Qt与Hid设备通信

news2025/5/19 12:40:17

什么是HID？

HID（Human Interface Device）是‌直接与人交互的电子设备‌，通过标准化协议实现用户与计算机或其他设备的通信，典型代表包括键盘、鼠标、游戏手柄等。‌

为什么HID要与qt进行通信？

我这里的应用场景是数位板与我自己写的上位机进行通信，用户可以在上位机软件中手动设置数位板上按键代表的快捷键。

如何通信？

1. 引入 hidapi 库

hidapi库是一个第三方库需要下载。下载完编译之后把 hidapi.h,hidapi.dll,hidapi.lib放到项目根目录下。

hid设备初始化有以下几个步骤：

2. 初始化 hidapi

hid_init()

3. 枚举和选择设备

void enumerateDevices() {
    struct hid_device_info *devs = hid_enumerate(0x0, 0x0); // 参数为VID和PID，0x0表示匹配所有
    struct hid_device_info *cur_dev = devs;

    while (cur_dev) {
        printf("Device Found\n  type: %04hx %04hx\n  path: %s\n  serial_number: %ls",
               cur_dev->vendor_id, cur_dev->product_id, cur_dev->path, cur_dev->serial_number);
        printf("\n");
        printf("  Manufacturer: %ls\n", cur_dev->manufacturer_string);
        printf("  Product: %ls\n", cur_dev->product_string);
        printf("  Release: %hx\n", cur_dev->release_number);
        printf("  Interface Number: %d\n\n", cur_dev->interface_number);

        cur_dev = cur_dev->next;
    }

    hid_free_enumeration(devs);
}

4. 打开设备

hid_device *handle;
handle = hid_open(0x1234, 0x5678, NULL); // 替换为设备的VID和PID

5. 设置非阻塞模式（可选）

int res = hid_set_nonblocking(handle, 1); // 参数为1表示非阻塞模式
if (res < 0) {
    // 处理设置失败的情况
}

 6. 读取和写入数据

// 读取数据
unsigned char buf[256];
int res = hid_read(handle, buf, sizeof(buf));
if (res < 0) {
    // 处理读取错误
} else {
    // 处理读取到的数据
}

// 写入数据
unsigned char data[] = {0x00, 0x01, 0x02}; // 示例数据
res = hid_write(handle, data, sizeof(data));
if (res < 0) {
    // 处理写入错误
}

 7. 关闭设备和释放资源

hid_close(handle);
hid_exit();

示例代码整合

void MainWindow::HidInit()
{
    // 1. 初始化HIDAPI
    if (hid_init() != 0) {
        qDebug() << "[错误] HIDAPI初始化失败";
        return;
    }
    else{
        qDebug() << "[正确] HIDAPI初始化成功";
    }

    // 2. 枚举设备
    qDebug() << "[调试] 开始枚举HID设备...";
    hid_device_info *devs = hid_enumerate(0x0, 0x0);

    if (!devs) {
        qDebug() << "[错误] 无法枚举HID设备，可能没有HID设备连接";
        hid_exit();
        return;
    }

    hid_device_info *cur_dev = devs;
    char* devicePath = nullptr;
    bool deviceFound = false;
    int deviceCount = 0; // 用于统计发现的HID设备数量

    qDebug() << "[调试] 开始遍历HID设备列表...";

    while (cur_dev) {
        deviceCount++;

        // 打印所有HID设备信息，用于调试
        qDebug().nospace() << "[调试] 设备 #" << deviceCount
                           << ": VID=0x" << QString::number(cur_dev->vendor_id, 16).toUpper()
                           << ", PID=0x" << QString::number(cur_dev->product_id, 16).toUpper();
                           // << ", 路径=" << QString::fromWCharArray(cur_dev->path);

        if (cur_dev->vendor_id == TARGET_VID && cur_dev->product_id == TARGET_PID) {
            devicePath = _strdup(cur_dev->path);
            deviceFound = true;

            qDebug() << "\n[信息] 找到目标设备:";
            qDebug() << "路径:" << devicePath;
            qDebug() << "制造商:" << (cur_dev->manufacturer_string ? QString::fromWCharArray(cur_dev->manufacturer_string) : "N/A");
            qDebug() << "产品名:" << (cur_dev->product_string ? QString::fromWCharArray(cur_dev->product_string) : "N/A");
            qDebug() << "接口号:" << cur_dev->interface_number;
            break;
        }

        cur_dev = cur_dev->next;
    }

    qDebug() << "[调试] 遍历完成，共发现" << deviceCount << "个HID设备";

    hid_free_enumeration(devs);

    if (!deviceFound) {
        qDebug() << "[错误] 未找到目标设备 (VID: 0x" << QString::number(TARGET_VID, 16).toUpper()
                 << ", PID: 0x" << QString::number(TARGET_PID, 16).toUpper() << ")";
        hid_exit();
        return;
    }

