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实战DeviceIoControl

 

Aida整理。希望与大家多交流驱动开发经验。

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2006.5.12

 

实战DeviceIoControl 之一

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

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。

实战DeviceIoControl 之二：获取软盘/硬盘/光盘的参数

Q 在MSDN的那个demo中，将设备名换成“A:”取A盘参数，先用资源管理器读一下盘，再运行这个程序可以成功，但换一张盘后就失败；换成“CDROM0”取CDROM参数，无论如何都不行。这个问题如何解决呢？

A 取软盘参数是从软盘上读取格式化后的信息，也就是必须执行读操作，这一点与硬盘不同。将CreateFile中的访问方式改为GENERIC_READ就行了。

IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY这个I/O控制码，对软盘和硬盘有效，但对一些可移动媒介如CD/DVD-ROM、TAPE等就不管用了。要取CDROM参数，还得另辟蹊径。IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX能够帮我们解决问题。

Q 使用这些I/O控制码，需要什么样的输入输出数据格式呢？

A DeviceIoControl使用这两个控制码时，都不需要输入数据。

IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY直接输出一个DISK_GEOMETRY结构：

typedef struct _DISK_GEOMETRY {

    LARGE_INTEGER Cylinders;   // 柱面数

    MEDIA_TYPE MediaType;      // 介质类型

    DWORD TracksPerCylinder;   // 每柱面的磁道数

    DWORD SectorsPerTrack;     // 每磁道的扇区数

    DWORD BytesPerSector;      // 每扇区的字节数

} DISK_GEOMETRY;

IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX输出一个GET_MEDIA_TYPES结构：

typedef struct _GET_MEDIA_TYPES {

    DWORD DeviceType;               // 设备类型

    DWORD MediaInfoCount;           // 介质信息条数

    DEVICE_MEDIA_INFO MediaInfo[1]; // 介质信息

} GET_MEDIA_TYPES;

让我们来看一下DEVICE_MEDIA_INFO结构的定义：

typedef struct _DEVICE_MEDIA_INFO {

    union {

        struct {

            LARGE_INTEGER Cylinders;       // 柱面数

            STORAGE_MEDIA_TYPE MediaType;  // 介质类型

            DWORD TracksPerCylinder;       // 每柱面的磁道数

            DWORD SectorsPerTrack;         // 每磁道的扇区数

            DWORD BytesPerSector;          // 每扇区的字节数

            DWORD NumberMediaSides;        // 介质面数

            DWORD MediaCharacteristics;    // 介质特性

        } DiskInfo;            // 硬盘信息

        struct {

            LARGE_INTEGER Cylinders;       // 柱面数

            STORAGE_MEDIA_TYPE MediaType;  // 介质类型

            DWORD TracksPerCylinder;       // 每柱面的磁道数

            DWORD SectorsPerTrack;         // 每磁道的扇区数

            DWORD BytesPerSector;          // 每扇区的字节数

            DWORD NumberMediaSides;        // 介质面数

            DWORD MediaCharacteristics;    // 介质特性

        } RemovableDiskInfo;   // “可移动盘”信息

        struct {

            STORAGE_MEDIA_TYPE MediaType;  // 介质类型

            DWORD   MediaCharacteristics;  // 介质特性

            DWORD   CurrentBlockSize;      // 块的大小

        } TapeInfo;           // 磁带信息

    } DeviceSpecific;

} DEVICE_MEDIA_INFO;

其中CD-ROM属于“可移动盘”的范围。请注意，GET_MEDIA_TYPES结构本身只定义了一条DEVICE_MEDIA_INFO，额外的DEVICE_MEDIA_INFO需要紧接此结构的另外的空间。

Q 调用方法我了解了，请用VC举个例子来实现我所期待已久的功能吧？

A 好，现在就演示一下如何取软盘/硬盘/光盘的参数。测试时，记得要有软盘/光盘插在驱动器里喔！

首先，用MFC AppWizard生成一个单文档的应用程序，取名为DiskGeometry，让它的View基于CEditView。

然后，添加以下的.h和.cpp文件。

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// GetDiskGeometry.h

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#if !defined(GET_DISK_GEOMETRY_H__)

#define GET_DISK_GEOMETRY_H__

#if _MSC_VER > 1000

#pragma once

#endif // _MSC_VER > 1000

#include <winioctl.h>

BOOL GetDriveGeometry(const char* filename, DISK_GEOMETRY *pdg);

#endif // !defined(GET_DISK_GEOMETRY_H__)

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// GetDiskGeometry.cpp

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include "stdafx.h"

#include "GetDiskGeometry.h"

// IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX可能返回不止一条DEVICE_MEDIA_INFO，故定义足够的空间

#define MEDIA_INFO_SIZE    sizeof(GET_MEDIA_TYPES)+15*sizeof(DEVICE_MEDIA_INFO)

// filename -- 用于设备的文件名

// pdg -- 参数缓冲区指针

BOOL GetDriveGeometry(const char* filename, DISK_GEOMETRY *pdg)

{

    HANDLE hDevice;         // 设备句柄

    BOOL bResult;           // DeviceIoControl的返回结果

    GET_MEDIA_TYPES *pmt;   // 内部用的输出缓冲区

    DWORD dwOutBytes;       // 输出数据长度

    // 打开设备

    hDevice = ::CreateFile(filename,           // 文件名

        GENERIC_READ,                          // 软驱需要读盘

        FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,    // 共享方式

        NULL,                                  // 默认的安全描述符

        OPEN_EXISTING,                         // 创建方式

        0,                                     // 不需设置文件属性

        NULL);                                 // 不需参照模板文件

    if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)

    {

        // 设备无法打开...

        return FALSE;

    }

    // 用IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY取磁盘参数

    bResult = ::DeviceIoControl(hDevice,       // 设备句柄

        IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY,         // 取磁盘参数

        NULL, 0,                               // 不需要输入数据

        pdg, sizeof(DISK_GEOMETRY),            // 输出数据缓冲区

        &dwOutBytes,                           // 输出数据长度

        (LPOVERLAPPED)NULL);                   // 用同步I/O

    // 如果失败，再用IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX取介质类型参数

    if (!bResult)

