(C++) 현재 연결된 USB들의 VID/PID 검출
COM 포트 번호가 매번 바뀌어서 VID/PID로 장치를 찾기로 했다. libusb로 열거하는 방법과, 윈도우에서는 libusb 대신 SetupAPI를 써야 했던 이유를 정리했다.
COM 포트 번호를 못 믿겠다
장비를 USB로 연결하면 가상 COM 포트가 잡힌다. 문제는 이 번호가 고정이 아니라는 것이다. 다른 USB 장치를 먼저 꽂았거나, 허브를 바꿔 꽂거나, 재부팅 순서가 달라지면 COM3이던 게 COM7이 된다.
설정 파일에 포트 번호를 적어두는 방식은 현장에서 계속 어긋났다. 장치 자체를 식별해서 그 장치의 포트 번호를 찾는 쪽으로 가야 했다. USB 장치는 VID(제조사 ID)와 PID(제품 ID)를 가지고 있으니 그걸 기준으로 잡으면 된다.
libusb로 열거하기
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
#include <iostream>
#include <libusb/libusb.h>
int main() {
libusb_context* ctx;
libusb_device** devs;
int r;
ssize_t cnt;
r = libusb_init(&ctx);
if (r < 0) {
std::cerr << "libusb_init error: " << libusb_error_name(r) << std::endl;
return r;
}
cnt = libusb_get_device_list(ctx, &devs);
if (cnt < 0) {
std::cerr << "libusb_get_device_list error: " << libusb_error_name(cnt) << std::endl;
libusb_exit(ctx);
return static_cast<int>(cnt);
}
for (ssize_t i = 0; i < cnt; i++) {
libusb_device* device = devs[i];
libusb_device_descriptor desc;
int result = libusb_get_device_descriptor(device, &desc);
if (result >= 0) {
std::cout << "VID: " << std::hex << static_cast<int>(desc.idVendor) << ", PID: " << static_cast<int>(desc.idProduct) << std::endl;
}
}
libusb_free_device_list(devs, 1);
libusb_exit(ctx);
return 0;
}
libusb_init으로 컨텍스트를 만들고, libusb_get_device_list로 장치 배열과 개수를 받고, 각각에서 디스크립터를 읽는다. 마지막에 libusb_free_device_list(devs, 1)로 목록을 해제하는데, 두 번째 인자 1은 각 장치의 참조 카운트도 같이 내리라는 뜻이다. 0을 주면 장치 객체가 안 없어진다.
libusb_get_device_descriptor는 장치를 열지 않아도 된다. libusb가 열거 과정에서 이미 받아둔 값을 돌려주기 때문이다. 그래서 권한 없이도 VID/PID까지는 볼 수 있다.
출력 포맷이 틀렸다
찍힌 값을 실제 장치 관리자의 값과 대조하다가 알았다.
1
std::cout << "VID: " << std::hex << (int)desc.idVendor
std::hex는 한 번 걸면 스트림에 계속 남는다. 이 줄 이후의 모든 정수 출력이 16진수가 된다. 루프 안에 있으니 문제가 안 보이지만, 뒤에 다른 값을 찍는 코드를 넣으면 그때 이상해진다.
자리 채움이 없는 것도 문제다. VID 0x0403이 403으로 찍힌다. 0x0483과 0x483을 눈으로 비교하다 보면 헷갈린다.
1
2
#include <cstdio>
std::printf("VID: %04X PID: %04X\n", desc.idVendor, desc.idProduct);
스트림으로 하려면 이렇게 된다.
1
2
3
4
std::cout << std::hex << std::uppercase << std::setfill('0')
<< "VID: " << std::setw(4) << desc.idVendor
<< " PID: " << std::setw(4) << desc.idProduct << '\n'
<< std::dec << std::setfill(' '); // 되돌리기
되돌리는 줄이 꼭 필요하다. 이걸 안 해서 나중에 찍은 개수가 16진수로 나오는 걸 한참 못 알아봤다.
libusb_error_name(cnt)도 정확하지 않다. cnt는 ssize_t이고 이 함수는 int를 받는다. 64비트에서 축소 변환이라 컴파일러가 경고를 준다. static_cast<int>(cnt)로 넘기면 된다.
