Web Serial API 可讓網站與序列裝置通訊。
什麼是 Web Serial API?
序列埠是一種雙向通訊介面,可以 如何按位元組接收資料
Web Serial API 可讓網站讀取及寫入 以及 JavaScript 的序列裝置。序列裝置是透過 使用者系統上的序列埠,或是透過卸除式 USB 和藍牙裝置進行卸除 模擬序列埠。
也就是說,Web Serial API 可藉由 可讓網站與微控制器等序列裝置通訊 和 3D 列印機。
由於作業系統需要,此 API 也是 WebUSB 的妙用 可透過其較高等級的序列埠 序列 API,而非低階 USB API。
建議用途
在教育、業餘和工業領域中,使用者會連結週邊裝置 將裝置連接到電腦。這些裝置通常是由 可透過序列連線取得微控制器。一些自訂 用來控制這些裝置的軟體是以網路技術為基礎:
在某些情況下,網站會透過代理程式與裝置進行通訊 使用者手動安裝的應用程式。在其他平台中,應用程式是 透過 Electron 等架構在封裝應用程式中交付的成果 有些則需要使用者執行額外的步驟,例如 透過 USB 隨身碟將已編譯的應用程式複製到裝置中。
在這些情況下,如果直接提供 與受控制的裝置之間進行通訊。
目前狀態
步驟 | 狀態 |
---|---|
1. 建立說明 | 完成 |
2. 建立規格的初始草稿 | 完成 |
3. 收集意見回饋與在設計上反覆測試 | 完成 |
4. 來源試用 | 完成 |
5. 啟動 | 完成 |
使用 Web Serial API
特徵偵測
如要檢查系統是否支援 Web Serial API,請使用:
if ("serial" in navigator) {
// The Web Serial API is supported.
}
開啟序列埠
Web Serial API 的設計目前為非同步性質。這樣會避免網站 UI 封鎖等待輸入,這很重要,因為序列資料 以便聆聽。
如要開啟序列埠,請先存取 SerialPort
物件。為此,您可以
可透過呼叫
navigator.serial.requestPort()
:回應使用者手勢 (例如觸控)
或按一下滑鼠,或從 navigator.serial.getPorts()
中挑選一個
網站授予存取的序列埠清單。
document.querySelector('button').addEventListener('click', async () => {
// Prompt user to select any serial port.
const port = await navigator.serial.requestPort();
});
// Get all serial ports the user has previously granted the website access to.
const ports = await navigator.serial.getPorts();
navigator.serial.requestPort()
函式採用選用的物件常值
定義篩選器這類配件會用來比對任何連線的序列裝置
USB 隨需提供的 USB 供應商 (usbVendorId
) 和選用的 USB 產品
識別碼 (usbProductId
)。
// Filter on devices with the Arduino Uno USB Vendor/Product IDs.
const filters = [
{ usbVendorId: 0x2341, usbProductId: 0x0043 },
{ usbVendorId: 0x2341, usbProductId: 0x0001 }
];
// Prompt user to select an Arduino Uno device.
const port = await navigator.serial.requestPort({ filters });
const { usbProductId, usbVendorId } = port.getInfo();
![網站中序列埠提示的螢幕截圖](https://developer.chrome.google.cn/static/docs/capabilities/serial/image/screenshot-a-serial-port-a8c295a2d99b6.jpg?authuser=19&hl=zh-tw)
呼叫 requestPort()
會提示使用者選取裝置並傳回
SerialPort
物件。取得 SerialPort
物件後,請呼叫 port.open()
以所需傳輸速率開啟序列埠。「baudRate
」字典
成員可指定資料透過序列線傳送的速度。以
每秒位元數 (bps)。請參閱裝置的說明文件,瞭解
正確的值,因為如果這是
未正確指定適用於模擬序列的某些 USB 和藍牙裝置
嗎?您可以放心將這個值設為任何值,因為
模擬。
// Prompt user to select any serial port.
const port = await navigator.serial.requestPort();
// Wait for the serial port to open.
