一种实现android移动设备与USB OTG主机通讯的方法

摘要

本发明公开了一种实现android移动设备与USB？OTG主机通讯的方法，其通过合并Android？Open？Accessory？Protocol协议和Android？Debug？Bridge接口协议，并在固件程序中智能判断手机支持的OTG连接方式，根据判断结果选择对应的协议进行连接。本方案能够覆盖市面上所有的安卓手机设备，并且也降低了对外设的电气化要求。

说明书

技术领域

本发明涉及移动设备通讯技术，具体涉及android移动设备与USB OTG主机通讯的技术。

背景技术

由于移动市场的兴起，现在人们对手机的使用性和安全性需求正在变得越来越多样，一些专业的外部设备不仅可以利用手机的便携性提升其使用空间，更可以满足用户的安全性需要，其手机外设的市场前景十分广阔。随着手机的不断升级进步，外设与手机已经可以不需要通过pc来进行连接，而是可以直接进行有线和无线的连接，来实现通讯的目的。

android手机目前已经有支持作为OTG主设备的手机出现，但是从演化来看，以前的大部分手机受到电源的限制，还是只能支持手机作为OTG从设备，

在确定USB方案后，不难发现安卓的USB方案现存两种：

一，通过android系统的Android Debug Bridge调试接口，使用其ADB daemon的tcp forward功能，可以实现基于tcp socket的主从设备通信。

ADB方案的好处有：

1，ADB damon程序原生与安卓系统中，因此从理论上说。只要是安卓系统，均存在ADB程序，只要用户打开了调试接口，即可启动ADB daemon进程，此时外设即可通过tcp socket与之建立通讯。

2，ADB于上层app之间也是通过tcp通讯，通讯相对比较简单。

但是ADB方案对于比较老版本(4.0以下)的支持比较好，对于4.2.2以上版本，无法稳定可靠的支持。为此安卓推出了secure adb来对主设备进行RSA签名，由于生成RSA秘钥对及进行RSA加密对硬件的性能要求显著，因此对于外设不易实现。

二、通过android 3.1版本提供的Android Open Accessory Protocol协议进行连接。AOA协议是android在3.1版本上引入的新的外设协议，3.1以上版 本内置jar包支持此协议，对于2.3.6-3.0版本，可以提供add-on lib进行支持。

使用AOA方案的好处有：

1，AOA原生支持android3.1以上版本；

2，application API层提供usb.accessory API套件，编写app来管理标准外设变得非常容易；

3，可以对app进行xml-filter设置，当android系统检测到有AOA外设接入后，会自动搜索已经安装的app，如果匹配成功，可自动启动app；如果没有找到匹配，可以打开外设设置的URL，引导用户去网站下载相应的app。

由上可知，现有的ADB方案和AOA方案都只能够兼容相应版本的android系统移动设备，无法实现对所有android移动设备的支持。

发明内容

针对现有android移动设备与USB OTG主机之间通讯所存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够兼容所有android移动设备的USB OTG主机通讯方案。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种实现android移动设备与USB OTG主机通讯的方法，所述方法在固件程序中合并Android Open Accessory Protocol协议和Android Debug Bridge接口协议，并在固件程序中智能判断手机支持的OTG连接方式，根据判断结果选择对应的协议进行连接。

在本方案的优选方案中，所述方法中在应用程序根据Android Open Accessory Protocol协议和Android Debug Bridge接口协议内置形成支持两种连接协议的连接方式。

进一步的，所述固件程序连接USB OTG主机的过程如下：

(1)设备接入后，固件程序发起USB连接，枚举USB描述符；

(2)完成USB枚举后，发起AOA协议连接，尝试打开accessory mode模式，如果打开失败，延长reset时间，并重复尝试；

(3)在所有尝试失败以后，reset设备，然后通过ADB协议发起ADB连接，指导连接成功。

进一步的，所述应用程序连接USB OTG主机的过程如下：

(11)应用程序启动后，首先通过usb.usbmanager获取AOA协议的accessory类列表，如果手机固件程序能支持AOA协议，则此List表，即accessory类列表，中包含有效的设备ID，可以直接通过ID进行通信；

(12)若List表为空，则建立socket server并监听端口，等待adbd的socket连接。

本方案通过固件对设备的判断，可以智能选择两种连接方式进行OTG连接并进行通讯，最大限度的兼容了android设备的多样性，并且由于android4.2设备需要进行RSA鉴权，需要极大的运算要求，故采用AOA协议可以规避鉴权操作，减少了对外界设备的要求。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。

本发明为了实现对安卓的支持最大化以及连接可靠性，本发明将AOA协议和ADB接口协议在固件程序中合并，并在固件程序中智能判断手机支持的OTG连接方式，根据判断结果选择对应的协议进行连接。