윈도우에서 libusb는 답이 아니었다
여기까지 하고 실제 프로그램에 넣으려니 벽에 부딪혔다.
윈도우에서 libusb가 장치를 열려면 WinUSB나 libusbK 같은 드라이버가 그 장치에 바인딩되어 있어야 한다. 그런데 우리 장치는 가상 COM 포트로 쓰고 있으니 이미 CDC 드라이버가 잡고 있다. Zadig 같은 도구로 드라이버를 WinUSB로 바꾸면 libusb로 열리는 대신 COM 포트가 사라진다. 포트 번호를 찾으려고 시작한 일인데 포트가 없어지는 셈이다.
열거만 하는 건 되지만, 열거해서 VID/PID를 안다고 해도 그게 몇 번 COM 포트인지는 libusb가 모른다. libusb는 USB 레벨만 보고 윈도우가 그 위에 얹은 COM 포트 매핑은 관심 밖이다.
윈도우에서 필요한 건 SetupAPI다.
SetupAPI로 VID/PID와 COM 포트를 같이
윈도우는 장치마다 인스턴스 ID를 가지고 있고, 거기에 VID와 PID가 문자열로 들어 있다.
1
USB\VID_0403&PID_6001\A50285BI
COM 포트 클래스만 열거하면서 이 문자열을 확인하면, VID/PID가 맞는 장치의 포트 이름을 바로 얻을 수 있다.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
#include <windows.h>
#include <setupapi.h>
#include <string>
#include <vector>
#pragma comment(lib, "setupapi.lib")
// 지정한 VID/PID 를 가진 장치의 COM 포트 이름들을 돌려준다
std::vector<std::wstring> FindComPorts(unsigned short vid, unsigned short pid)
{
std::vector<std::wstring> ports;
HDEVINFO set = SetupDiGetClassDevsW(&GUID_DEVCLASS_PORTS, nullptr, nullptr,
DIGCF_PRESENT);
if (set == INVALID_HANDLE_VALUE) return ports;
wchar_t want[32];
swprintf_s(want, L"VID_%04X&PID_%04X", vid, pid);
SP_DEVINFO_DATA info{};
info.cbSize = sizeof(info);
for (DWORD i = 0; SetupDiEnumDeviceInfo(set, i, &info); ++i) {
wchar_t id[512] = {};
if (!SetupDiGetDeviceInstanceIdW(set, &info, id, _countof(id), nullptr))
continue;
// 대소문자가 섞여 나올 수 있어 대문자로 맞춰 비교한다
std::wstring sid(id);
for (auto& c : sid) c = towupper(c);
if (sid.find(want) == std::wstring::npos) continue;
// 이 장치의 레지스트리 키에서 PortName 을 읽는다
HKEY key = SetupDiOpenDevRegKey(set, &info, DICS_FLAG_GLOBAL, 0,
DIREG_DEV, KEY_READ);
if (key == INVALID_HANDLE_VALUE) continue;
wchar_t name[32] = {};
DWORD size = sizeof(name), type = 0;
if (RegQueryValueExW(key, L"PortName", nullptr, &type,
reinterpret_cast<LPBYTE>(name), &size) == ERROR_SUCCESS)
ports.push_back(name);
RegCloseKey(key);
}
SetupDiDestroyDeviceInfoList(set);
return ports;
}
GUID_DEVCLASS_PORTS로 COM 포트 클래스만 열거하니 관계없는 장치를 안 본다. DIGCF_PRESENT는 지금 꽂혀 있는 것만 달라는 뜻이고, 이걸 빼면 예전에 꽂았던 장치까지 나온다.
인스턴스 ID의 대소문자가 환경에 따라 다르게 나오는 경우가 있어서 대문자로 맞춰 비교한다. 이걸 빠뜨려서 어떤 PC에서만 못 찾는 상황이 있었다.