    {

        pmt = (GET_MEDIA_TYPES *)new BYTE[MEDIA_INFO_SIZE];

        bResult = ::DeviceIoControl(hDevice,    // 设备句柄

            IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX,   // 取介质类型参数

            NULL, 0,                            // 不需要输入数据

            pmt, MEDIA_INFO_SIZE,               // 输出数据缓冲区

            &dwOutBytes,                        // 输出数据长度

            (LPOVERLAPPED)NULL);                // 用同步I/O

        if (bResult)

        {

            // 注意到结构DEVICE_MEDIA_INFO是在结构DISK_GEOMETRY的基础上扩充的

            // 为简化程序，用memcpy代替如下多条赋值语句：

            // pdg->MediaType = (MEDIA_TYPE)pmt->MediaInfo[0].DeviceSpecific.DiskInfo.MediaType;

            // pdg->Cylinders = pmt->MediaInfo[0].DeviceSpecific.DiskInfo.Cylinders;

            // pdg->TracksPerCylinder = pmt->MediaInfo[0].DeviceSpecific.DiskInfo.TracksPerCylinder;

            // ... ...

            ::memcpy(pdg, pmt->MediaInfo, sizeof(DISK_GEOMETRY));

        }

        delete pmt;

    }

    // 关闭设备句柄

    ::CloseHandle(hDevice);

    return (bResult);

}

然后，在Toolbar的IDR_MAINFRAME上添加一个按钮，ID为ID_GET_DISK_GEOMETRY。打开ClassWizard，在DiskGeometryView中

添加ID_GET_DISK_GEOMETRY的映射函数OnGetDiskGeometry。打开DiskGeometryView.cpp，包含头文件GetDiskGeometry.h。

在OnGetDiskGeometry中，添加以下代码

    const char *szDevName[]=

    {

        "////.//A:",

        "////.//B:",

        "////.//PhysicalDrive0",

        "////.//PhysicalDrive1",

        "////.//PhysicalDrive2",

        "////.//PhysicalDrive3",

        "////.//Cdrom0",

        "////.//Cdrom1",

    };

    DISK_GEOMETRY dg;

    ULONGLONG DiskSize;

    BOOL bResult;

    CString strMsg;

    CString strTmp;

    for (int i = 0; i < sizeof(szDevName)/sizeof(char*); i++)

    {

        bResult = GetDriveGeometry(szDevName[i], &dg);

        strTmp.Format("/r/n%s  result = %s/r/n", szDevName[i], bResult ? "success" : "failure");

        strMsg+=strTmp;

        if (!bResult) continue;

        strTmp.Format("    Media Type = %d/r/n", dg.MediaType);

        strMsg+=strTmp;

        strTmp.Format("    Cylinders = %I64d/r/n", dg.Cylinders);

        strMsg+=strTmp;

        strTmp.Format("    Tracks per cylinder = %ld/r/n", (ULONG) dg.TracksPerCylinder);

        strMsg+=strTmp;

        strTmp.Format("    Sectors per track = %ld/r/n", (ULONG) dg.SectorsPerTrack);

        strMsg+=strTmp;

        strTmp.Format("    Bytes per sector = %ld/r/n", (ULONG) dg.BytesPerSector);

        strMsg+=strTmp;

        DiskSize = dg.Cylinders.QuadPart * (ULONG)dg.TracksPerCylinder *

            (ULONG)dg.SectorsPerTrack * (ULONG)dg.BytesPerSector;

        strTmp.Format("    Disk size = %I64d (Bytes) = %I64d (Mb)/r/n", DiskSize, DiskSize / (1024 * 1024));

        strMsg+=strTmp;

    }

    CEdit& Edit = GetEditCtrl();

    Edit.SetWindowText(strMsg);

最后，最后干什么呢？编译，运行......

实战DeviceIoControl 之三：制作磁盘镜像文件

Q DOS命令DISKCOPY给我很深的印象，现在也有许多“克隆”软件，可以对磁盘进行全盘复制。我想，要制作磁盘镜像文件，DeviceIoControl应该很有用武之地吧？

A 是的。这里举一个制作软盘镜像文件，功能类似于“DISKCOPY”的例子。

本例实现其功能的核心代码如下：

// 打开磁盘

HANDLE OpenDisk(LPCTSTR filename)

{

    HANDLE hDisk;

    // 打开设备

    hDisk = ::CreateFile(filename,           // 文件名

        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,        // 读写方式

        FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,  // 共享方式

        NULL,                                // 默认的安全描述符

        OPEN_EXISTING,                       // 创建方式

        0,                                   // 不需设置文件属性

        NULL);                               // 不需参照模板文件

    return hDisk;

}

// 获取磁盘参数

BOOL GetDiskGeometry(HANDLE hDisk, PDISK_GEOMETRY lpGeometry)

{

    DWORD dwOutBytes;

    BOOL bResult;

    // 用IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY取磁盘参数

    bResult = ::DeviceIoControl(hDisk,        // 设备句柄

        IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY,        // 取磁盘参数

        NULL, 0,                              // 不需要输入数据

        lpGeometry, sizeof(DISK_GEOMETRY),    // 输出数据缓冲区

        &dwOutBytes,                          // 输出数据长度

        (LPOVERLAPPED)NULL);                  // 用同步I/O

    return bResult;

}

// 从指定磁道开始读磁盘

BOOL ReadTracks(HANDLE hDisk, PDISK_GEOMETRY lpGeometry, LPVOID pBuf, DWORD dwStartCylinder, DWORD dwCylinderNumber)

{

    DWORD VirtBufSize;

    DWORD BytesRead;

    // 大小

    VirtBufSize =  lpGeometry->TracksPerCylinder * lpGeometry->SectorsPerTrack * lpGeometry->BytesPerSector;

    // 偏移

    ::SetFilePointer(hDisk, VirtBufSize*dwStartCylinder, NULL, FILE_BEGIN);

    return ::ReadFile(hDisk, pBuf, VirtBufSize*dwCylinderNumber, &BytesRead, NULL);

}

// 从指定磁道开始写磁盘

BOOL WriteTracks(HANDLE hDisk, PDISK_GEOMETRY lpGeometry, LPVOID pBuf, DWORD dwStartCylinder, DWORD dwCylinderNumber)

{

    DWORD VirtBufSize;

    DWORD BytesWritten;