await port.open({ baudRate: 9600 });
您也可以在開啟序列埠時指定以下任何選項。這些 這些是選擇性選項,有便利的預設值。
dataBits
:每個影格的資料位元數 (7 或 8)。stopBits
:影格結束時的停止位元數 (1 或 2)。parity
:對等模式 ("none"
、"even"
或"odd"
)。bufferSize
:應建立的讀取和寫入緩衝區大小 (必須小於 16 MB)。flowControl
:流量控制模式 ("none"
或"hardware"
)。
從序列埠讀取
Web Serial API 中的輸入和輸出串流是由 Streams API 處理。
建立序列埠連線後,readable
和 writable
SerialPort
物件的屬性會傳回 ReadableStream 和
WritableStream。這些資產會用來接收來自
序列裝置。兩者都使用 Uint8Array
執行個體進行資料移轉。
序列裝置收到新資料時,port.readable.getReader().read()
非同步傳回兩個屬性:value
和 done
布林值。如果
done
為 true,代表序列埠已關閉,或沒有其他資料
。呼叫 port.readable.getReader()
會建立讀取器,並將 readable
鎖定,以便:
基礎架構當 readable
「已鎖定」時,無法關閉序列埠。
const reader = port.readable.getReader();
// Listen to data coming from the serial device.
while (true) {
const { value, done } = await reader.read();
if (done) {
// Allow the serial port to be closed later.
reader.releaseLock();
break;
}
// value is a Uint8Array.
console.log(value);
}
在下列情況下,可能會發生某些不嚴重的序列埠讀取錯誤,例如:
緩衝區溢位、取景錯誤或一致性錯誤。系統擲回
例外狀況,就能透過在前一個迴圈上方加入另一個迴圈
檢查 port.readable
。這是因為只要發生錯誤
系統會自動建立新的 ReadableStream。如果嚴重錯誤
,例如移除序列裝置,則 port.readable
會變成
空值。
while (port.readable) {
const reader = port.readable.getReader();
try {
while (true) {
const { value, done } = await reader.read();
if (done) {
// Allow the serial port to be closed later.
reader.releaseLock();
break;
}
if (value) {
console.log(value);
}
}
} catch (error) {
// TODO: Handle non-fatal read error.
}
}
如果序列裝置傳回文字,您可以透過直立線port.readable
透過
TextDecoderStream
,如下所示。TextDecoderStream
是轉換串流
,擷取所有 Uint8Array
區塊並轉換為字串。
const textDecoder = new TextDecoderStream();
const readableStreamClosed = port.readable.pipeTo(textDecoder.writable);
const reader = textDecoder.readable.getReader();
// Listen to data coming from the serial device.
while (true) {
const { value, done } = await reader.read();
if (done) {
// Allow the serial port to be closed later.
reader.releaseLock();
break;
}
// value is a string.
console.log(value);
}
透過「自備緩衝區」讀取串流時,您可以控管記憶體的分配方式讀取器。呼叫 port.readable.getReader({ mode: "byob" })
以取得 ReadableStreamBYOBReader 介面,並在呼叫 read()
時提供自己的 ArrayBuffer
。請注意,Web Serial API 支援 Chrome 106 以上版本。
try {
const reader = port.readable.getReader({ mode: "byob" });
// Call reader.read() to read data into a buffer...
} catch (error) {
if (error instanceof TypeError) {
// BYOB readers are not supported.
// Fallback to port.readable.getReader()...
}
}
以下範例說明如何在 value.buffer
中重複使用緩衝區:
const bufferSize = 1024; // 1kB
let buffer = new ArrayBuffer(bufferSize);
// Set `bufferSize` on open() to at least the size of the buffer.
await port.open({ baudRate: 9600, bufferSize });
const reader = port.readable.getReader({ mode: "byob" });
while (true) {
const { value, done } = await reader.read(new Uint8Array(buffer));
if (done) {
break;
}
buffer = value.buffer;
// Handle `value`.
}
以下舉例說明如何從序列埠讀取特定資料量:
async function readInto(reader, buffer) {
let offset = 0;
while (offset < buffer.byteLength) {
const { value, done } = await reader.read(
new Uint8Array(buffer, offset)
);
if (done) {
break;
}
buffer = value.buffer;
offset += value.byteLength;
}
return buffer;
}
const reader = port.readable.getReader({ mode: "byob" });
let buffer = new ArrayBuffer(512);
// Read the first 512 bytes.
buffer = await readInto(reader, buffer);
// Then read the next 512 bytes.
buffer = await readInto(reader, buffer);
寫入序列埠
如要將資料傳送至序列裝置,請將資料傳送至
port.writable.getWriter().write()
。將在以下裝置上撥打電話給releaseLock()
:
必須有 port.writable.getWriter()
才能稍後關閉序列埠。
const writer = port.writable.getWriter();
const data = new Uint8Array([104, 101, 108, 108, 111]); // hello
await writer.write(data);
// Allow the serial port to be closed later.