같은 장치를 두 대 꽂으면 포트가 두 개 나온다. 이때는 인스턴스 ID 마지막의 시리얼로 구분하면 된다. 위 코드에서 id의 마지막 \ 뒤가 그 부분이다. 다만 시리얼을 안 쓰는 칩도 있어서(그런 경우 포트 번호 기반의 값이 들어간다) 장치마다 확인이 필요하다.
USB 전체 정보가 필요하면 GUID_DEVINTERFACE_USB_DEVICE로 열거한다. 이쪽은 COM 포트가 아닌 장치도 다 나온다.
리눅스에서 libusb 쓸 때
보드 쪽에서는 libusb가 잘 맞았다. 다만 권한을 챙겨야 한다.
기본적으로 /dev/bus/usb/* 노드는 root만 쓸 수 있다. 일반 사용자로 도는 프로그램에서 장치를 열면 LIBUSB_ERROR_ACCESS가 난다. 열거와 디스크립터 읽기까지는 되고 여는 순간 막히니, 처음엔 왜 목록은 나오는데 통신이 안 되는지 헷갈렸다.
udev 규칙을 하나 추가하면 된다.
1
2
# /etc/udev/rules.d/99-mydevice.rules
SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="0403", ATTR{idProduct}=="6001", MODE="0666"
1
sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger
제품명이나 시리얼 같은 문자열 디스크립터도 장치를 열어야 읽을 수 있다.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
libusb_device_handle* h = nullptr;
if (libusb_open(dev, &h) == 0) {
unsigned char s[256];
if (desc.iSerialNumber &&
libusb_get_string_descriptor_ascii(h, desc.iSerialNumber, s, sizeof(s)) > 0) {
// s 에 시리얼
}
libusb_close(h);
}
같은 VID/PID 장치를 여러 대 붙이면 결국 시리얼로 구분해야 하니, 이 부분은 대부분 필요해진다.
꽂고 뺄 때 알림 받기
주기적으로 목록을 다시 훑는 대신 libusb가 알려주게 할 수 있다.
1
2
3
4
5
6
7
if (libusb_has_capability(LIBUSB_CAP_HAS_HOTPLUG)) {
libusb_hotplug_register_callback(
ctx,
LIBUSB_HOTPLUG_EVENT_DEVICE_ARRIVED | LIBUSB_HOTPLUG_EVENT_DEVICE_LEFT,
0, vid, pid, LIBUSB_HOTPLUG_MATCH_ANY,
on_hotplug, nullptr, &handle);
}
VID/PID로 필터를 걸 수 있어서 관심 있는 장치만 콜백이 온다. 이벤트를 받으려면 libusb_handle_events를 주기적으로 부르거나 전용 스레드를 돌려야 한다.
윈도우 쪽 대응은 WM_DEVICECHANGE 메시지다. MFC 대화상자에서 RegisterDeviceNotification으로 등록해두면 장치가 꽂히고 빠질 때 메시지가 온다. 검사 프로그램에서는 이걸로 “장비 연결됨/해제됨”을 화면에 표시했다.
정리하면
- VID/PID 열거는 libusb로 간단하다. 디스크립터는 장치를 안 열어도 읽힌다
std::hex는 스트림에 계속 남고 자리 채움이 없으면 값을 잘못 읽게 된다- 윈도우에서 COM 포트로 쓰는 장치는 libusb로 열 수 없다. SetupAPI로 인스턴스 ID를 보고
PortName을 읽는 게 맞다 - 리눅스는 udev 규칙 없이는 장치를 못 연다. 열거만 되는 상태와 구분해야 한다
- 같은 모델 여러 대를 구분하려면 결국 시리얼이 필요하고, 그건 장치를 열어야 읽힌다
레지스트리를 직접 읽어 COM 포트를 찾는 방법은 자동으로 시리얼 번호 스캔에 따로 정리해뒀다.