    // 大小

    VirtBufSize =  lpGeometry->TracksPerCylinder * lpGeometry->SectorsPerTrack * lpGeometry->BytesPerSector;

    // 偏移

    ::SetFilePointer(hDisk, VirtBufSize*dwStartCylinder, NULL, FILE_BEGIN);

    return ::WriteFile(hDisk, pBuf, VirtBufSize*dwCylinderNumber, &BytesWritten, NULL);

}

// 从指定磁道开始格式化磁盘

BOOL LowLevelFormatTracks(HANDLE hDisk, PDISK_GEOMETRY lpGeometry, DWORD dwStartCylinder, DWORD dwCylinderNumber)

{

    FORMAT_PARAMETERS FormatParameters;

    PBAD_TRACK_NUMBER lpBadTrack;

    DWORD dwOutBytes;

    DWORD dwBufSize;

    BOOL bResult;

    FormatParameters.MediaType = lpGeometry->MediaType;

    FormatParameters.StartCylinderNumber = dwStartCylinder;

    FormatParameters.EndCylinderNumber = dwStartCylinder + dwCylinderNumber - 1;

    FormatParameters.StartHeadNumber = 0;

    FormatParameters.EndHeadNumber = lpGeometry->TracksPerCylinder - 1;

    dwBufSize = lpGeometry->TracksPerCylinder * sizeof(BAD_TRACK_NUMBER);

    lpBadTrack = (PBAD_TRACK_NUMBER) new BYTE[dwBufSize];

    // 用IOCTL_DISK_FORMAT_TRACKS对连续磁道进行低级格式化

    bResult = ::DeviceIoControl(hDisk,               // 设备句柄

        IOCTL_DISK_FORMAT_TRACKS,                    // 低级格式化

        &FormatParameters, sizeof(FormatParameters), // 输入数据缓冲区

        lpBadTrack, dwBufSize,                       // 输出数据缓冲区

        &dwOutBytes,                                 // 输出数据长度

        (LPOVERLAPPED)NULL);                         // 用同步I/O

    delete lpBadTrack;

    return bResult;

}

// 将卷锁定

BOOL LockVolume(HANDLE hDisk)

{

    DWORD dwOutBytes;

    BOOL bResult;

    // 用FSCTL_LOCK_VOLUME锁卷

    bResult = ::DeviceIoControl(hDisk,        // 设备句柄

        FSCTL_LOCK_VOLUME,                    // 锁卷

        NULL, 0,                              // 不需要输入数据

        NULL, 0,                              // 不需要输出数据

        &dwOutBytes,                          // 输出数据长度

        (LPOVERLAPPED)NULL);                  // 用同步I/O

    return bResult;

}

// 将卷解锁

BOOL UnlockVolume(HANDLE hDisk)

{

    DWORD dwOutBytes;

    BOOL bResult;

    // 用FSCTL_UNLOCK_VOLUME开卷锁

    bResult = ::DeviceIoControl(hDisk,        // 设备句柄

        FSCTL_UNLOCK_VOLUME,                  // 开卷锁

        NULL, 0,                              // 不需要输入数据

        NULL, 0,                              // 不需要输出数据

        &dwOutBytes,                          // 输出数据长度

        (LPOVERLAPPED)NULL);                  // 用同步I/O

    return bResult;

}

// 将卷卸下

// 该操作使系统重新辨识磁盘，等效于重新插盘

BOOL DismountVolume(HANDLE hDisk)

{

    DWORD dwOutBytes;

    BOOL bResult;

    // 用FSCTL_DISMOUNT_VOLUME卸卷

    bResult = ::DeviceIoControl(hDisk,        // 设备句柄

        FSCTL_DISMOUNT_VOLUME,                // 卸卷

        NULL, 0,                              // 不需要输入数据

        NULL, 0,                              // 不需要输出数据

        &dwOutBytes,                          // 输出数据长度

        (LPOVERLAPPED)NULL);                  // 用同步I/O

    return bResult;

}

将软盘保存成镜像文件的步骤简单描述为：
1、创建空的镜像文件。
2、调用OpenDisk打开软盘。成功转3，失败转8。
3、调用LockVolume将卷锁定。成功转4，失败转7。
4、调用GetDiskGeometry获取参数。成功转5，失败转6。
5、将磁盘参数写入镜像文件作为文件头。调用ReadTracks按柱面读出数据，保存在镜像文件中。循环次数等于柱面数。
6、调用UnlockVolume将卷解锁。
7、调用CloseDisk关闭软盘。
8、关闭镜像文件。

将镜像文件载入软盘的步骤简单描述为：
1、打开镜像文件。
2、调用OpenDisk打开软盘。成功转3，失败转11。
3、调用LockVolume将卷锁定。成功转4，失败转10。
4、调用GetDiskGeometry获取参数。成功转5，失败转9。
5、从镜像文件中读出文件头，判断两个磁盘参数是否一致。不一致转6，否则转7。
6、调用LowLevelFormatTracks按柱面格式化软盘。循环次数等于柱面数。成功转7，失败转8。
7、从镜像文件中读出数据，并调用WriteTracks按柱面写入磁盘。循环次数等于柱面数。
8、调用DismountVolume将卷卸下。
9、调用UnlockVolume将卷解锁。
10、调用CloseDisk关闭软盘。
11、关闭镜像文件。

Q 我注意到，磁盘读写和格式化是按柱面进行的，有什么道理吗？

A 没有特别的原因，只是因为在这个例子中可以方便地显示处理进度。

有一点需要特别提及，按绝对地址读写磁盘数据时，“最小单位”是扇区，地址一定要与扇区对齐，长度也要等于扇区长度的整数倍。比如，每扇区512字节，那么起始地址和数据长度都应能被512整除才行。

Q 我忽然产生了一个伟大的想法，用绝对地址读写的方式使用磁盘，包括U盘啦，MO啦，而不是用现成的文件系统，那不是可以将数据保密了吗？

A 当然，只要你喜欢。可千万别在你的系统盘上做试验，否则......可别怪bhw98没有提醒过你喔！

Q 我知道怎么测试光驱的传输速度了，就用上面的方法，读出一定长度数据，除以所需时间，应该可以吧？

A 可以。但取光盘参数时要用IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX，我们已经探讨过的。

实战DeviceIoControl 之四：获取硬盘的详细信息 

Q 用IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY或IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX只能得到很少的磁盘参数，我想获得包括硬盘序列号在内的更加详细的信息，有什么办法呀？

