过USB驱动的控制通道（0通道，端点0）获取手机的VID和PID。
配件分析获取的vendor id是否为0x18d1，以及product id是否为0x2D01,0x2D02,0x2D03,0x2D04,0x2D05。如果均符合，则说明手机现在已经是配件模式，可以按照配件模式的要求直接重新配置USB端点和接口。否则启动尝试进入配件模式流程。
确定手机已经进入配件模式，重新枚举USB设备，手机重新进行USB协商。
按照配件模式重新配置USB端点和接口，建立配件模式的数据通道。

尝试启动配件交互模式流程：

配件发送序号51的USB请求报文，手机收到后查询自己的AOA协议版本，发送响应报文给配件。
配件校验协议版本号，目前为1或2，其他的均不支持。
配件发送序号52的USB请求报文，通过Index字段携带配件自身信息，包括制造商、型号及版本、设备描述、序列号、URI等，手机根据这些信息启动响应的APP。
配件发送序号53的USB请求报文，切换USB模式，主要是根据切换VID/PID。
重新枚举USB设备，准备建立AOA数据通道。

AOA设备的握手过程：

绝大多数Android设备，在缺省情况下都不挂载Accessory驱动，在Accessory和Android设备建立USB连接时；Accessory会通过握手协议查询该设备是否为android设备且具有AOA支持，如果获得正确应答，Accessory会向Adnroid设备发出切换到AOA模式的请求，Android设备会执行该请求，将USB切换成AOA模式；在这个过程中，USB连接会出现一次逻辑插拔，USB host一端会重新枚举设备。

在握手过程中，Accessory会向Android提供AOA约定的描述信息，其中有3个信息是Android系统用于绑定Accessory设备与APP的；分别是：manufacturer、model、version。Android系统根据这3个字符串匹配相应的APP。

如果系统内无任何APP可以匹配Accessory发来的握手消息；则Adnroid设备会弹出一个对话框，向用户提供Accessory设备发送来的描述信息和URL信息，用户可以点击URL所指向的web页面。

如果系统有app可以匹配accessory发来的握手消息；则android会弹出一个对话框询问用户是否立刻启动该app；如果用户选择ok则启动该app；同时该对话框提供一个勾选项，勾选之后每次accessory设备连接后会自动启动该app；应该要求用户勾选该对话框，否则app启动后向UsbManager获取accessory设备后可能因为permission问题无法打开文件描述符建立通信连接。

注意：

pid为0x2D00是保留给支持附件模式的Android设备。0x2D01保留用于支持附件模式以及android调试桥adb协议的设备，第二个接口为adb并且具有两个批量端点。如果要在计算机上模式附件，可以使用这些端点来调试附件程序。一般来说，不要使用此接口，除非配件在设备上实现传输到adb。

0x2D00 具有一个拥有2个批量端点的接口，用于输出和输入通信的。

0x2D01 具有两个接口，每个接口有2个批量端点，用于输入和输出通信。第一个接口处理标准通信，第二个接口处理adb通信。要使用接口，请找到第一个批量输入和输出端点，会用SET_CONFIGURATION(0x09)设备请求将设备配置设置为1，然后使用端点进行通信。

AOA目前不支持同时进行AOA和MTP（媒体传输协议）连接。要从AOA切换到MTP，配件必须首先断开USB设备（物理上或电气上等效方式），然后使用MTP重新连接。

实现：

关于AOA的host端在android上实现的代码在网上有很多，这里不再贴出来。

关于AOA的accessory配件端在android上怎么实现呢，网上一般找出来的都是linux下模式的adk方式，其实用android做配件原理是一样的，就是得转换成java代码方式来实现。

涉及到的几个常量定义：

/*
    配件模式AOA支持：
    VID  固定为Google的官方VID – 0x18D1
    PID 在不同的模式下定义如下：
        ●          0x2D00 - V1 accessory
        ●          0x2D01 - V1 accessory + adb
        ●          0x2D02 - V2 audio， 注意V2兼容V1，上面两个仍然支持。，注意：AOAv2音频支持在Android 8.0中已被弃用
        ●          0x2D03 - V2 audio + adb，注意：AOAv2音频支持在Android 8.0中已被弃用
        ●          0x2D04 - V2 accessory + audio，注意：AOAv2音频支持在Android 8.0中已被弃用
        ●          0x2D05 - V2 accessory + audio + adb，注意：AOAv2音频支持在Android 8.0中已被弃用
 */

