”打印服务器 “原理探究，USB驱动开发和验证

JuncoJet

无奈，想不出好的标题，为了和板块贴合，只能又臭又长了

[section .前言]
前不久财务买了个打印机，然后呢，又不想在自己电脑上进行共享（要求贼高），怕电脑卡。然你呢，把这需求和供应商说了，然后给搞来了一个叫“打印服务器”的神器。
这小东西把USB打印机插上面，不需要给打印服务器装驱动（驱动是安装自己电脑上，这个和普通的网络打印机一样），就能够实现网络打印了。反正我认为很有意思，猜测这东西可能和串口服务器一样，只是单纯转发，而并不需要提供复杂的服务。
（图片已打码，仅做拓扑图展示）
像普通的打印机共享，基本都是基于一定的协议的。比如samba协议，就常见的Windows共享协议，创建共享打印机进网上邻居双击安装打印机就可以使用了。还有是http共享打印机，这个是cups可以创建的共享打印机，可以通过一个http的url链接进行打印，并且支持使用代{过}{滤}理服务器。
而9100端口，常见于本身就是网络打印机的打印机，公司里十分常见。支持postscript等脚本，通过9100发送给打印机后，打印机就能打印出来。原理简单，稳定，成本低廉，有比较多的优势，所以被广泛的使用。
USB打印机转成9100的网络打印机，在Linux上应该是比较容易实现的，因为有一群大神开发了cups这牛物。但如果考虑移植性和轻便，以及乐趣，自然是要自己实现才比较有意思。

[section .正文]
作为一只“栈溢出工程师”，凡事讲究亲力亲为是我们的准则。
对于设计验证和实现，首先考虑验证程序简单，并且能够实现跨平台。首选qt，libusb本身是个C库，提供的是C的头文件，所以选用C/C++写会避免不少麻烦。然后qt能够实现不同系统上包括UI和网络代码的一致性。
关于libusb，他是一个比较有名的跨平台USB库，这套库支持win、linux、mac os、bsd等操作系统。知名的开源开发环境Arduino就是通过libusb库来实现atmage32u4这种mcu下载程序的。
但，libusb有分两个主流的版本，一个是libusb-0.1（简写为libusb0，Arduino使用的就是0.1版本的库）还有个是libusb-1.0（Linux2.6之后的版本基本上都只用1.0了，并且包管理器里0.1的devel版本已经不包含头文件了。mac os x中brew可以安装的是1.0.22版本，freebsd也是提供的1.0版本）。可见1.0版本已是主流，考虑兼容性的话个人建议使用1.0版本。
Windows上移植的libusb，libusb-win32是0.1的，另外还有WinUSB（libusb），来自github官方版本，可以详见https://github.com/libusb/libusb/wiki/Windows，也可以看一下zadig（https://zadig.akeo.ie/）这个软件上面提供的介绍。这软件安装USB驱动非常方便，并且开源了他的核心代码，为作者点赞。

[section .验证]
验证1，先写一个USB版的HelloWorld，由于第一次写USB程序，先从简单的开始。
列出VID&PID，USB设备的核心应该就是这个了，当一个不明物体插进USB后，首先系统会获取这个VID和PID，并且自动的搜索驱动。VID（idVendor）是主要识别生产厂商的，PID（idProduct）则是负责识别产品。
这两个东西在一起组成了，USB的唯一ID，重名的几率非常的低。因为同一家厂商是不会做出PID相同的东西的。


其次需要知道的东西是interface（MI，Muti-Interface？），还有endpoint。下面程序是列出打印机的interface和endpoint，操作读写USB设备时，必不可少的参数。