writer.releaseLock();
透過指向 port.writable
的 TextEncoderStream
傳送簡訊到裝置
如下所示。
const textEncoder = new TextEncoderStream();
const writableStreamClosed = textEncoder.readable.pipeTo(port.writable);
const writer = textEncoder.writable.getWriter();
await writer.write("hello");
關閉序列埠
如果 readable
和 writable
成員,port.close()
會關閉序列埠
已解鎖,表示系統已針對其各自呼叫 releaseLock()
閱讀器與寫入者。
await port.close();
不過,持續使用迴圈讀取序列裝置的資料時,
系統會一律鎖定「port.readable
」,直到發生錯誤。在本
案例,呼叫 reader.cancel()
會強制 reader.read()
解析
立即使用 { value: undefined, done: true }
,因此允許
呼叫 reader.releaseLock()
。
// Without transform streams.
let keepReading = true;
let reader;
async function readUntilClosed() {
while (port.readable && keepReading) {
reader = port.readable.getReader();
try {
while (true) {
const { value, done } = await reader.read();
if (done) {
// reader.cancel() has been called.
break;
}
// value is a Uint8Array.
console.log(value);
}
} catch (error) {
// Handle error...
} finally {
// Allow the serial port to be closed later.
reader.releaseLock();
}
}
await port.close();
}
const closedPromise = readUntilClosed();
document.querySelector('button').addEventListener('click', async () => {
// User clicked a button to close the serial port.
keepReading = false;
// Force reader.read() to resolve immediately and subsequently
// call reader.releaseLock() in the loop example above.
reader.cancel();
await closedPromise;
});
使用轉換串流時,關閉序列埠會比較複雜。像之前一樣呼叫 reader.cancel()
。
然後呼叫 writer.close()
和 port.close()
。將錯誤傳播至
轉換會串流到基礎序列埠。因為錯誤傳播
不會立即發生,您需要使用 readableStreamClosed
和
先前建立的 writableStreamClosed
承諾,用於偵測「port.readable
」
和「port.writable
」已解鎖。取消 reader
會導致
因此,請務必找出並忽略產生的錯誤。
// With transform streams.
const textDecoder = new TextDecoderStream();
const readableStreamClosed = port.readable.pipeTo(textDecoder.writable);
const reader = textDecoder.readable.getReader();
// Listen to data coming from the serial device.
while (true) {
const { value, done } = await reader.read();
if (done) {
reader.releaseLock();
break;
}
// value is a string.
console.log(value);
}
const textEncoder = new TextEncoderStream();
const writableStreamClosed = textEncoder.readable.pipeTo(port.writable);
reader.cancel();
await readableStreamClosed.catch(() => { /* Ignore the error */ });
writer.close();
await writableStreamClosed;
await port.close();
聆聽連線狀態和斷線狀態
如果 USB 裝置提供序列埠,則該裝置可能已連線
或是與系統中斷連線網站獲得下列權限時:
存取序列埠,其應會監控 connect
和 disconnect
事件。
navigator.serial.addEventListener("connect", (event) => {
// TODO: Automatically open event.target or warn user a port is available.
});
navigator.serial.addEventListener("disconnect", (event) => {
// TODO: Remove |event.target| from the UI.
// If the serial port was opened, a stream error would be observed as well.
});
處理信號
建立序列埠連線後,即可明確查詢和設定 序列埠所公開的信號,用於裝置偵測及流量控制。這些 信號會定義為布林值例如,某些裝置,例如 Arduino 如果資料終端機已就緒 (DTR) 訊號,就會進入程式設計模式 已切換。
設定輸出信號及取得輸入信號,分別由以下方法完成:
正在呼叫 port.setSignals()
和 port.getSignals()
。請參閱下方的使用範例。
// Turn off Serial Break signal.
await port.setSignals({ break: false });
// Turn on Data Terminal Ready (DTR) signal.
await port.setSignals({ dataTerminalReady: true });
// Turn off Request To Send (RTS) signal.
