【XInput】手柄模拟鼠标运作之 .NET P/Invoke 和 UWP-API 方案

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上一篇中,老周简单肤浅地介绍了 XInput API 的使用,并模拟了鼠标移动,左、右键单击和滚轮。本篇,咱们用 .NET 代码来完成相同的效果。

上一篇中,老周简单肤浅地介绍了 XInput API 的使用,并模拟了鼠标移动,左、右键单击和滚轮。本篇,咱们用 .NET 代码来完成相同的效果。

说起来也是倒霉,博文写了一半,电脑忽然断电了。不知道什么原因,可能是 UPS 电源出故障。重新开机进来一看,博文没有自动保存到草稿箱。我记得以前是有自动保存这功能的。很无奈,只好重写了。

在 dll 导入的时,容易出问题的是 INPUT 结构体,因为这货有 union 成员。不知各位还记不记得。

typedef struct tagINPUT {     DWORD   type;      union     {         MOUSEINPUT      mi;         KEYBDINPUT      ki;         HARDWAREINPUT   hi;     } DUMMYUNIONNAME; } INPUT, *PINPUT, FAR* LPINPUT;

 导入代码网上一搜一大把,然而,那些代码都是恐龙时代的,在 32 位平台上是没问题的,但在 64 位平台上会无法正常用的。伙伴们可能会说,如果不自定义各种属性,运行时不是自动处理的吗?对的,如果应用在字段成员上的各种特性(如 [StructLayout(LayoutKind.Sequential)])是会自动对齐字节的。

而 INPUT 结构体特别啊,在 type 后面的三个字段是共享内存的,所以,必须明确设置字节偏移。这个结构体在 32 位系统中是 4 字节对齐的,大小为 28;而在 64 位系统上是 8 字节对齐的,大小是 40 字节。type 字段占 4 字节,这个不变,但如果 8 字节对齐,那么,type 后面还要额外填充 4 个字节,即 mi、ki 等成员的偏移是从第 9 个字节开始的,索引是 8。如果你抄网上的代码,offset = 4,在 64 位系统上运行,是无效的。

解决这个核心问题,dll 导入就很顺利了。

public enum InputType : uint {     INPUT_MOUSE = 0,     INPUT_KEYBOARD = 1,     INPUT_HARDWARE = 2 }   [Flags]  public enum MouseEventFlags : uint  {      MOUSEEVENTF_MOVE = 0x0001,      MOUSEEVENTF_LEFTDOWN = 0x0002,      MOUSEEVENTF_LEFTUP = 0x0004,      MOUSEEVENTF_RIGHTDOWN = 0x0008,      MOUSEEVENTF_RIGHTUP = 0x0010,      MOUSEEVENTF_ABSOLUTE = 0x8000  }   [Flags]  public enum KeyboardEventFlags : uint  {      KEYEVENTF_KEYDOWN = 0x0000,      KEYEVENTF_EXTENDEDKEY = 0x0001,      KEYEVENTF_KEYUP = 0x0002,      KEYEVENTF_UNICODE = 0x0004,      KEYEVENTF_SCANCODE = 0x0008  }

这些在头文件中本来是宏定义的,我全定义为枚举,用起来方便几个档次。

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)] public struct MOUSEINPUT {     public int dx;     public int dy;     public uint MouseData;     public MouseEventFlags Flags;     public uint Time;     public nuint ExtraInfo; }  [StructLayout(LayoutKind.Sequential)] public struct KEYBDINPUT {     public ushort Vk;     public ushort Scan;     public KeyboardEventFlags Flags;     public uint Time;     public nuint ExtraInfo; }

以上两个结构体无需特殊处理,就按常规就行。但下面的 INPUT 结构体就要注意了。

public enum InputType : uint {     INPUT_MOUSE = 0,     INPUT_KEYBOARD = 1,     INPUT_HARDWARE = 2 }  [StructLayout(LayoutKind.Explicit)] public struct INPUT {     [FieldOffset(0)]     public InputType Type;     [FieldOffset(8)]     public MOUSEINPUT mi;     [FieldOffset(8)]     public KEYBDINPUT ki; }

 StructLayoutAttribute 特性类在应用时,目标结构体的成员排列要设置为 Explicit。即由咱们手动指定各个成员的偏移字节。记住,在 64 位系统中,偏移量是 8(鉴于现在很多人都用 64 位了,所以我这里就不设置条件编译了,如果你要兼容,可以设定条件编译,32 位的偏移量是 4,64位的是 8)。

