如何模拟USB键盘向Windows 11发送按键指令？

1. 如何将数据包发送至PC的USB集线器？ #

首先纠正一个关键误解：USB是主从架构，PC作为主机，键盘是从设备（向主机发送数据）。你不能直接从PC向USB集线器发送键盘数据包来模拟按键——Windows只接受USB从设备发送的HID输入报告，而非主机侧主动发送的数据包。

根据你使用的两个库，具体实现思路如下：

用pywinusb（Windows专用，更简单） #

pywinusb针对Windows HID设备做了封装，无需直接操作USB集线器，核心是模拟HID键盘的输入报告：

• 第一步：找到你抓包的真实键盘的VID（厂商ID）和PID（产品ID），或者提取它的HID报告描述符（Wireshark抓包中可找到）。Windows需要匹配报告描述符才会识别为合法键盘。
• 第二步：通过pywinusb打开HID设备（或模拟设备），构造对应的按键输入报告并发送。

用pyusb（底层通用，需驱动） #

pyusb更贴近USB协议底层，但Windows下需要额外配置：

• 先安装libusb驱动（用Zadig工具将目标设备的驱动替换为libusb-win32）。
• 你需要一个支持USB HID模拟的硬件（比如Arduino Leonardo，它自带USB HID模拟功能），因为纯软件无法在Windows上模拟USB从设备（Windows USB栈要求硬件存在）。
• 枚举设备、找到对应的中断端点，然后向端点发送HID输入报告。

2. 待发送数据包的结构：需要剔除哪些字节？ #

Wireshark捕获的USB数据包包含USB总线协议层字节（比如令牌包、URB头、地址/端点标识等），这些都要剔除，只保留HID输入报告的有效载荷。

标准键盘HID报告结构 #

普通USB键盘的输入报告通常是6-8字节，格式如下：

• 第1字节：修饰键位（比如Ctrl=0x01、Shift=0x02，无修饰键则为0x00）
• 第2字节：保留位（固定为0x00）
• 第3-8字节：按键扫描码（按下某键时填入对应扫描码，松开时填0x00）

示例：

• 按下W键的报告（6字节）：[0x00, 0x00, 0x1A, 0x00, 0x00, 0x00]（W的扫描码是0x1A）
• 松开W键的报告：[0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00]

从Wireshark抓包提取有效数据 #

在Wireshark中找到标记为URB_INTERRUPT in的数据包（键盘向PC发送的中断包），展开Urb -> Data字段，里面的字节就是你需要的HID输入报告，直接提取这部分即可，无需添加其他字节。

关键注意事项 #

• 必须匹配目标键盘的HID报告描述符：不同键盘的报告长度、格式可能有差异（比如带多媒体键的键盘报告更长），如果报告格式不匹配，Windows无法正确识别按键。
• 模拟按键需要成对发送：按下报告后必须发送松开报告，否则系统会认为按键一直被按住。
• 纯软件模拟限制：Windows不允许主机侧程序直接模拟USB从设备，必须借助支持HID模拟的硬件（如Arduino、USB HID模拟模块）。

代码示例 #

pywinusb示例（模拟W键按下松开） #

import pywinusb.hid as hid

def simulate_key_press(vid, pid, scan_code):
    # 筛选目标HID设备（替换为你抓包的键盘VID/PID）
    devices = hid.HidDeviceFilter(vendor_id=vid, product_id=pid).get_devices()
    if not devices:
        print("未找到目标设备")
        return
    
    device = devices[0]
    device.open()
    
    # 构造按下W的报告（以8字节标准报告为例）
    press_report = [0x00, 0x00, scan_code, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00]
    device.send_input_report(press_report)
    
    # 构造松开报告
    release_report = [0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00]
    device.send_input_report(release_report)
    
    device.close()

# 替换为你的键盘VID、PID，W键扫描码0x1A
simulate_key_press(0xXXXX, 0xXXXX, 0x1A)

pyusb示例（基于Arduino Leonardo模拟） #

import usb.core
import usb.util

# Arduino Leonardo的VID/PID
VID = 0x2341
PID = 0x8036

def send_key_report(scan_code):
    dev = usb.core.find(idVendor=VID, idProduct=PID)
    if not dev:
        raise ValueError("未找到Arduino设备")
    
    # 配置设备
    dev.set_configuration()
    cfg = dev.get_active_configuration()
    intf = cfg[(0, 0)]
    
    # 找到中断输出端点（向PC发送数据的端点）
    ep = usb.util.find_descriptor(
        intf,
        custom_match=lambda e: usb.util.endpoint_direction(e.bEndpointAddress) == usb.util.ENDPOINT_OUT
    )
    
    # 发送按下报告
    ep.write([0x00, 0x00, scan_code, 0x00, 0x00, 0x00])
    # 发送松开报告
    ep.write([0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00])

# 模拟W键按下松开
send_key_report(0x1A)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者noir