/**
 * USB请求类型requestType按位定义：
 * define USB_SETUP_HOST_TO_DEVICE                0x00    // Device Request bmRequestType transfer direction - host to device transfer
 * define USB_SETUP_DEVICE_TO_HOST                0x80    // Device Request bmRequestType transfer direction - device to host transfer
 * define USB_SETUP_TYPE_STANDARD                 0x00    // Device Request bmRequestType type - standard
 * define USB_SETUP_TYPE_CLASS                    0x20    // Device Request bmRequestType type - class
 * define USB_SETUP_TYPE_VENDOR                   0x40    // Device Request bmRequestType type - vendor
 * define USB_SETUP_RECIPIENT_DEVICE              0x00    // Device Request bmRequestType recipient - device
 * define USB_SETUP_RECIPIENT_INTERFACE           0x01    // Device Request bmRequestType recipient - interface
 * define USB_SETUP_RECIPIENT_ENDPOINT            0x02    // Device Request bmRequestType recipient - endpoint
 * define USB_SETUP_RECIPIENT_OTHER               0x03    // Device Request bmRequestType recipient - other
 * USB配件模式下PID/VID定义：
 * #define USB_ACCESSORY_VENDOR_ID         0x18D1
 * #define USB_ACCESSORY_PRODUCT_ID        0x2D00
 * #define USB_ACCESSORY_ADB_PRODUCT_ID    0x2D01
 * USB请求序号：
 * #define ACCESSORY_STRING_MANUFACTURER   0
 * #define ACCESSORY_STRING_MODEL          1
 * #define ACCESSORY_STRING_DESCRIPTION    2
 * #define ACCESSORY_STRING_VERSION        3
 * #define ACCESSORY_STRING_URI            4
 * #define ACCESSORY_STRING_SERIAL         5
 * #define ACCESSORY_GET_PROTOCOL          51
 * #define ACCESSORY_SEND_STRING           52
 * #define ACCESSORY_START                 53
 * 配件发送序号51的USB请求报文，得到协议信息，即对方(手机)是否支持aoa模式
 * 配件发送序号52的USB请求报文，通过Index字段携带配件自身信息，包括制造商、型号、版本、设备描述、序 列号URI等。手机根据这些信息启动响应的APP
 * 配件发送序号53的USB请求报文，切换USB模式，主要是根据切换的vendorID和productID
 * 重新枚举USB设备，准备建立AOA数据通道

**/

1. 配件作为host，插入或拔出usb线时都会收到UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_DETACHED和UsbManager.ACTION_USB_DEVICE_ATTACHED广播。
2. 用getDeviceList()扫描所有usb设备，找到自己所需的usb配件端口。
3. 查看该配件是否已经处于配件模式，如果是2d00/18d1，则用openDevice(device)直接进入通信：

//最好关闭掉Host端Android设备的USB ADB调试功能(android11以后可以用wifi无线调试替代usb调试)，
// 否则在0X2D01下2个interface难以区分那个接口是adb，哪个接口是aoa。

mUsbInterface = device.getInterface(0);
for(int j=0; j< 2; j++) {
if (UsbConstants.USB_DIR_IN == mUsbInterface.getEndpoint(j).getDirection()) {
mUsbEndpointIn = mUsbInterface.getEndpoint(j);
mUsbInMax = mUsbEndpointIn.getMaxPacketSize();
}
if (UsbConstants.USB_DIR_OUT == mUsbInterface.getEndpoint(j).getDirection()) {
mUsbEndpointOut = mUsbInterface.getEndpoint(j);
mUsbOutMax = mUsbEndpointOut.getMaxPacketSize();
}
}
// requestType: USB_SETUP_HOST_TO_DEVICE | USB_SETUP_TYPE_STANDARD | USB_SETUP_RECIPIENT_DEVICE
// request: ACCESSORY_SET_CONFIGURATION
int rtn = connection.controlTransfer(0x00, 9, 1, 0,
null, 0, IAoaConst.USB_TIMEOUT_IN_MS);
if(rtn < 0){
tmpStr = "enterCommunication: controlTransfer return error:" + rtn;
Log.i(TAG,tmpStr);
SendMsgToMainActivity(tmpStr);
return false;
}
//发送一次
byte[] buffer = new byte[]{'a', 'b', 'c', 'd'};
connection.bulkTransfer(mUsbEndpointOut, buffer, buffer.length, IAoaConst.USB_TIMEOUT_IN_MS);
tmpStr = "enterCommunication: connection.bulkTransfer to peer.";
Log.i(TAG,tmpStr);
SendMsgToMainActivity(tmpStr);
//接收消息的线程
new CommunicationThread().start();