 上面那一大堆东西弄好,SendInput 函数就可以导入了。

[DllImport("user32.dll")] public static extern uint SendInput(     uint Inputs,     [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray)] INPUT[] inputs,     int size);

然后是 XInput 的函数,这个就按常规方式导入即可(熟悉的配方,熟悉的味道)。

[Flags] public enum GamePadButtons : ushort {     XINPUT_GAMEPAD_DPAD_UP = 0x0001,     XINPUT_GAMEPAD_DPAD_DOWN = 0x0002,     XINPUT_GAMEPAD_DPAD_LEFT = 0x0004,     XINPUT_GAMEPAD_DPAD_RIGHT = 0x0008,     XINPUT_GAMEPAD_START = 0x0010,     XINPUT_GAMEPAD_BACK = 0x0020,     XINPUT_GAMEPAD_LEFT_THUMB = 0x0040,     XINPUT_GAMEPAD_RIGHT_THUMB = 0x0080,     XINPUT_GAMEPAD_LEFT_SHOULDER = 0x0100,     XINPUT_GAMEPAD_RIGHT_SHOULDER = 0x0200,     XINPUT_GAMEPAD_A = 0x1000,     XINPUT_GAMEPAD_B = 0x2000,     XINPUT_GAMEPAD_X = 0x4000,     XINPUT_GAMEPAD_Y = 0x8000 }  [StructLayout(LayoutKind.Sequential)] public struct XINPUT_GAMEPAD {     public GamePadButtons Buttons;     public byte LeftTrigger;     public byte RightTrigger;     public short ThumbLX;     public short ThumbLY;     public short ThumbRX;     public short ThumbRY; }  [StructLayout(LayoutKind.Sequential)] public struct XINPUT_STATE {     public uint PacketNumber;     public XINPUT_GAMEPAD GamePad; }

 导入 XInputGetState 函数。

[DllImport("Xinput1_4.dll")] public static extern uint XInputGetState(     uint UserIndex,     ref XINPUT_STATE State);

 

两个 API 咱们封装到一个类中。

 static class WinApi  {      [DllImport("user32.dll")]      public static extern uint SendInput(          uint Inputs,          [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray)] INPUT[] inputs,          int size);       [DllImport("Xinput1_4.dll")]      public static extern uint XInputGetState(          uint UserIndex,          ref XINPUT_STATE State);  }

 

好了,API 已经导入,可以玩了。这一次老周只做了:

1、左边的摇杆负责控制鼠标移动;

2、A 键表示左键单击,B 键表示右键单击。

 下面是示例代码:

internal class Program {     // 记录序号,如果序号改变,才表示有新的数据     static uint SerialID = default;      static void Main(string[] args)     {         while (true)         {             Thread.Sleep(80);             // 读取数据             XINPUT_STATE state = default;             if (WinApi.XInputGetState(0, ref state) != 0)             {                 // 返回值不为0,表示不成功,跳过                 continue;             }             // 比较一下序号,看是不是新的数据             if (SerialID == state.PacketNumber)             {                 continue;   // 数据是旧的,不处理             }             // 保存新的序号             SerialID = state.PacketNumber;             // 要发送的输入消息列表             List<INPUT> inputList = new();             // 计算鼠标移动量             int dx = state.GamePad.ThumbLX / 1000;             int dy = -state.GamePad.ThumbLY / 1000;             INPUT mouseMove = new();             mouseMove.Type = InputType.INPUT_MOUSE;     // 消息类型是鼠标             // 设置鼠标事件标志             mouseMove.mi.Flags = MouseEventFlags.MOUSEEVENTF_MOVE;             // 设置移动量             mouseMove.mi.dx = dx;             mouseMove.mi.dy = dy;             inputList.Add(mouseMove);              // 判断按键             if ((state.GamePad.Buttons & GamePadButtons.XINPUT_GAMEPAD_A) == GamePadButtons.XINPUT_GAMEPAD_A)             {                 // 左键按下消息                 INPUT lbpress = new INPUT();                 lbpress.Type = InputType.INPUT_MOUSE;                 lbpress.mi.Flags = MouseEventFlags.MOUSEEVENTF_LEFTDOWN;                 inputList.Add(lbpress);                 // 左键释放                 INPUT lbrelease = new INPUT();                 lbrelease.Type = InputType.INPUT_MOUSE;                 lbrelease.mi.Flags = MouseEventFlags.MOUSEEVENTF_LEFTUP;                 inputList.Add(lbrelease);             }             if ((state.GamePad.Buttons & GamePadButtons.XINPUT_GAMEPAD_B) == GamePadButtons.XINPUT_GAMEPAD_B)             {                 // 右键按下                 INPUT rbpress = new();                 rbpress.Type = InputType.INPUT_MOUSE;                 rbpress.mi.Flags = MouseEventFlags.MOUSEEVENTF_RIGHTDOWN;                 inputList.Add(rbpress);                 // 右键释放                 INPUT rbrelease = new INPUT();                 rbrelease.Type = InputType.INPUT_MOUSE;                 rbrelease.mi.Flags = MouseEventFlags.MOUSEEVENTF_RIGHTUP;                 inputList.Add(rbrelease);             }             // 发送消息             WinApi.SendInput((uint)inputList.Count, inputList.ToArray(), Marshal.SizeOf<INPUT>());         }     } }

