Java 如何连接USB设备

在现代计算机中，USB（通用串行总线）设备的使用已经变得极为普遍。不论是打印机、扫描仪、鼠标还是其他外设，我们都需要通过USB接口与计算机进行数据交换。虽然Java并不直接支持USB通信，但我们可以通过一些库来实现这一需求。本文将展示如何用Java连接USB设备，并给出一个实际案例。

实际问题

假设我们有一个USB条形码扫描器，我们希望通过Java程序获取扫描到的条形码数据。此时，我们需要一个合适的库来简化与USB设备的通信。这篇文章将以 usb-serial-for-android 库为例，演示如何在Java中连接和读取USB数据。

库的选择

为了实现与USB设备的连接，我们建议使用以下库：

  • [javax.usb]( 是Java USB API的实现，支持多种USB设备。
  • [usb4java]( 一个高效的Java库，用于访问USB设备。

在本文中，我们将使用usb4java库。它提供了对USB设备的全面支持，并且相对易于使用。

环境准备

  1. 下载库: 首先，从[usb4java的GitHub](
  2. 配置项目: 在你的Java项目中导入usb4java的依赖。

Maven依赖

如果你使用Maven进行项目管理，可以将以下依赖添加到pom.xml中：

<dependency>
    <groupId>org.usb4java</groupId>
    <artifactId>usb4java-core</artifactId>
    <version>1.3.0</version>
</dependency>

示例代码

下面是一个连接USB设备并读取数据的简单示例：

import org.usb4java.*;

public class UsbScanner {
    public static void main(String[] args) {
        // 查找设备
        Device device = findDevice();
        if (device == null) {
            System.out.println("未找到USB设备");
            return;
        }

        // 打开设备
        int result = LibUsb.open(device, null);
        if (result != LibUsb.SUCCESS) {
            System.err.println("无法打开设备: " + LibUsb.errorName(result));
            return;
        }

        // 读取数据
        byte[] data = new byte[64]; // 假设我们要读取64个字节的数据
        int bytesRead = readData(device, data);
        if (bytesRead > 0) {
            System.out.println("读取数据: " + new String(data, 0, bytesRead));
        }

        // 关闭设备
        LibUsb.close(device);
    }

    private static Device findDevice() {
        // 根据供应商ID和产品ID查找设备
        // 此处需替换为你的设备信息
        final short vendorId = 0x1234;
        final short productId = 0x5678;

        // 创建设备筛选器
        DeviceFilter filter = new DeviceFilter() {
            @Override
            public boolean filter(Device device) {
                DeviceDescriptor descriptor = new DeviceDescriptor();
                LibUsb.getDeviceDescriptor(device, descriptor);
                return descriptor.idVendor() == vendorId && descriptor.idProduct() == productId;
            }
        };

        // 查找设备
        Device device = LibUsb.findDevice(filter);
        return device;
    }

    private static int readData(Device device, byte[] data) {
        // 假设使用端点读取数据
        int bytesRead = 0;
        // 读取数据逻辑
        return bytesRead;
    }
}

系列图

下面是USB连接过程的序列图，展示了主要的交互流程：

sequenceDiagram
    participant User
    participant USBDevice
    participant JavaApp

    User->>JavaApp: 创建应用程序
    JavaApp->>USBDevice: 查找设备
    USBDevice-->>JavaApp: 返回设备信息
    JavaApp->>USBDevice: 打开设备
    USBDevice-->>JavaApp: 返回打开状态
    JavaApp->>USBDevice: 读取数据
    USBDevice-->>JavaApp: 返回数据
    JavaApp-->>User: 显示数据
    JavaApp->>USBDevice: 关闭设备

实体关系图

以下是程序中涉及到的实体关系图：

erDiagram
    USBDevice {
        string vendorId
        string productId
        string deviceName
    }
    JavaApp {
        string appName
        string appVersion
    }
    User {
        string userId
        string userName
    }
    User ||--o{ JavaApp : uses
    JavaApp ||--o{ USBDevice : interacts_with

结论

在本文中，我们介绍了如何使用Java连接USB设备，并通过具体示例展示了如何使用usb4java库读取USB条形码扫描器的数据。USB设备的连接虽然在直接使用Java时有些复杂，但借助第三方库，我们可以有效简化这一过程。随着未来技术的发展，我们期待有更多的工具能够帮助开发者更方便地与硬件设备进行交互。

如果你在实际应用中遇到了其他问题或有更多设备的使用需求，欢迎继续探索和尝试不同的解决方案。