    // 3. 打开设备
    qDebug() << "[调试] 尝试打开目标设备...";
    hid_device* handle = hid_open_path(devicePath);
    if (!handle) {
        qDebug() << "[错误] 无法打开设备:" << QString::fromWCharArray(hid_error(nullptr));
        free(devicePath);
        hid_exit();
        return;
    }

    // 3. 打开设备
    handle = hid_open_path(devicePath);
    if (!handle) {
        qDebug() << "[错误] 无法打开设备:" << QString::fromWCharArray(hid_error(nullptr));
        free(devicePath);
        hid_exit();
        return;
    }

    // 设置非阻塞模式
    hid_set_nonblocking(handle, 1);
    qDebug() << "\n[信息] 设备已成功打开";

    // 4. 尝试通信
    const int REPORT_SIZE = 65; // 64字节数据 + 1字节报告ID
    unsigned char buf[REPORT_SIZE] = {0};

    // 尝试不同报告ID (0x00-0xFF)
    for (int report_id = 0x00; report_id <= 0xFF; report_id++) {
        // 4.1 尝试特性报告
        buf[0] = report_id;
        buf[1] = 0x01; // 示例命令

        qDebug() << "\n[调试] 尝试报告ID: 0x" << QString::number(report_id, 16).toUpper();

        int res = hid_send_feature_report(handle, buf, REPORT_SIZE);
        if (res > 0) {
            qDebug() << "[成功] 特性报告发送成功 (ID: 0x"
                     << QString::number(report_id, 16).toUpper() << ")";
            break;
        } else if (report_id == 0xFF) {
            qDebug() << "[警告] 所有特性报告尝试失败";
        }

        // 4.2 尝试输出报告
        res = hid_write(handle, buf, REPORT_SIZE);
        if (res > 0) {
            qDebug() << "[成功] 输出报告发送成功 (ID: 0x"
                     << QString::number(report_id, 16).toUpper() << ")";
            break;
        } else if (report_id == 0xFF) {
            qDebug() << "[警告] 所有输出报告尝试失败";
        }
    }

    // 5. 读取响应 (5秒超时)
    qDebug() << "\n[信息] 等待设备响应...";
    int timeout_ms = 5000;
    QElapsedTimer timer;
    timer.start();

    while (timer.elapsed() < timeout_ms) {
        int res = hid_read(handle, buf, REPORT_SIZE);
        if (res > 0) {
            qDebug() << "[成功] 收到" << res << "字节数据:";

            // 打印接收到的数据 (十六进制格式)
            QString hexData;
            for (int i = 0; i < res; i++) {
                hexData += "0x" + QString::number(buf[i], 16).toUpper().rightJustified(2, '0') + " ";
                if ((i+1) % 8 == 0) hexData += "\n";
            }
            qDebug() << hexData;
            break;
        } else if (res == 0) {
            QThread::msleep(100); // 避免CPU占用过高
        } else {
            qDebug() << "[错误] 读取失败:" << QString::fromWCharArray(hid_error(handle));
            break;
        }
    }

    if (timer.elapsed() >= timeout_ms) {
        qDebug() << "[警告] 读取超时，未收到响应";
    }

    // 6. 清理资源
    hid_close(handle);
    free(devicePath);
    hid_exit();
    qDebug() << "\n[信息] HID通信结束";
}

 运行效果演示（我接入的是wacom数位板）：

 全是0xFF为未激活状态（初始状态）。

总结操作流程

  1. 确认设备功能与协议：明确设备是输入型（主动上报）还是命令型（需指令触发）。
  2. 发送测试指令：若无文档，通过简单指令试探设备响应模式。
  3. 解析数据结构：根据响应数据的变化规律，逆向推导字节含义（如坐标、状态、校验等）。
  4. 编写业务逻辑：基于解析结果，实现数据处理或控制功能（如鼠标模拟、设备配置等）。

解析报告数据

如何解析

用以下结构来存储报告：

struct TabletData {
    quint8 reportId;        // 报告ID
    quint16 x;              // X坐标（0-最大值）
    quint16 y;              // Y坐标（0-最大值）
    quint16 pressure;       // 压力值（0-最大值）
    QList<int> buttons;     // 按下的按钮列表（按钮编号从1开始）
};

 创建一个TabletData 类型的函数：

该函数对报告进行解析，第0字节是报告ID，第1字节是按钮位置........

