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  • 实战DeviceIoControl 之一:通过API访问设备驱动程序

    Q 在NT/2000/XP中,我想用VC编写应用程序访问硬件设备,如获取磁盘参数、读写绝对扇区数据、测试光驱实际速度等,该从哪里入手呢?

    A 在NT/2000/XP中,应用程序可以通过API函数DeviceIoControl来实现对设备的访问—获取信息,发送命令,交换数据等。利用该接口函数向指定的设备驱动发送正确的控制码及数据,然后分析它的响应,就可以达到我们的目的。

    DeviceIoControl的函数原型为

    BOOL DeviceIoControl(
        HANDLE hDevice,              // 设备句柄
        DWORD dwIoControlCode,       // 控制码
        LPVOID lpInBuffer,           // 输入数据缓冲区指针
        DWORD nInBufferSize,         // 输入数据缓冲区长度
        LPVOID lpOutBuffer,          // 输出数据缓冲区指针
        DWORD nOutBufferSize,        // 输出数据缓冲区长度
        LPDWORD lpBytesReturned,     // 输出数据实际长度单元长度
        LPOVERLAPPED lpOverlapped    // 重叠操作结构指针
    );
    

    设备句柄用来标识你所访问的设备。

    发送不同的控制码,可以调用设备驱动程序的不同类型的功能。在头文件winioctl.h中,预定义的标准设备控制码,都以IOCTL或FSCTL开头。例如,IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY是对物理驱动器取结构参数(介质类型、柱面数、每柱面磁道数、每磁道扇区数等)的控制码,FSCTL_LOCK_VOLUME是对逻辑驱动器的卷加锁的控制码。

    输入输出数据缓冲区是否需要,是何种结构,以及占多少字节空间,完全由不同设备的不同操作类型决定。在头文件winioctl.h中,已经为标准设备预定义了一些输入输出数据结构。重叠操作结构指针设置为NULL,DeviceIoControl将进行阻塞调用;否则,应在编程时按异步操作设计。

    Q 设备句柄是从哪里获得的?

    A 设备句柄可以用API函数CreateFile获得。它的原型为

    HANDLE CreateFile(
        LPCTSTR lpFileName,                         // 文件名/设备路径
        DWORD dwDesiredAccess,                      // 访问方式
        DWORD dwShareMode,                          // 共享方式
        LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, // 安全描述符指针
        DWORD dwCreationDisposition,                // 创建方式
        DWORD dwFlagsAndAttributes,                 // 文件属性及标志
        HANDLE hTemplateFile                        // 模板文件的句柄
    );
    

    CreateFile这个函数用处很多,这里我们用它“打开”设备驱动程序,得到设备的句柄。操作完成后用CloseHandle关闭设备句柄。

    与普通文件名有所不同,设备驱动的“文件名”(常称为“设备路径”)形式固定为“//./DeviceName”(注意在C程序中该字符串写法为“////.//DeviceName”),DeviceName必须与设备驱动程序内定义的设备名称一致。

    一般地,调用CreateFile获得设备句柄时,访问方式参数设置为0或GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,共享方式参数设置为FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,创建方式参数设置为OPEN_EXISTING,其它参数设置为0或NULL。

    Q 可是,我怎么知道设备名称是什么呢?

    A 一些存储设备的名称是微软定义好的,不可能有什么变化。大体列出如下

    软盘驱动器 A:, B:
    硬盘逻辑分区 C:, D:, E:, ...
    物理驱动器 PHYSICALDRIVEx
    CD-ROM, DVD/ROM CDROMx
    磁带机 TAPEx

    其中,物理驱动器不包括软驱和光驱。逻辑驱动器可以是IDE/SCSI/PCMCIA/USB接口的硬盘分区(卷)、光驱、MO、CF卡等,甚至是虚拟盘。x=0,1,2 ……

    其它的设备名称需通过驱动接口的GUID调用设备管理函数族取得,这里暂不讨论。

    Q 请举一个简单的例子说明如何通过DeviceIoControl访问设备驱动程序。

    A 这里有一个从MSDN上摘抄来的demo程序,演示在NT/2000/XP中如何通过DeviceIoControl获取硬盘的基本参数。

    /* The code of interest is in the subroutine GetDriveGeometry. The
       code in main shows how to interpret the results of the IOCTL call. */
      
    #include <windows.h>
    #include <winioctl.h>
      
    BOOL GetDriveGeometry(DISK_GEOMETRY *pdg)
    {
        HANDLE hDevice;               // handle to the drive to be examined
        BOOL bResult;                 // results flag
        DWORD junk;                   // discard results
      
        hDevice = CreateFile("////.//PhysicalDrive0",  // drive to open
                        0,                // no access to the drive
                        FILE_SHARE_READ | // share mode
                        FILE_SHARE_WRITE,
                        NULL,             // default security attributes
                        OPEN_EXISTING,    // disposition
                        0,                // file attributes
                        NULL);            // do not copy file attributes
      
        if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE) // cannot open the drive
        {
            return (FALSE);
        }
      
        bResult = DeviceIoControl(hDevice,     // device to be queried
            IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY,     // operation to perform
                        NULL, 0,               // no input buffer
                        pdg, sizeof(*pdg),     // output buffer
                        &junk,                 // # bytes returned
                        (LPOVERLAPPED) NULL);  // synchronous I/O
      
        CloseHandle(hDevice);
      
        return (bResult);
    }
      
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        DISK_GEOMETRY pdg;            // disk drive geometry structure
        BOOL bResult;                 // generic results flag
        ULONGLONG DiskSize;           // size of the drive, in bytes
      
        bResult = GetDriveGeometry (&pdg);
      
        if (bResult)
        {
            printf("Cylinders = %I64d/n", pdg.Cylinders);
            printf("Tracks per cylinder = %ld/n", (ULONG) pdg.TracksPerCylinder);
            printf("Sectors per track = %ld/n", (ULONG) pdg.SectorsPerTrack);
            printf("Bytes per sector = %ld/n", (ULONG) pdg.BytesPerSector);
      
            DiskSize = pdg.Cylinders.QuadPart * (ULONG)pdg.TracksPerCylinder *
                (ULONG)pdg.SectorsPerTrack * (ULONG)pdg.BytesPerSector;
            printf("Disk size = %I64d (Bytes) = %I64d (Mb)/n", DiskSize,
                DiskSize / (1024 * 1024));
        }
        else
        {
            printf("GetDriveGeometry failed. Error %ld./n", GetLastError());
        }
      
        return ((int)bResult);
    }
    

    Q 如果将设备名换成“A:”就可以取A盘参数,换成“CDROM0”就可以取CDROM参数,是这样吗?

    A 这个问题暂不做回答。请动手试一下。

    现在我们总结一下通过DeviceIoControl访问设备驱动程序的“三步曲”:首先用CreateFile取得设备句柄,然后用DeviceIoControl与设备进行I/O,最后别忘记用CloseHandle关闭设备句柄。

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