CN105207747B - 一种基于hid协议的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于HID协议的数据传输方法，其中，发送端并不是所述接收端原生支持的HID设备类型，所述方法包括：利用一加密算法对原始数据进行加密；对加密后的数据生成校验码；将加密后的数据和校验码相组合后的数据拆分成m个字节；将m个字节转换成接收端根据所述HID协议能识别的m个字节；在所述转换后的m个字节的数据之前添加符合HID协议的n个字节的识别数据，以便接收端能区分接收到的数据是来自接收端原生支持的HID设备的，还是来自发送端的；在所述n个字节的识别数据之前添加p个字节的格式相关数据；将所述m个字节和所述n个字节的识别数据以及p个字节的格式相关数据封装成一个完整的符合HID协议的数据包，并发送给接收端。

Description

一种基于HID协议的数据传输方法

技术领域

本发明涉及通讯控制领域，尤其是无线遥控领域。

背景技术

得益于Windows操作系统对HID(Human Interface Devices)协议的良好支持，目前很多数据传输方法都基于HID协议，以免除安装驱动程序的困扰。但对于移动操作系统例如iOS、Android系统而言，尽管HID协议规范中定义了多种类型设备，但这些系统原生支持较好的也只有常用的键盘或鼠标类型(其中iOS系统的HID协议目前不支持鼠标类型)。因此对于采用移动操作系统的主机例如手机、平板、智能电视、机顶盒等等，在利用HID协议传输数据受此限制下，目前实现数据传输的有两种方式：1、本身可定义为键值或坐标相关类型的应用(例如键盘、鼠标、遥控器、手柄等)；2、其他HID设备类型数据，需要修改操作系统底层驱动进行识别。

对于上述两种方式，第1种方式限制了设备的数据类型，并且控制键码等内容是明文的，很容易被截取，无法做到安全保密性；而对于第2种，显然对于第一方原厂而言增加了实现的复杂度，而对于第三方应用软件开发商则在开发相应的驱动程序时需要适配不同版本的操作系统，同样增加了实现难度，总体上都是提高了研发投入和维护成本。

发明内容

为克服现有技术中的上述几种实现方式的缺点，本发明提出了一种基于HID协议的数据处理和加密传输方法，将设备声明为HID键盘类型，并采用HID键值类型的数据传输格式，以得到系统原生支持(无需驱动、兼容性好)，且传输的原始数据可为16bit、24bit甚至更长的数据类型，远大于HID键值数据只有7bit的复杂度，以满足更复杂的应用；并且因为采用了键值类型的数据传输格式，也支持传输标准键值，因此可基于标准键盘或遥控器，在其标准按键数据上扩展增加其他数据的传输，实现功能更复杂的遥控装置。

本发明提供了一种基于HID协议的数据传输方法，接收端的操作系统能基于HID协议接收其原生支持的HID设备所发送的数据包，所述数据包包括m+n个字节的标准数据和p个字节的格式相关数据；发送端并不是所述接收端原生支持的HID设备类型，所述方法包括以下步骤：

a.所述发送端利用一加密算法对原始数据进行加密；

b.所述发送端对加密后的数据生成校验码；

c.所述发送端将所述加密后的数据和所述校验码相组合后的数据拆分成m个字节；

d.所述发送端将所述m个字节转换成所述接收端根据所述HID协议能识别的m个字节；

e.所述发送端在所述转换后的m个字节的数据之前添加符合所述HID协议的n个字节的识别数据，以便所述接收端能区分接收到的数据是来自所述接收端原生支持的HID设备的，还是来自所述发送端的；

f.所述发送端在所述n个字节的识别数据之前，添加p个字节的格式相关数据；

g.所述发送端将所述符合所述HID协议的m个字节和所述n个字节的识别数据以及p个字节的格式相关数据封装成一个完整的符合所述HID协议的数据包，并发送给所述接收端。

所述方法还包括：

h.所述接收端接收到步骤g发出的所述数据包；

i.所述接收端根据所述识别数据判断所述数据包是其原生支持的HID设备发送的，还是所述发送端发送的；

j.若是所述发送端发送的，则所述接收端将接收到的所述数据包的后m个字节进行解码获得一加密后的数据和校验码；

k.所述接收端利用所述校验码对所述加密后的数据进行校验；

l.若校验成功，则对所述加密后的数据进行解密，获得原始数据。

在一个实施例中，所述HID协议为HID键盘协议，其中，所述p个字节的格式相关数据包括1个控制键字节和1个保留字节，所述m+n个字节的标准数据为6个标准键值，所述m为4、n为2、p为2。