await port.setSignals({ requestToSend: false });
const signals = await port.getSignals();
console.log(`Clear To Send: ${signals.clearToSend}`);
console.log(`Data Carrier Detect: ${signals.dataCarrierDetect}`);
console.log(`Data Set Ready: ${signals.dataSetReady}`);
console.log(`Ring Indicator: ${signals.ringIndicator}`);
轉換串流
收到序列裝置提供的資料時,不一定能取得 一次顯示大量資料可以是任意區塊。若需更多資訊,請參閲 Streams API 概念。
如要解決這個問題,您可以使用一些內建轉換串流,例如
TextDecoderStream
或自行建立轉換串流,以便
剖析傳入的串流,並傳回剖析的資料。轉換串流負責
在序列裝置與使用串流的讀取迴圈之間來回切換。這項服務可以
在使用資料前套用任意轉換。這就像是
組件:隨著小工具沿著線條移動,線條中的每個步驟都會
小工具傳送到最終目的地時
正常運作的小工具
![飛機工廠相片](https://developer.chrome.google.cn/static/docs/capabilities/serial/image/photo-an-aeroplane-facto-b003fc6025223.jpg?authuser=19&hl=zh-tw)
舉例來說,請考慮如何建立會取用
並以換行符號加以分段系統會呼叫其 transform()
方法
每次串流收到新資料時。您可以選擇將資料排入佇列
儲存起來以備不時之需串流關閉時會呼叫 flush()
方法,且
它會處理任何尚未處理的資料
如要使用轉換串流類別,您需要透過
基礎架構在第三個程式碼範例中,「Read from a serial port」(從序列埠讀取)
原始輸入串流只透過 TextDecoderStream
管道進行,所以我們
需要呼叫 pipeThrough()
,才能透過新的 LineBreakTransformer
來傳遞該欄位。
class LineBreakTransformer {
constructor() {
// A container for holding stream data until a new line.
this.chunks = "";
}
transform(chunk, controller) {
// Append new chunks to existing chunks.
this.chunks += chunk;
// For each line breaks in chunks, send the parsed lines out.
const lines = this.chunks.split("\r\n");
this.chunks = lines.pop();
lines.forEach((line) => controller.enqueue(line));
}
flush(controller) {
// When the stream is closed, flush any remaining chunks out.
controller.enqueue(this.chunks);
}
}
const textDecoder = new TextDecoderStream();
const readableStreamClosed = port.readable.pipeTo(textDecoder.writable);
const reader = textDecoder.readable
.pipeThrough(new TransformStream(new LineBreakTransformer()))
.getReader();
如要對序列裝置的通訊問題進行偵錯,請使用 tee()
方法
使用 port.readable
拆分序列裝置的串流。兩者
因此可獨立使用建立的串流,方便您列印
以便檢查。
const [appReadable, devReadable] = port.readable.tee();
// You may want to update UI with incoming data from appReadable
// and log incoming data in JS console for inspection from devReadable.
撤銷序列埠的存取權
網站可以清除已無法存取序列埠的權限
想在 SerialPort
執行個體上呼叫 forget()
來保留資料。適用對象
例如教育性網頁應用程式,應用程式在與多人共用電腦中
大量使用者產生的權限會造成
使用者體驗
// Voluntarily revoke access to this serial port.
await port.forget();
forget()
適用於 Chrome 103 以上版本,因此請確認這項功能是否適用
下列項目支援:
if ("serial" in navigator && "forget" in SerialPort.prototype) {
// forget() is supported.
}
開發人員秘訣
使用內部頁面即可輕鬆在 Chrome 中對 Web Serial API 偵錯
about://device-log
,您可以在這裡一次查看所有序列裝置相關事件
單一位置
![用於 Web Serial API 偵錯的內部頁面螢幕截圖。](https://developer.chrome.google.cn/static/docs/capabilities/serial/image/screenshot-the-internal-d465b2f3272a8.jpg?authuser=19&hl=zh-tw)
程式碼研究室
在 Google 開發人員程式碼研究室中,您將使用 Web Serial API 與 BBC micro:bit 電路板會在 5x5 LED 矩陣上顯示圖片。
瀏覽器支援
Web Serial API 適用於所有電腦平台 (ChromeOS、Linux、macOS、 和 Windows)。
聚合物
在 Android 上,可使用 WebUSB API 支援 USB 序列埠 和 Serial API polyfill。這個 polyfill 僅限於硬體和 可透過 WebUSB API 存取裝置的平台 由內建裝置驅動程式聲明擁有權。
安全性和隱私權
規格作者使用核心架構設計並實作 Web Serial API 控管強大的 Web Platform 功能存取權中定義的原則, 包括使用者控制權、資訊公開以及人因工程學透過這項功能 API 主要由權限模型控管,該模型僅會將存取權授予單一 序列裝置。如要回應使用者提示,使用者必須主動操作 按步驟選取特定序列裝置。
如要瞭解安全性的取捨,請參閱安全性和隱私權的相關說明。 《Web Serial API 說明》章節。
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#SerialAPI
敬上
,並說明你使用這項服務的位置和方式。
實用連結
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特別銘謝
感謝 Reilly Grant 和 Joe Medley 撰寫這篇文章。 飛機工廠相片 (Birmingham Museums Trust) 於 Unsplash 提供。