A 确实，用你所说的I/O控制码，只能得到最基本的磁盘参数。获取磁盘出厂信息的I/O控制码，微软在VC/MFC环境中没有开放，在DDK中可以发现一些线索。早先，Lynn McGuire写了一个很出名的获取IDE硬盘详细信息的程序DiskID32，下面的例子是在其基础上经过增删和改进而成的。

本例中，我们要用到ATA/APAPI的IDENTIFY DEVICE指令。ATA/APAPI是国际组织T13起草和发布的IDE/EIDE/UDMA硬盘及其它可移动存储设备与主机接口的标准，至今已经到了ATA/APAPI-7版本。该接口标准规定了ATA/ATAPI设备的输入输出寄存器和指令集。欲了解更详细的ATA/ATAPI技术资料，可访问T13的站点。

用到的常量及数据结构有以下一些：

// IOCTL控制码

// #define  DFP_SEND_DRIVE_COMMAND   0x0007c084

#define  DFP_SEND_DRIVE_COMMAND   CTL_CODE(IOCTL_DISK_BASE, 0x0021, METHOD_BUFFERED, FILE_READ_ACCESS | FILE_WRITE_ACCESS)

// #define  DFP_RECEIVE_DRIVE_DATA   0x0007c088

#define  DFP_RECEIVE_DRIVE_DATA   CTL_CODE(IOCTL_DISK_BASE, 0x0022, METHOD_BUFFERED, FILE_READ_ACCESS | FILE_WRITE_ACCESS)

#define  FILE_DEVICE_SCSI           0x0000001B

#define  IOCTL_SCSI_MINIPORT_IDENTIFY      ((FILE_DEVICE_SCSI << 16) + 0x0501)

#define  IOCTL_SCSI_MINIPORT        0x0004D008          //  see NTDDSCSI.H for definition

// ATA/ATAPI指令

#define  IDE_ATA_IDENTIFY           0xEC     // ATA的ID指令(IDENTIFY DEVICE)

// IDE命令寄存器

typedef struct _IDEREGS

{

    BYTE bFeaturesReg;       // 特征寄存器(用于SMART命令)

    BYTE bSectorCountReg;    // 扇区数目寄存器

    BYTE bSectorNumberReg;   // 开始扇区寄存器

    BYTE bCylLowReg;         // 开始柱面低字节寄存器

    BYTE bCylHighReg;        // 开始柱面高字节寄存器

    BYTE bDriveHeadReg;      // 驱动器/磁头寄存器

    BYTE bCommandReg;        // 指令寄存器

    BYTE bReserved;          // 保留

} IDEREGS, *PIDEREGS, *LPIDEREGS;

// 从驱动程序返回的状态

typedef struct _DRIVERSTATUS

{

    BYTE bDriverError;      // 错误码

    BYTE bIDEStatus;        // IDE状态寄存器

    BYTE bReserved[2];      // 保留

    DWORD dwReserved[2];    // 保留

} DRIVERSTATUS, *PDRIVERSTATUS, *LPDRIVERSTATUS;

// IDE设备IOCTL输入数据结构

typedef struct _SENDCMDINPARAMS

{

    DWORD cBufferSize;      // 缓冲区字节数

    IDEREGS irDriveRegs;    // IDE寄存器组

    BYTE bDriveNumber;      // 驱动器号

    BYTE bReserved[3];      // 保留

    DWORD dwReserved[4];    // 保留

    BYTE bBuffer[1];        // 输入缓冲区(此处象征性地包含1字节)

} SENDCMDINPARAMS, *PSENDCMDINPARAMS, *LPSENDCMDINPARAMS;

// IDE设备IOCTL输出数据结构

typedef struct _SENDCMDOUTPARAMS

{

    DWORD cBufferSize;          // 缓冲区字节数

    DRIVERSTATUS DriverStatus;  // 驱动程序返回状态

    BYTE bBuffer[1];            // 输入缓冲区(此处象征性地包含1字节)

} SENDCMDOUTPARAMS, *PSENDCMDOUTPARAMS, *LPSENDCMDOUTPARAMS;

// IDE的ID命令返回的数据

// 共512字节(256个WORD)，这里仅定义了一些感兴趣的项(基本上依据ATA/ATAPI-4)

typedef struct _IDINFO

{

    USHORT  wGenConfig;                 // WORD 0: 基本信息字

    USHORT  wNumCyls;                   // WORD 1: 柱面数

    USHORT  wReserved2;                 // WORD 2: 保留

    USHORT  wNumHeads;                  // WORD 3: 磁头数

    USHORT  wReserved4;                 // WORD 4: 保留

    USHORT  wReserved5;                 // WORD 5: 保留

    USHORT  wNumSectorsPerTrack;        // WORD 6: 每磁道扇区数

    USHORT  wVendorUnique[3];           // WORD 7-9: 厂家设定值

    CHAR    sSerialNumber[20];          // WORD 10-19:序列号

    USHORT  wBufferType;                // WORD 20: 缓冲类型

    USHORT  wBufferSize;                // WORD 21: 缓冲大小

    USHORT  wECCSize;                   // WORD 22: ECC校验大小

    CHAR    sFirmwareRev[8];            // WORD 23-26: 固件版本

    CHAR    sModelNumber[40];           // WORD 27-46: 内部型号

    USHORT  wMoreVendorUnique;          // WORD 47: 厂家设定值

    USHORT  wReserved48;                // WORD 48: 保留

    struct {

        USHORT  reserved1:8;

        USHORT  DMA:1;                  // 1=支持DMA

        USHORT  LBA:1;                  // 1=支持LBA

        USHORT  DisIORDY:1;             // 1=可不使用IORDY

        USHORT  IORDY:1;                // 1=支持IORDY

        USHORT  SoftReset:1;            // 1=需要ATA软启动

        USHORT  Overlap:1;              // 1=支持重叠操作

        USHORT  Queue:1;                // 1=支持命令队列

        USHORT  InlDMA:1;               // 1=支持交叉存取DMA

    } wCapabilities;                    // WORD 49: 一般能力

    USHORT  wReserved1;                 // WORD 50: 保留

    USHORT  wPIOTiming;                 // WORD 51: PIO时序

    USHORT  wDMATiming;                 // WORD 52: DMA时序

    struct {

        USHORT  CHSNumber:1;            // 1=WORD 54-58有效

        USHORT  CycleNumber:1;          // 1=WORD 64-70有效

        USHORT  UnltraDMA:1;            // 1=WORD 88有效

        USHORT  reserved:13;