在一个实施例中，所述原始数据的长度为16bit，所述校验码的长度为8bit；步骤d中的转换后的m个字节为4个符合所述HID键盘协议的标准键值，所述识别数据为2个字节的不常用的标准键值，所述识别数据预先存储在所述接收端中。

在一个实施例中，所述识别数据为0x68和0x69。

在一个实施例中，步骤f包括将添加一个0x00的控制键字节和一个0x00的保留字节。

在一个实施例中，步骤d包括：

根据一映射表将所述m个字节转换成所述接收端通过所述HID协议能识别的m个字节，其中，所述映射表存储于所述发送端和所述接收端中。

在一个实施例中，步骤h和i之间，还包括以下步骤：

判断接收到的数据包的后m+n个字节是否均为非0值，若是，则执行步骤i；若否，则认为所述数据包是所述接收端原生支持的HID设备发送的。

在一个实施例中，所述发送端是具有指纹识别模块的远程操控设备。

在一个实施例中，所述发送端是具有手写输入模块的远程操控设备。

附图说明

本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。

图1示出根据本发明的一实施例的基于HID协议的数据处理和加密传输方法；

图2示出根据本发明的一实施例的数据转换成HID键值的示意图；

图3示出根据本发明的一实施例的发送端的数据处理流程示意图；以及

图4示出根据本发明的一实施例的接收端的数据处理流程示意图。

具体实施方式

以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

图1示出根据本发明的一实施例的基于HID协议的数据处理和加密传输方法，其中，接收端的操作系统能基于HID协议接收其原生支持的HID设备所发送的数据包，所述数据包包括m+n个字节的标准数据和p个字节的格式相关数据；发送端并不是所述接收端原生支持的HID设备类型。

对于发送端而言，该方法包括以下步骤。

步骤101，发送端利用一加密算法对原始数据进行加密。

步骤102，所述发送端对加密后的数据生成校验码。

步骤103，所述发送端将所述加密后的数据和所述校验码相组合后的数据拆分成m个字节。

步骤104，所述发送端将所述m个字节转换成接收端通过所述HID协议能识别的m个字节。

步骤105，所述发送端在所述转换后的m个字节的数据之前，添加n个字节的识别数据，以便所述接收端能区分接收到的数据是来自所述接收端原生支持的HID设备的，还是来自所述发送端的。在一个实施例中，该n个字节的识别数据可以是不常用的但符合该HID协议规范的数据。

步骤106，所述发送端在所述n个字节的识别数据之前添加p个字节的格式相关数据；

步骤107，所述发送端将所述符合所述HID协议的m个字节和所述n个字节的识别数据以及p个字节的格式相关数据封装成一个完整的符合所述HID协议的数据包，并发送给所述接收端。

对于接收端而言，所述方法包括步骤：

步骤108，所述接收端接收到步骤g发出的所述数据包；

步骤109，所述接收端根据所述识别数据判断所述数据包是其原生支持的HID设备发送的，还是所述发送端发送的；

步骤110，若是所述发送端发送的，则所述接收端将接收到的所述数据包的后m个字节进行解码获得一加密后的数据和校验码；

步骤111，所述接收端利用所述校验码对所述加密后的数据进行校验；

步骤l12，若校验成功，则对所述加密后的数据进行解密，获得原始数据。

为了更清楚地阐明本申请的技术方案，以下以HID键盘协议为例详细介绍本发明的主要技术方案。本领域技术人员在阅读了以下内容后，应了解本发明的应用不限于HID键盘协议，还可以应用于其他Android或iOS系统支持较好的其他HID协议，例如，游戏手柄协议或HID鼠标协议。同时，为了描述方便，下文中提到的“普通按键”指的是接收端的操作系统基于HID协议所原生支持的HID设备的按键事件。而“自定义数据”指的是本发明的接收端所发送并转换后的数据。

在一个实施例中，本发明采用HID协议规范中的标准键盘设备类型，HID协议的标准数据包为8个字节(即m+n+p＝8)，标准键盘设备类型的定义中前2个字节分别为控制键字节和保留字节(即p＝2)，后6个字节才是标准键值(即m+n＝6)，因此为了传输较长的数据，同时又符合标准键盘类型的定义，为实现简单，本方案具体实现时只使用后面6个字节数据，前面2个字节数据设为0。

同样，为了符合标准键盘类型的定义，本方案的实现方法是发送端将待传输的数据转换为6个标准键码，然后再传输，以便接收端能够正常解析。

由于传输时已经将数据转换成标准键值，需要将其和键盘按键的键值区分开来，以便接收端能够正确区分是自定义数据还是接收端原生支持的HID设备的按键，实现方法是将6个键值的头2个字节(即n＝2)分别定义为两个极少用到的特殊键值作为识别数据，这样大幅降低误判的概率。