原理和上一篇中所述一样,先读取手柄数据,然后发送鼠标输入消息。

 

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 微软其实有提供了新的 XInput API,即给 UWP 应用程序使用的,而实际上。.NET 应用项目是可以使用 UWP API 的。毕竟,Win 10/11 是内置了运行库的。

接下来,咱们就用 UWP 方案,这个不需要 Dll 导入,用起来方便多了。

1、像平常一样,创建 .NET 项目。WPF、WinForms 或 UWP App 都无所谓,但不建议控制台,有可能读不到数据。API 文档中说要求是可以 Focus 的窗口才能接收输入;

2、打开系统 CMD 窗口,或任意终端都行。执行 systeminfo

【XInput】手柄模拟鼠标运作之 .NET P/Invoke 和 UWP-API 方案

这里能看到 build 版本号,比如老周的是 Win 11,只要记住前两位数字就行了,即 10.0.22000.0。

3、回到开发环境,打开项目文件,找到这一行。

<TargetFramework>net8.0</TargetFramework>

默认是 net-<ver>,表明这个控制台应用是跨平台的,我们把它改为 Windows 特供的。

<TargetFramework>net8.0-Windows10.0.22000.0</TargetFramework>

保存,关闭文件。此时,你的项目可以用 UWP API 了。

注意:要模拟鼠标动作也是要导入 Win API 的,和前文一样,只是读手柄的API不同罢了。

 

下面的例子,老周就用一个 System.Threading.Timer 来每 100 ms 读取一次数据,并显示在窗口上。窗口的结构如下:

【XInput】手柄模拟鼠标运作之 .NET P/Invoke 和 UWP-API 方案

 

主要用到的是 Windows.Gaming.Input 命名空间下的 Gamepad 类,这个类的构造函数不是公共的,不能直接实例化,而是访问它的静态属性 Gamepads。这是一个集合,如果连接了多个手柄,里面会有多个元素。

我在窗口的 Load 事件处理中,开一个 Task 来获取。

_ = Task.Run(async () => {     while (gamePad == null)     {         gamePad = Gamepad.Gamepads.FirstOrDefault();         await Task.Delay(1000);     } });

这里假设只连接了一个手柄,所以总是获取集合中的第一个元素。为什么要这样获取呢?因为当应用程序初始化时,访问 Gamepads 集合不一定能获取到手柄(有时候会有一两秒的延时),所以咱们要这样来获取。

本示例中,老周用来读数据的 Timer 是后台线程的。尽量不要用 System.Windows.Forms 下的 Timer,因为那个定时器用的是 UI 线程。在 UI 线程上读数据要把获取数据的一段代码放在 lock 里面,否则读到的全是 0,或者读到错的值。同理,WPF 也不用 DispatcherTimer,那个定时器也是在 UI 线程上运行的。

用非 UI 线程的定时器,在读取数据时可以不进行 lock。下面是定时器使用过程:

1、在窗口类中定义 Timer 为私有字段。

 private Gamepad? gamePad;  private System.Threading.Timer timer;

gamepad 也是私有字段,待会儿用于引用 Gamepad 实例。

2、在窗口类的构造函数中,new 一个 Timer 实例,用 Change 方法禁用定时器。

 public MyWindow()  {      InitializeComponent();      Load += OnLoad;      FormClosing += OnClosing;      timer = new System.Threading.Timer(OnTick);      timer.Change(Timeout.Infinite, Timeout.Infinite);  }