验证2，使用 "nc -l -p 9100>文件" 命令把打印机驱动发送给打印机的数据给保存下来。然后尝试直接把这个数据给发送到USB端口。



验证3，使用qt创建一个监听9100端口的服务器，将读取到的数据，发送到USB端口。



[section .后续]
后续最想做的就是想用esp32-s2来重新实现这么个功能，虽然esp32的RAM不大，但优化的好的话，应该是能实现打印服务器的。s2版本的话支持IP协议栈和USB OTG（USB HOST和USB DEVICE），可行性还是很高的，并且成本可能只需要20-30元。
使用MTK的OpenWrt之类的软路由，或者全志的开发板也能实现，但是毕竟价位不低。并且有现成套件，移植意义不是很大。
另外就是这种打印转发在连续打印时会有点小问题，需要实现队列或者缓冲池，然后适的重新对包进行切片。
根据抓包可以看出，PJL命令（我手头这台是HP的打印机，别的打印机可能会使用不同的命令）比较多，有固定的切片长度。但是通过网络发送的话PJL命令是连续的，所以实现对命令的重切片是非常有必要。


[section .感言]
USB真的是很棒的东西呢，记得小时候家里的电脑只有PS2接口和软驱（黄金奔腾PRO 200MHz），还尝试过PS2转USB来插入奇怪的东西，显然只能使用键盘鼠标。
曾经的美好时光依旧是记忆如新，下次来尝试一下PS2接口设备？

msold5

JuncoJet 发表于 2021-3-16 18:50
Openwrt可以直接cups，自带打印服务器的
所以不需要移植

我是指你“后续”里想用ESP来弄，之前没听说过ESP32可以上Openwrt，所以认为复杂的东西ESP32搞不定。
看上去你对USB非常了解了，刚好有个想法请教一下，不知能否赐教：
起因：因为做计算机维护有时会在远程帮别人弄东西，为了可以随意重启、分区等操作，想做个远程维护硬件
实践：想当然地用Arduino模拟USB键盘鼠标+路由器+摄像头弄了个远程维护器，发现延时太大
现实：外置硬件会给大家带来不方便，即使租借、共享、商家暂放等都不是很方便，当然价格再降些也许有机会，如果一整套ESP32+高清摄像头带USB线卖价能15元内搞定那是另一回事。
设想：本来手机就集成有所有的USB、摄像头、计算、联网、存储等功能，如果能使用APP调用底层USB功能模拟USB键盘、鼠标、模拟U盘，就只需接一根USB线远程帮任何人弄电脑了
扩展：不断完善这个手机APP，同步开始运营网站，并从网络认证一批远程维护精英，可以从此开创一番事业..........
问题：估计安卓和苹果对USB是有制约的，不知道手机是否能以纯软件方式来突破这些制约来驱动USB模拟键盘鼠标？

plauger

其实还有一个方案也很好用，了解一下virtualhere，也就是共享USB的方案，个人觉得比CUPS更稳定可靠。以前在路由器上刷openwrt玩CPUS，不光能共享，连airprint都弄好了，但有一个BUG始终解决不了，那就是在在使用无线打印时，大概率会在开始一行出现一串乱码，各种编译换版本打补丁都没能解决，只能放弃。现在是openwrt上跑virtualhere服务端，所有电脑上跑virtualhere客户端，实现无线打印一点问题没有，当然airprint是不要想了，这玩艺儿不是打印服务。

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谢谢分享。正好这几天学JAVA的串口，希望多出些串口的教材！

邪恶海盗

就这个还用找供应商么,大多数带USB接口的路由器刷个第三方固件比如OP都能实现,十多年前就有这么玩的了...

吾爱蛋蛋

什么玩意儿看不懂锕

ciker_li

学习学习

coolcalf

可不可以纯软件实现呢？

amarjan

虽然我看不懂，但看起来是个不错的玩意儿

202103132020

hp有部分打印机特别坑人：为了节省成本，机器内根本没有固件！

msold5

ESP32不能上OpenWrt吧？感觉要用树莓派一类的东西来弄才行。自己写协议难度比较高，Linux下应该简单很多。

52changew

看看; 大佬厉害; 详细; 谢谢分享!!