在HID键盘应用中，6个键值表示键盘同时按下了6个按键，而这种情况在实际应用中出现较少，因此本方案在实现数据传输时每次都会产生完整的6个键值的数据，以进一步减少接收端在判断是所接收的数据是其原生支持的HID设备发送的键值还是自定义数据转换的键值时判断失误的概率。

6个字节当中，除了头2个字节作为识别数据之外，后4个字节则真正用来保存待传输的数据。由于标准键值的有效位数为7个bit，所以4个字节能使用的也只有28个bit。因此本方案实现的传输数据长度最长支持28bit。

28bit的原始数据需要转换成4个字节键值再传输。在一个实施例中，可以通过一预先设计的键值映射表来实现这种转换，以保证映射后的键值属于标准键盘范围。

结合应用需求和实现便利性，本方案在实现时采用了24bit数据长度，实现方法为：24bit数据分散为4组6bit数据，分别占4个键值字节当中每个字节的6个bit有效位。

由于24bit数据需要转换成标准键值数据再传输，而对于24bit数据本身格式无限制，因此应用时该24bit数据可以为加密数据。加密方法可根据实际需求进行选择。

此外，依据应用需求，本方案支持带校验码的方式，即16bit原始数据加上8bit的校验码组成24bit数据，然后再转换成4个键值字节进行传输。校验码除了可以增强某些自定义无线通信方式的纠错能力，还可以进一步降低接收端判断是普通按键事件还是自定义数据传输的概率。

对于接收端而言，由于接收到的是标准键盘的键值，几乎所有操作系统原生支持，无需安装或修改驱动程序，所以系统自动产生标准键盘事件，并将相应的消息发给已运行的应用软件，由应用软件直接处理。

接收端上用于接受数据的应用软件运行后，接收到系统的键盘消息后，对消息中的键值进行分析，判断是普通的按键还是自定义的数据，然后做相应的处理即可。

上述实现方案基于的是系统操作系统支持最广泛的HID键盘协议，事实上如果针对特定系统，例如Android系统，也可以基于其支持较好的HID游戏手柄协议或HID鼠标协议，实现方式类同，本发明不再详细说明。

下面结合图2、图3、图4对上述示例进行进一步地阐述。

如图2和图3所示，发送端的数据处理流程如下。

发送端将数据进行加密后传输给接收端，每次传输的数据为16bit长度。

步骤301：对待传输的16bit原始数据D16’进行加密，得到D16。

步骤302：对D16生成8bit校验码D8

步骤303：将D16和D8组合得到24bit数据D24，其中D8为D24的高8位，D16为D24的低16位。

步骤304：将D24拆分成4个字节，D60、D61、D62、D63，每个字节当中占6bit有效位。

步骤305：进行键码转换，将D60、D61、D62、D63分别转换为HID协议数据包中的后四个字节：D4、D5、D6、D7。

步骤306：准备HID数据包的前四个字节：D0、D1、D2、D3，其中D0和D1设为0x00，表示无控制键，D2和D3则设为不常用的0x68和0x69键值。

步骤307：将D0～D7组合成8个字节的HID数据包，进行发送，模拟键盘按键按下的动作。

步骤308：再将D0～D7全部设为0x00，组合成8个字节的HID数据包，进行发送，以模拟键盘按键弹起的动作。

至此，完成一次数据的传输。

如图4所示，数据接收端的处理流程如下：

步骤401：接收到HID键盘类型数据包，该数据包内8个字节分别为D0～D7。

步骤402：判断D2～D7这6个字节是否均为非0值。若是，则执行步骤403；若否，则执行步骤409。这个步骤的意义在于，6个均为非0的键值表示键盘同时按下了6个按键，而这种情况在实际应用中出现较少，因此本方案在实现数据传输时每次都会产生完整的6个键值的数据，以进一步减少接收端在判断所接收的数据是其原生支持的HID设备发送的还是自定义数据转换的键值时判断失误的概率。

步骤403：判断D0和D1是否均为0且D2、D3是否等于0x68和0x69。若是，则执行步骤404；若否，则执行步骤409。其中，D0和D1均为0表示没有控制键被按下。