    } wFieldValidity;                   // WORD 53: 后续字段有效性标志

    USHORT  wNumCurCyls;                // WORD 54: CHS可寻址的柱面数

    USHORT  wNumCurHeads;               // WORD 55: CHS可寻址的磁头数

    USHORT  wNumCurSectorsPerTrack;     // WORD 56: CHS可寻址每磁道扇区数

    USHORT  wCurSectorsLow;             // WORD 57: CHS可寻址的扇区数低位字

    USHORT  wCurSectorsHigh;            // WORD 58: CHS可寻址的扇区数高位字

    struct {

        USHORT  CurNumber:8;            // 当前一次性可读写扇区数

        USHORT  Multi:1;                // 1=已选择多扇区读写

        USHORT  reserved1:7;

    } wMultSectorStuff;                 // WORD 59: 多扇区读写设定

    ULONG  dwTotalSectors;              // WORD 60-61: LBA可寻址的扇区数

    USHORT  wSingleWordDMA;             // WORD 62: 单字节DMA支持能力

    struct {

        USHORT  Mode0:1;                // 1=支持模式0 (4.17Mb/s)

        USHORT  Mode1:1;                // 1=支持模式1 (13.3Mb/s)

        USHORT  Mode2:1;                // 1=支持模式2 (16.7Mb/s)

        USHORT  Reserved1:5;

        USHORT  Mode0Sel:1;             // 1=已选择模式0

        USHORT  Mode1Sel:1;             // 1=已选择模式1

        USHORT  Mode2Sel:1;             // 1=已选择模式2

        USHORT  Reserved2:5;

    } wMultiWordDMA;                    // WORD 63: 多字节DMA支持能力

    struct {

        USHORT  AdvPOIModes:8;          // 支持高级POI模式数

        USHORT  reserved:8;

    } wPIOCapacity;                     // WORD 64: 高级PIO支持能力

    USHORT  wMinMultiWordDMACycle;      // WORD 65: 多字节DMA传输周期的最小值

    USHORT  wRecMultiWordDMACycle;      // WORD 66: 多字节DMA传输周期的建议值

    USHORT  wMinPIONoFlowCycle;         // WORD 67: 无流控制时PIO传输周期的最小值

    USHORT  wMinPOIFlowCycle;           // WORD 68: 有流控制时PIO传输周期的最小值

    USHORT  wReserved69[11];            // WORD 69-79: 保留

    struct {

        USHORT  Reserved1:1;

        USHORT  ATA1:1;                 // 1=支持ATA-1

        USHORT  ATA2:1;                 // 1=支持ATA-2

        USHORT  ATA3:1;                 // 1=支持ATA-3

        USHORT  ATA4:1;                 // 1=支持ATA/ATAPI-4

        USHORT  ATA5:1;                 // 1=支持ATA/ATAPI-5

        USHORT  ATA6:1;                 // 1=支持ATA/ATAPI-6

        USHORT  ATA7:1;                 // 1=支持ATA/ATAPI-7

        USHORT  ATA8:1;                 // 1=支持ATA/ATAPI-8

        USHORT  ATA9:1;                 // 1=支持ATA/ATAPI-9

        USHORT  ATA10:1;                // 1=支持ATA/ATAPI-10

        USHORT  ATA11:1;                // 1=支持ATA/ATAPI-11

        USHORT  ATA12:1;                // 1=支持ATA/ATAPI-12

        USHORT  ATA13:1;                // 1=支持ATA/ATAPI-13

        USHORT  ATA14:1;                // 1=支持ATA/ATAPI-14

        USHORT  Reserved2:1;

    } wMajorVersion;                    // WORD 80: 主版本

    USHORT  wMinorVersion;              // WORD 81: 副版本

    USHORT  wReserved82[6];             // WORD 82-87: 保留

    struct {

        USHORT  Mode0:1;                // 1=支持模式0 (16.7Mb/s)

        USHORT  Mode1:1;                // 1=支持模式1 (25Mb/s)

        USHORT  Mode2:1;                // 1=支持模式2 (33Mb/s)

        USHORT  Mode3:1;                // 1=支持模式3 (44Mb/s)

        USHORT  Mode4:1;                // 1=支持模式4 (66Mb/s)

        USHORT  Mode5:1;                // 1=支持模式5 (100Mb/s)

        USHORT  Mode6:1;                // 1=支持模式6 (133Mb/s)

        USHORT  Mode7:1;                // 1=支持模式7 (166Mb/s) ???

        USHORT  Mode0Sel:1;             // 1=已选择模式0

        USHORT  Mode1Sel:1;             // 1=已选择模式1

        USHORT  Mode2Sel:1;             // 1=已选择模式2

        USHORT  Mode3Sel:1;             // 1=已选择模式3

        USHORT  Mode4Sel:1;             // 1=已选择模式4

        USHORT  Mode5Sel:1;             // 1=已选择模式5

        USHORT  Mode6Sel:1;             // 1=已选择模式6

        USHORT  Mode7Sel:1;             // 1=已选择模式7

    } wUltraDMA;                        // WORD 88:  Ultra DMA支持能力

    USHORT    wReserved89[167];         // WORD 89-255

} IDINFO, *PIDINFO;

// SCSI驱动所需的输入输出共用的结构

typedef struct _SRB_IO_CONTROL

{

   ULONG HeaderLength;        // 头长度

   UCHAR Signature[8];        // 特征名称

   ULONG Timeout;             // 超时时间

   ULONG ControlCode;         // 控制码

   ULONG ReturnCode;          // 返回码

   ULONG Length;              // 缓冲区长度

} SRB_IO_CONTROL, *PSRB_IO_CONTROL;

需要引起注意的是IDINFO第57-58 WORD (CHS可寻址的扇区数)，因为不满足32位对齐的要求，不可定义为一个ULONG字段。Lynn McGuire的程序里正是由于定义为一个ULONG字段，导致该结构不可用。