private class CommunicationThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        Log.w(TAG, "CommunicationThread: start receive.");
        running = true;
        byte[] buffer = new byte[1024];
        while (running) {
            //Handle incoming messages
            if(mUsbEndpointIn!=null) {
                int len = connection.bulkTransfer(mUsbEndpointIn, buffer, buffer.length, IAoaConst.USB_TIMEOUT_IN_MS);
                if (len >= 0) {
                    Log.w(TAG, "CommunicationThread: received msg, len: " + len);
                    //Log.w(TAG, "CommunicationThread: received msg, content: " + new String(buffer));
                }else{
                    Log.w(TAG, "CommunicationThread: received error!");
                }
            }
        }
    }
}

4. 如果不是，则需要进入初始化过程，还是openDevice(device)打开设备，然后用51号请求得到协议号：

private int getProtocol(UsbDeviceConnection connection)
{
    byte[] buffer = new byte[]{0,0};
    // requestType: USB_SETUP_DEVICE_TO_HOST | USB_SETUP_TYPE_VENDOR | USB_SETUP_RECIPIENT_DEVICE
    // request: ACCESSORY_GET_PROTOCOL
    int rtn = connection.controlTransfer(0xC0, 51, 0, 0,
            buffer, 2, IAoaConst.USB_TIMEOUT_IN_MS);
    if(rtn <=0){
        String tmpStr = "getProtocol: controlTransfer return error:" + rtn;
        Log.i(TAG,tmpStr);
        SendMsgToMainActivity(tmpStr);
    }
    String tmpStr = "getProtocol: protocol:" + buffer[0]+"."+buffer[1];
    Log.i(TAG,tmpStr);
    SendMsgToMainActivity(tmpStr);
    return rtn;
}

5. 然后通过52号请求设置参数：

//支持aoa协议，则控制对端(手机)启动特定的application。
boolean res = initStringControlTransfer(connection, 0, IAoaConst.USB_AOA_MANUFACTURER); // MANUFACTURER
res = res&&initStringControlTransfer(connection, 1, IAoaConst.USB_AOA_MODEL); // MODEL
res = res&&initStringControlTransfer(connection, 2, IAoaConst.USB_AOA_DESCRIPTION); // DESCRIPTION
res = res&&initStringControlTransfer(connection, 3, IAoaConst.USB_AOA_VERSION); // VERSION
res = res&&initStringControlTransfer(connection, 4, IAoaConst.USB_AOA_URI); // URI
res = res&&initStringControlTransfer(connection, 5, IAoaConst.USB_AOA_SERIAL); // SERIAL

private boolean initStringControlTransfer(final UsbDeviceConnection deviceConnection,
                                       final int index, final String string) {
    // requestType: USB_SETUP_HOST_TO_DEVICE | USB_SETUP_TYPE_VENDOR | USB_SETUP_RECIPIENT_DEVICE
    // request: ACCESSORY_SEND_STRING
    int rtn = deviceConnection.controlTransfer(0x40, 52, 0, index,
            string.getBytes(), string.length(), IAoaConst.USB_TIMEOUT_IN_MS);
    if(rtn <=0){
        String tmpStr = "initStringControlTransfer: controlTransfer return error:" + rtn;
        Log.e(TAG,tmpStr);
        SendMsgToMainActivity(tmpStr);
        return false;
    }
    return true;
}

6. 最后使用53号请求启动AOA模式：

// requestType: USB_SETUP_HOST_TO_DEVICE | USB_SETUP_TYPE_VENDOR | USB_SETUP_RECIPIENT_DEVICE
// request: ACCESSORY_START
connection.controlTransfer(0x40, 53, 0, 0, new byte[]{}, 0, IAoaConst.USB_TIMEOUT_IN_MS);

7. 此时USB会做一次逻辑插拔，等attach到来后，会发现之前的usb pid/vid已经成了2d00/18d1，此时即可进入通信了。

Android配件模式简介：

建立配件模式的过程：

尝试启动配件交互模式流程：

AOA设备的握手过程：

注意：

实现：

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