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实战DeviceIoControl之一:通过API访问设备驱动程序

2013年08月17日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4292字 ⁄ 字号 评论关闭
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
  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”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规定的设备名称一致。
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规定好的,不可能有什么变化。大体列出如下
软盘驱动器                                  A:, B:
逻辑驱动器                                  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 这个问题暂不回答你。请动手试一下看看。
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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