以下是核心代码：

// 打开设备

// filename: 设备的“文件名”(设备路径)

HANDLE OpenDevice(LPCTSTR filename)

{

    HANDLE hDevice;

    // 打开设备

    hDevice = ::CreateFile(filename,            // 文件名

        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,          // 读写方式

        FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,    // 共享方式

        NULL,                    // 默认的安全描述符

        OPEN_EXISTING,           // 创建方式

        0,                       // 不需设置文件属性

        NULL);                   // 不需参照模板文件

    return hDevice;

}

// 向驱动发“IDENTIFY DEVICE”命令，获得设备信息

// hDevice: 设备句柄

// pIdInfo:  设备信息结构指针

BOOL IdentifyDevice(HANDLE hDevice, PIDINFO pIdInfo)

{

    PSENDCMDINPARAMS pSCIP;      // 输入数据结构指针

    PSENDCMDOUTPARAMS pSCOP;     // 输出数据结构指针

    DWORD dwOutBytes;            // IOCTL输出数据长度

    BOOL bResult;                // IOCTL返回值

    // 申请输入/输出数据结构空间

    pSCIP = (PSENDCMDINPARAMS)::GlobalAlloc(LMEM_ZEROINIT, sizeof(SENDCMDINPARAMS) - 1);

    pSCOP = (PSENDCMDOUTPARAMS)::GlobalAlloc(LMEM_ZEROINIT, sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + sizeof(IDINFO) - 1);

    // 指定ATA/ATAPI命令的寄存器值

//    pSCIP->irDriveRegs.bFeaturesReg = 0;

//    pSCIP->irDriveRegs.bSectorCountReg = 0;

//    pSCIP->irDriveRegs.bSectorNumberReg = 0;

//    pSCIP->irDriveRegs.bCylLowReg = 0;

//    pSCIP->irDriveRegs.bCylHighReg = 0;

//    pSCIP->irDriveRegs.bDriveHeadReg = 0;

    pSCIP->irDriveRegs.bCommandReg = IDE_ATA_IDENTIFY;

    // 指定输入/输出数据缓冲区大小

    pSCIP->cBufferSize = 0;

    pSCOP->cBufferSize = sizeof(IDINFO);

    // IDENTIFY DEVICE

    bResult = ::DeviceIoControl(hDevice,        // 设备句柄

        DFP_RECEIVE_DRIVE_DATA,                 // 指定IOCTL

        pSCIP, sizeof(SENDCMDINPARAMS) - 1,     // 输入数据缓冲区

        pSCOP, sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + sizeof(IDINFO) - 1,    // 输出数据缓冲区

        &dwOutBytes,                // 输出数据长度

        (LPOVERLAPPED)NULL);        // 用同步I/O

    // 复制设备参数结构

    ::memcpy(pIdInfo, pSCOP->bBuffer, sizeof(IDINFO));

    // 释放输入/输出数据空间

    ::GlobalFree(pSCOP);

    ::GlobalFree(pSCIP);

    return bResult;

}

// 向SCSI MINI-PORT驱动发“IDENTIFY DEVICE”命令，获得设备信息

// hDevice: 设备句柄

// pIdInfo:  设备信息结构指针

BOOL IdentifyDeviceAsScsi(HANDLE hDevice, int nDrive, PIDINFO pIdInfo)

{

    PSENDCMDINPARAMS pSCIP;     // 输入数据结构指针

    PSENDCMDOUTPARAMS pSCOP;    // 输出数据结构指针

    PSRB_IO_CONTROL pSRBIO;     // SCSI输入输出数据结构指针

    DWORD dwOutBytes;           // IOCTL输出数据长度

    BOOL bResult;               // IOCTL返回值

    // 申请输入/输出数据结构空间

    pSRBIO = (PSRB_IO_CONTROL)::GlobalAlloc(LMEM_ZEROINIT,

        sizeof(SRB_IO_CONTROL) + sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + sizeof(IDINFO) - 1);

    pSCIP = (PSENDCMDINPARAMS)((char *)pSRBIO + sizeof(SRB_IO_CONTROL));

    pSCOP = (PSENDCMDOUTPARAMS)((char *)pSRBIO + sizeof(SRB_IO_CONTROL));

    // 填充输入/输出数据

    pSRBIO->HeaderLength = sizeof(SRB_IO_CONTROL);

    pSRBIO->Timeout = 10000;

    pSRBIO->Length = sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + sizeof(IDINFO) - 1;

    pSRBIO->ControlCode = IOCTL_SCSI_MINIPORT_IDENTIFY;

    ::strncpy ((char *)pSRBIO->Signature, "SCSIDISK", 8);

    // 指定ATA/ATAPI命令的寄存器值

//    pSCIP->irDriveRegs.bFeaturesReg = 0;

//    pSCIP->irDriveRegs.bSectorCountReg = 0;

//    pSCIP->irDriveRegs.bSectorNumberReg = 0;

//    pSCIP->irDriveRegs.bCylLowReg = 0;

//    pSCIP->irDriveRegs.bCylHighReg = 0;

//    pSCIP->irDriveRegs.bDriveHeadReg = 0;

    pSCIP->irDriveRegs.bCommandReg = IDE_ATA_IDENTIFY;

    pSCIP->bDriveNumber = nDrive;

    // IDENTIFY DEVICE

    bResult = ::DeviceIoControl(hDevice,    // 设备句柄

        IOCTL_SCSI_MINIPORT,                // 指定IOCTL

        pSRBIO, sizeof(SRB_IO_CONTROL) + sizeof(SENDCMDINPARAMS) - 1,    // 输入数据缓冲区

        pSRBIO, sizeof(SRB_IO_CONTROL) + sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + sizeof(IDINFO) - 1,    // 输出数据缓冲区

        &dwOutBytes,            // 输出数据长度

        (LPOVERLAPPED)NULL);    // 用同步I/O

    // 复制设备参数结构

    ::memcpy(pIdInfo, pSCOP->bBuffer, sizeof(IDINFO));

    // 释放输入/输出数据空间

    ::GlobalFree(pSRBIO);

    return bResult;