由此，该固件程序实现手机连接USB OTG设备的过程如下：

(a)设备插入后，开始进行USB设备枚举过程；

(b)枚举完成后，首先进行AOA协议连接； 

(c)如果连接失败，设置reset时间，重启设备，进行最多3次尝试；

(d)若连接成功，开始以AOA协议进行通信；若不成功，则继续；

(e)开始ADB连接，发送host请求；

(f)若连接成功，以ADB协议开始通信；若不成功，则连接失败。

针对一般的手机应用程序(APP)，基于上述的AOA协议和ADB接口协议合并的方案，在应用程序中内置形成支持两种连接协议的连接方式。

据此，应用程序连接USB OTG设备的过程如下：

(a)当满足AOA协议的设备插入手机，运行于手机上的android系统将自动识别并启动对应的应用，在APP中初始化部分，首先通过新建 UsbAccessory对象与外设进行连接，如果连接成功，则通过Usb Accessory对象进行通信；

(b)如果连接不成功，则尝试ADB连接，通过ADB的转发功能，建立socket client端、端口4567，对server发起socket连接；若连接成功，则ADB通道建立，使用socket通信；

(c)若socket建立超时(如超过20秒)，则协议不支持，返回连接失败。

基于上述两种方案，可以覆盖市面上所有的安卓手机设备，并且也降低了对外设的电气化要求。

在具体实现时，为了实现对安卓系列手机的全兼容，可选取MCU外接设备作为OTG master，手机作为从设备的方案。在连接时，包括固件程序连接和应用程序连接两种。

其中，固件程序连接USB OTG主机的过程如下：

(1)设备接入后，固件程序检测到设备插入信号之后立即发起USB连接，枚举USB描述符，具体包括设备描述符、配置描述符、接口描述符和端点描述符，这里的描述符指设备的信息特征。

(2)完成USB枚举后，发起AOA协议连接，尝试打开accessory mode模式，如果打开失败，延长reset时间，并重复尝试。

该步骤进行AOA协议连接的具体过程如下：

(21)首先判断手机是否处于accessory模式：如果是，则可以直接通信；如果不是，继续；

(22)发送getProtocol指令，获取硬件支持的版本信息；

(23)发送getInfo指令，获取硬件设备信息，如:manufacturer name、model name、description、version、URI、serial number等；

(24)发送startup指令，激活手机的accessory模式；

(25)激活完成以后，检查手机是否处于accessory模式，具体方式可以为:查看手机PID是否为0x2D00或者0x2D01，VID是否为googleID:0x18D1；

(26)尝试打开accessory mode模式，如果打开失败，延长reset时间，该reset时间是指USB总线复位时间，并重复尝试，转到步骤a。

(3)在所有尝试失败以后，reset设备，然后通过ADB协议发起ADB连 接，指导连接成功。

该步骤在实现ADB连接时，由固件程序建立一个端口为4567的socket server来接受APP中client的连接请求，具体步骤如下:

(a)MCU先向手机发送host connect请求，手机如果回了connect device信号，则建立了ADB连接；

(b)然后主机打开一个4567的端口，手机端会回一个OK的信号；

(c)连接成功，等待client端connect请求。

基于上述方案，完成固件程序连接USB OTG主机后，运行于手机中的应用程序连接USB OTG主机的过程如下：

(11)应用程序启动后，首先通过usb.usbmanager获取AOA协议的accessory类列表，如果手机固件程序能支持AOA协议，则此List表中包含有效的设备ID，可以直接通过ID进行通信。

该步骤中，获取accessory类列表时，由于com.android.usb.usbmanager包里有接口获取到的连接到手机的AOA协议的外设列表，此列表包含了当前连接到手机的所有AOA设备，获取到此列表，可以通过UsbAccessory对象对设备进行操作。

该步骤中，手机固件程序通过发送getProtocol命令，根据getProtocol命令的格式来获取到当前连接设备支持的AOA版本。

这里需要说明的，List表为前述通过usbmanager获取到的accessory类列表，其在app中表示为一个List列表。这里的设备ID为ProductID，一般为0x2D00或者0x2D01，即表示该设备已进入accessory模式；若进入accessory模式的设备可以通过usbAccessory对象中的instream和outstream成员对象进行流数据的输入输出。

(12)若List表为空，则建立socket server并监听端口，等待adbd的socket连接。

该步骤中，通过调用List.size()函数来确定List表是否为空，如果为0则表示空，此时说明没有AOA设备，下一步将通过ADB的socker方式来尝试连接。

其中，建立监听端口由APP代码完成，通过socket标准API建立一个4567 的server，并监听是否有连接到端口4567的client请求，该请求由adbd发出。

这里的adbd为android debug bridge deamon，是安卓手机内置的调试驻守程序，其开机即启动并常驻内存中，负责对手机进行操作。

可见，本方案通过固件对设备的判断，可以智能选择两种连接方式进行OTG连接并进行通讯，最大限度的兼容了android设备的多样性；同时采用AOA协议可以规避鉴权操作，减少了对外界设备的要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。