步骤404：将D4～D7进行键码逆转换，得到D60、D61、D62、D63四个字节。

步骤405：将D60～D63四个字节重组得到24bit的数据D24。

步骤406：取D24的高8位D8和低16位D16。

步骤407：用D8对D16进行数据校验，若校验成功，则执行步骤408；若否，则执行步骤409。

步骤408：对D16进行解密，得到原始数据D16’。至此，数据接收解析完成。

步骤409：进行普通按键事件处理。

下面对本发明的技术方案的应用以及优点做示例性介绍。本领域技术人员应该了解，下文只是针对本发明的应用的若干示例性介绍，本发明的应用并不限于此。

应用一：

某遥控器厂商针对市面上采用Android系统的智能电视开发了一款遥控器，并针对电视端则开发了相应的App，该App可接收所述遥控器的控制数据。该遥控器具有标准的键盘功能，可用于实现普通的文字输入功能，并且还具有一块手写板，用于汉字手写输入。该遥控器采用了蓝牙4.0无线通信方式，并采用了HID键盘协议，因此电视内建的Android系统可以直接识别并连接该遥控器。遥控器在使用时，如果是通过其标准键盘按键输入，则是将按键的键值直接发送给电视端；如果是通过手写板的汉字手写输入，则将识别得到的16bit汉字内码，采用本发明的技术方案转换成标准键值发送给电视端。电视端的App在收到遥控器发来的键值信息时，同样采用本发明的技术方案，进行相应的判断，即可识别出是普通按键输入还是手写输入的汉字。

目前市面上其他手写遥控器，需要不断输入手写的坐标信息，通信时间长，不仅数据传输的稳定性较差，而且由于传输数据量大，对于遥控器的功耗也是是不小的负担。相比之下，采用本发明的该遥控器，实现简单，传输数据量小，传输稳定性好，功耗也相应较小。

应用二：

某游戏厂商针对市面上采用Android系统的智能电视开发了一款游戏平台App，并针对该游戏平台App开发了相应的游戏外设装置。该装置具有除了支持游戏平台App当中的各种游戏之外，还具有指纹识别模块，用于配合游戏平台内建的支付功能。该装置采用本发明提供的技术方案，数据传输基于的是HID键盘协议，游戏操控的按键控制信息通过标准键码传给电视端，而当需要用支付功能时，则将指纹识别的数据加密后转换成标准键值类型发给电视端。电视端的游戏平台App同样采用本发明的技术方案，进行相应的判断，做出相应的处理。

显然，采用本发明的数据传输方法，实现简单，并且很方便在传统设备的功能基础上进行扩展。

这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种基于HID键盘协议的数据传输方法，其特征在于，接收端的操作系统能基于HID键盘协议接收其原生支持的HID设备所发送的数据包，所述数据包包括m+n个字节的标准数据和p个字节的格式相关数据；发送端并不是所述接收端原生支持的HID设备类型，所述方法包括：

a.所述发送端利用一加密算法对原始数据进行加密；

b.所述发送端对加密后的数据生成校验码；

c.所述发送端将所述加密后的数据和所述校验码相组合后的数据拆分成m个字节；

d.所述发送端将所述m个字节转换成所述接收端根据所述HID键盘协议能识别的m个字节；

e.所述发送端在所述转换后的m个字节的数据之前添加符合所述HID键盘协议的n个字节的识别数据，以便所述接收端能区分接收到的数据是来自所述接收端原生支持的HID设备的，还是来自所述发送端的；

f.所述发送端在所述n个字节的识别数据之前添加p个字节的格式相关数据；

g.所述发送端将所述符合所述HID键盘协议的m个字节和所述n个字节的识别数据以及p个字节的格式相关数据封装成一个完整的符合所述HID键盘协议的数据包，并发送给所述接收端。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

h.所述接收端接收到步骤g发出的所述数据包；

i.所述接收端根据所述识别数据判断所述数据包是其原生支持的HID设备发送的，还是所述发送端发送的；

j.若是所述发送端发送的，则所述接收端将接收到的所述数据包的后m个字节进行解码获得一加密后的数据和校验码；

k.所述接收端利用所述校验码对所述加密后的数据进行校验；

l.若校验成功，则所述接收端对所述加密后的数据进行解密，获得原始数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述p个字节的格式相关数据包括1个控制键字节和1个保留字节，所述m+n个字节的标准数据为6个标准键值，所述m为4、n为2、p为2。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述原始数据的长度为16bit，所述校验码的长度为8bit；步骤d中的转换后的m个字节为4个符合所述HID键盘协议的标准键值，所述识别数据为2个字节的不常用的标准键值，所述识别数据预先存储在所述接收端中。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述识别数据为0x68和0x69。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤f包括将添加一个0x00的控制键字节和一个0x00的保留字节。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d包括：

根据一映射表将所述m个字节转换成所述接收端通过所述HID键盘协议能识别的m个字节，其中，所述映射表存储于所述发送端和所述接收端中。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤h和i之间，还包括以下步骤：

判断接收到的数据包的后m+n个字节是否均为非0值，若是，则执行步骤i；若否，则认为所述数据包是所述接收端原生支持的HID设备发送的。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端是具有指纹识别模块的远程操控设备。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端是具有手写输入模块的远程操控设备。