}

// 将串中的字符两两颠倒

// 原因是ATA/ATAPI中的WORD，与Windows采用的字节顺序相反

// 驱动程序中已经将收到的数据全部反过来，我们来个负负得正

void AdjustString(char* str, int len)

{

    char ch;

    int i;

    // 两两颠倒

    for (i = 0; i < len; i += 2)

    {

        ch = str[i];

        str[i] = str[i + 1];

        str[i + 1] = ch;

    }

    // 若是右对齐的，调整为左对齐 (去掉左边的空格)

    i = 0;

    while ((i < len) && (str[i] == ' ')) i++;

    ::memmove(str, &str[i], len - i);

    // 去掉右边的空格

    i = len - 1;

    while ((i >= 0) && (str[i] == ' '))

    {

        str[i] = '/0';

        i--;

    }

}

// 读取IDE硬盘的设备信息，必须有足够权限

// nDrive: 驱动器号(0=第一个硬盘，1=0=第二个硬盘，......)

// pIdInfo: 设备信息结构指针

BOOL GetPhysicalDriveInfoInNT(int nDrive, PIDINFO pIdInfo)

{

    HANDLE hDevice;         // 设备句柄

    BOOL bResult;           // 返回结果

    char szFileName[20];    // 文件名

    ::sprintf(szFileName,"////.//PhysicalDrive%d", nDrive);

    hDevice = ::OpenDevice(szFileName);

    if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)

    {

        return FALSE;

    }

    // IDENTIFY DEVICE

    bResult = ::IdentifyDevice(hDevice, pIdInfo);

    if (bResult)

    {

        // 调整字符串

        ::AdjustString(pIdInfo->sSerialNumber, 20);

        ::AdjustString(pIdInfo->sModelNumber, 40);

        ::AdjustString(pIdInfo->sFirmwareRev, 8);

    }

    ::CloseHandle (hDevice);

    return bResult;

}

// 用SCSI驱动读取IDE硬盘的设备信息，不受权限制约

// nDrive: 驱动器号(0=Primary Master, 1=Promary Slave, 2=Secondary master, 3=Secondary slave)

// pIdInfo: 设备信息结构指针

BOOL GetIdeDriveAsScsiInfoInNT(int nDrive, PIDINFO pIdInfo)

{

    HANDLE hDevice;         // 设备句柄

    BOOL bResult;           // 返回结果

    char szFileName[20];    // 文件名

    ::sprintf(szFileName,"////.//Scsi%d:", nDrive/2);

    hDevice = ::OpenDevice(szFileName);

    if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)

    {

        return FALSE;

    }

    // IDENTIFY DEVICE

    bResult = ::IdentifyDeviceAsScsi(hDevice, nDrive%2, pIdInfo);

    // 检查是不是空串

    if (pIdInfo->sModelNumber[0] == '/0')

    {

        bResult = FALSE;

    }

    if (bResult)

    {

        // 调整字符串

        ::AdjustString(pIdInfo->sSerialNumber, 20);

        ::AdjustString(pIdInfo->sModelNumber, 40);

        ::AdjustString(pIdInfo->sFirmwareRev, 8);

    }

    return bResult;

}

Q 我注意到ATA/ATAPI里，以及DiskID32里，有一个“IDENTIFY PACKET DEVICE”指令，与“IDENTIFY DEVICE”有什么区别？

A IDENTIFY DEVICE专门用于固定硬盘，而IDENTIFY PACKET DEVICE用于可移动存储设备如CDROM、CF、MO、ZIP、TAPE等。因为驱动程序的原因，实际上用本例的方法，不管是IDENTIFY DEVICE也好，IDENTIFY PACKET DEVICE也好，获取可移动存储设备的详细信息，一般是做不到的。而且除了IDE硬盘，对SCSI、USB等接口的硬盘也不起作用。除非厂商提供的驱动支持这样的功能。

Q ATA/ATAPI有很多指令，如READ SECTORS, WRITE SECTORS, SECURITY, SLEEP, STANDBY等，利用上述方法，是否可进行相应操作？

A 应该没问题。但切记，要慎重慎重再慎重！

Q 关于权限问题，请解释一下好吗？

A 在NT/2000/XP下，administrator可以管理设备，上述两种访问驱动的方法都行。但在user身份下，或者登录到域后，用户无法访问PhysicalDrive驱动的核心层，但SCSI MINI-PORT驱动却可以。目前是可以，不知道Windows以后的版本是否支持。因为这肯定是一个安全隐患。

另外，我们着重讨论NT/2000/XP中DeviceIoControl的应用，如果需要在98/ME中得到包括硬盘序列号在内的更加详细的信息，请参考DiskID32。

实战DeviceIoControl 之五：列举已安装的存储设备

Q 前几次我们讨论的都是设备名比较清楚的情况，有了设备名(路径)，就可以直接调用CreateFile打开设备，进行它所支持的I/O操作了。如果事先并不能确切知道设备名，如何去访问设备呢？

A 访问设备必须用设备句柄，而得到设备句柄必须知道设备路径，这个套路以你我之力是改变不了的。每个设备都有它所属类型的GUID，我们顺着这个GUID就能获得设备路径。

GUID是同类或同种设备的全球唯一识别码，它是一个128 bit(16字节)的整形数，真实面目为

typedef struct _GUID

{

    unsigned long  Data1;

    unsigned short Data2;

    unsigned short Data3;

    unsigned char  Data4[8];

} GUID, *PGUID;

例如，Disk类的GUID为“53f56307-b6bf-11d0-94f2-00a0c91efb8b”，在我们的程序里可以定义为

const GUID DiskClassGuid = {0x53f56307L, 0xb6bf, 0x11d0, {0x94, 0xf2, 0x00, 0xa0, 0xc9, 0x1e, 0xfb, 0x8b)};

或者用一个宏来定义

DEFINE_GUID(DiskClassGuid, 0x53f56307L, 0xb6bf, 0x11d0, 0x94, 0xf2, 0x00, 0xa0, 0xc9, 0x1e, 0xfb, 0x8b);

通过GUID找出设备路径，需要用到一组设备管理的API函数

SetupDiGetClassDevs, SetupDiEnumDeviceInterfaces, SetupDiGetInterfaceDeviceDetail, SetupDiDestroyDeviceInfoList,