传给 Timer 构造函数的是一个回调委托,这里我绑定的是 OnTick 方法。委托类型接收一个 object 类型的参数,是用户自定义的状态数据,不使用的话可以忽略。这个 Timer 没有 Start、Stop 等方法,用 Change 方法设置超时为永不超时,这样就等于禁用定时器了。

实现 OnTick 方法,循环读取手柄数据,显示在窗口上。

private void OnTick(object? state) {     if (gamePad == null) return;      // 读数     GamepadReading data = gamePad.GetCurrentReading();     BeginInvoke(() =>     {         // 左摇杆         txtLeftX.Text = data.LeftThumbstickX.ToString("N4");         txtLeftY.Text = data.LeftThumbstickY.ToString("N4");          // 右摇杆         txtRightX.Text = data.RightThumbstickX.ToString("N4");         txtRightY.Text = data.RightThumbstickY.ToString("N4");          // 左右扳机键         txtLeftTrigger.Text = data.LeftTrigger.ToString("N2");         txtRightTrigger.Text = data.RightTrigger.ToString("N2");          // 检查按键         ckbX.Checked = (data.Buttons & GamepadButtons.X) == GamepadButtons.X;         ckbY.Checked = (data.Buttons & GamepadButtons.Y) == GamepadButtons.Y;         ckbStart.Checked = (data.Buttons & GamepadButtons.Menu) == GamepadButtons.Menu;     }); }

 调用 GetCurrentReading 方法就可以获取实时读数了。返回的是 GamepadReading 结构体。注意它和 XInput API 的读数范围是不同的。

这个 UWP API 的读范围是 -1 到 1,如果摇杆在中间位置(默认位置),那么读数是 0。读出来的值是 -1 到 1 的小数(含-1 和 1)。

GamepadButtons 枚举定义的是手柄的按键,这个和 XInput API 差不多。

public enum GamepadButtons : uint {     // 未按下任何键     None = 0u,     // 菜单键,老周的手柄上是 Start 键     Menu = 1u,         // 这个不知道是什么     View = 2u,      // A、B、X、Y 按键     A = 4u,     B = 8u,     X = 0x10u,     Y = 0x20u,      // 手柄上的四个方向键     DPadUp = 0x40u,     DPadDown = 0x80u,     DPadLeft = 0x100u,     DPadRight = 0x200u,        // 这两个是两个肩膀按键     LeftShoulder = 0x400u,     RightShoulder = 0x800u,      // 下面两个指的是摇杆上的按键,摇杆除了可以摇,还可以按下去。     // 其实摇杆中间是一个轻触按钮     LeftThumbstick = 0x1000u,     RightThumbstick = 0x2000u,       // 其他按键 }

一起来看看效果。

【XInput】手柄模拟鼠标运作之 .NET P/Invoke 和 UWP-API 方案

 

最后,共享点猛料给大伙伴。AOSP Android 14 原生系统,树莓派 4 / 5 镜像,都是最新版的。

链接:https://pan.baidu.com/s/1q9xnLh4n7pNBl62djxDNnQ?pwd=1981
提取码:1981
下载后解压出来,直接写入内存卡就行,就跟安装官方系统一样。

把卡插到 Pi 上,第一次运行要用 HDMI 口连显示器,如果显示器不能触控,顺便连上键盘鼠标。如果你有 DSI 接的触控显示屏,需要到 设置 - 系统 - Raspberry Pi 设置中打开 7 寸触控屏选项。不一定要官方的屏幕(很贵),某宝上随便弄的只要是 DSI 排线连接的,多数屏幕是可以用的。DSI 排线要在树莓派关机断电后再连接,不要热插拔。接了触控屏就不要再接 HDMI 口了。

由于是原生系统,时间服务器是不能用的,要自动更新网络时间,需要用 adb 改为国内的 NTP 服务器,方法可以百度,很多教程。

经老周测试,不管是4代还是5代,声音、触控、WiFi、蓝牙、HDMI 音/视频、GPIO 等功能都可正常使用。但是,自己连接到 i2c 上的 MPU6050(重力加速和陀螺仪)不能用。这个是在设置 - 系统 - Raspberry pi 设置中的传感选项中开启的,反正老周买的模块无法正常使用。

另外,把 GPIO 21 接低电平,可以触发电源按钮功能,就像手机上的电源键,可以长按关机/重启、唤醒锁屏等,有键盘的可以按 F5。