TabletData HidManager::parseTabletData(const QByteArray& data) {
    TabletData result;
    if (data.isEmpty()) return result;

    result.reportId = data[0];

    switch (result.reportId) {
    case 0x11: // 按钮报告（假设按钮在字节1-2）
        for (int byteIdx = 1; byteIdx < 3; byteIdx++) {
            if (byteIdx >= data.size()) break;
            unsigned char byte = data[byteIdx];
            for (int bitIdx = 0; bitIdx < 8; bitIdx++) {
                if ((byte & (1 << bitIdx)) != 0) { // 1表示按下
                    result.buttons.append((byteIdx - 1) * 8 + bitIdx + 1);
                }
            }
        }
        break;

    case 0x10: // **关键修改**：坐标/压力报告ID改为0x10
        // 解析坐标和压力（假设坐标在字节1-4，压力在字节5-6）
        if (data.size() >= 5) {
            // 小端序解析：低字节在前，高字节在后
            result.x = static_cast<quint16>(data[1]) | (static_cast<quint16>(data[2]) << 8);
            result.y = static_cast<quint16>(data[3]) | (static_cast<quint16>(data[4]) << 8);
        }
        if (data.size() >= 7) {
            result.pressure = static_cast<quint16>(data[5]) | (static_cast<quint16>(data[6]) << 8);
        }
        result.buttons.clear(); // 坐标报告不含按钮，清空列表
        break;

    default:
        qWarning() << "未知报告ID:" << QString::number(result.reportId, 16);
        break;
    }

    return result;
}

 写一个打印输出函数

void HidManager::handleHidData(const QByteArray& data)
{
    // 数据为空或与上次完全相同则直接返回
    static QByteArray lastDataFrame;
    if (data.isEmpty() || data == lastDataFrame) return;
    lastDataFrame = data;

    // 解析数据到结构体
    TabletData currentData = parseTabletData(data);

    // 打印原始数据和解析结果（调试用）
    if (debugMode) { // 可添加调试开关
        QString hexData;
        for (int i = 0; i < data.size(); i++) {
            hexData += "0x" + QString::number((unsigned char)data[i], 16).toUpper().rightJustified(2, '0') + " ";
            if ((i+1) % 8 == 0) hexData += "\n";
        }
        qDebug() << "收到新数据:" << hexData;

        qDebug() << "解析后数据:"
                 << "报告ID:" << QString::number(currentData.reportId, 16)
                 << "坐标: (" << currentData.x << ", " << currentData.y << ")"
                 << "压力:" << currentData.pressure
                 << "按钮:" << currentData.buttons;
    }

    // 静态变量存储上次数据，用于检测变化
    static TabletData lastData;

    // 检查关键数据是否变化（按钮、坐标、压力）
    bool isButtonChanged = (currentData.buttons != lastData.buttons);
    bool isPositionChanged = (currentData.x != lastData.x || currentData.y != lastData.y);
    bool isPressureChanged = (currentData.pressure != lastData.pressure);

    // 根据变化类型发送不同信号
    if (isButtonChanged) {
        emit buttonStateChanged(currentData.buttons);
    }

    if (isPositionChanged || isPressureChanged) {
        emit tabletMoved(currentData.x, currentData.y, currentData.pressure);
    }

    // 更新上次数据缓存
    lastData = currentData;
}

打印输出：

拿wacom数位板举例。以下是连接wacom数位板之后，数位笔滑动之后wacom数位板发送过来的报告：

解析内容

报告第一个字节为报告ID，用来区分用户进行的是什么操作。

当报告ID为0X10时代表坐标移动

当报告ID为0X11时代表按键按下

例：

按下第一个按键，此时报告ID为0x11，表示按键事件发生。此时第2个字节发生了变化，也就是第一个字节被按下了：

当用数位笔在数位板上滑动之后收到如下报告：

报告ID为0x10，表示坐标发生变化。坐标在字节1-4，压力在字节5-6：

HID设备按键与Qt界面UI按键的快捷键绑定实现

流程图

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