以及结构SP_DEVICE_INTERFACE_DATA, SP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA。

有关信息请查阅MSDN，这里就不详细介绍了。

实现GUID到设备路径的代码如下：

// SetupDiGetInterfaceDeviceDetail所需要的输出长度，定义足够大

#define INTERFACE_DETAIL_SIZE    (1024)

// 根据GUID获得设备路径

// lpGuid: GUID指针

// pszDevicePath: 设备路径指针的指针

// 返回: 成功得到的设备路径个数，可能不止1个

int GetDevicePath(LPGUID lpGuid, LPTSTR* pszDevicePath)

{

    HDEVINFO hDevInfoSet;

    SP_DEVICE_INTERFACE_DATA ifdata;

    PSP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA pDetail;

    int nCount;

    BOOL bResult;

    // 取得一个该GUID相关的设备信息集句柄

    hDevInfoSet = ::SetupDiGetClassDevs(lpGuid,     // class GUID 

        NULL,                    // 无关键字 

        NULL,                    // 不指定父窗口句柄 

        DIGCF_PRESENT | DIGCF_DEVICEINTERFACE);    // 目前存在的设备

    // 失败...

    if (hDevInfoSet == INVALID_HANDLE_VALUE)

    {

        return 0;

    }

    // 申请设备接口数据空间

    pDetail = (PSP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA)::GlobalAlloc(LMEM_ZEROINIT, INTERFACE_DETAIL_SIZE);

    pDetail->cbSize = sizeof(SP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA);

    nCount = 0;

    bResult = TRUE;

    // 设备序号=0,1,2... 逐一测试设备接口，到失败为止

    while (bResult)

    {

        ifdata.cbSize = sizeof(ifdata);

        // 枚举符合该GUID的设备接口

        bResult = ::SetupDiEnumDeviceInterfaces(

            hDevInfoSet,     // 设备信息集句柄

            NULL,            // 不需额外的设备描述

            lpGuid,          // GUID

            (ULONG)nCount,   // 设备信息集里的设备序号

            &ifdata);        // 设备接口信息

        if (bResult)

        {

            // 取得该设备接口的细节(设备路径)

            bResult = SetupDiGetInterfaceDeviceDetail(

                hDevInfoSet,    // 设备信息集句柄

                &ifdata,        // 设备接口信息

                pDetail,        // 设备接口细节(设备路径)

                INTERFACE_DETAIL_SIZE,    // 输出缓冲区大小

                NULL,           // 不需计算输出缓冲区大小(直接用设定值)

                NULL);          // 不需额外的设备描述

            if (bResult)

            {

                // 复制设备路径到输出缓冲区

                ::strcpy(pszDevicePath[nCount], pDetail->DevicePath);

                // 调整计数值

                nCount++;

            }

        }

    }

    // 释放设备接口数据空间

    ::GlobalFree(pDetail);

    // 关闭设备信息集句柄

    ::SetupDiDestroyDeviceInfoList(hDevInfoSet);

    return nCount;

}

调用GetDevicePath函数时要注意，pszDevicePath是个指向字符串指针的指针，例如可以这样

    int i;

    char* szDevicePath[MAX_DEVICE];        // 设备路径

    // 分配需要的空间

    for (i = 0; i < MAX_DEVICE; i++)

    {

        szDevicePath[i] = new char[256];

    }

    // 取设备路径

    nDevice = ::GetDevicePath((LPGUID)&DiskClassGuid, szDevicePath);

    // 逐一获取设备信息

    for (i = 0; i < nDevice; i++)

    {

        // 打开设备

        hDevice = ::OpenDevice(szDevicePath[i]);

        if (hDevice != INVALID_HANDLE_VALUE)

        {

            ... ...        // I/O操作

            ::CloseHandle(hDevice);

        }

    }

    // 释放空间

    for (i = 0; i & lt; MAX_DEVICE; i++)

    {

        delete []szDevicePath[i];

    }

本例的Project中除了要包含winioctl.h外，还要包含initguid.h，setupapi.h，以及连接setupapi.lib。

Q 得到设备路径后，就可以到下一步，用CreateFile打开设备，然后用DeviceIoControl进行读写了吧？

A 是的。尽管该设备路径与以前我们接触的那些不太一样。本是“//./PhysicalDrive0”，现在鸟枪换炮，变成了类似这样的一副尊容：

“//?/ide#diskmaxtor_2f040j0__________________________vam51jj0#3146563447534558202020202020202020202020#{53f56307-b6bf-11d0-94f2-00a0c91efb8b}”。

其实这个设备名在注册表的某处可以找到，例如在Win2000中这个名字可以位于

HKEY_LOCAL_MACHINE/System/CurrentControlSet/Services/Disk/Enum/0，

只不过“#”换成了“/”。分析一下这样的设备路径，你会发现很有趣的东西，它们是由接口类型、产品型号、固件版本、序列号、计算机名、GUID等信息组合而成的。当然，它是没有规范的，不能指望从这里面得到你希望知道的东西。

用CreateFile打开设备后，对于存储设备，IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY，IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX等I/O控制码照常使用。

今天我们讨论一个新的控制码：IOCTL_STORAGE_QUERY_PROPERTY，获取设备属性信息，希望得到系统中所安装的各种固定的和可移动的硬盘、优盘和CD/DVD-ROM/R/W的接口类型、序列号、产品ID等信息。

// IOCTL控制码

#define IOCTL_STORAGE_QUERY_PROPERTY   CTL_CODE(IOCTL_STORAGE_BASE, 0x0500, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)

// 存储设备的总线类型

typedef enum _STORAGE_BUS_TYPE {

    BusTypeUnknown = 0x00,

    BusTypeScsi,

    BusTypeAtapi,

    BusTypeAta,

    BusType1394,

    BusTypeSsa,

    BusTypeFibre,

    BusTypeUsb,

    BusTypeRAID,

    BusTypeMaxReserved = 0x7F

} STORAGE_BUS_TYPE, *PSTORAGE_BUS_TYPE;

// 查询存储设备属性的类型

typedef enum _STORAGE_QUERY_TYPE {

    PropertyStandardQuery = 0,          // 读取描述

    PropertyExistsQuery,                // 测试是否支持

    PropertyMaskQuery,                  // 读取指定的描述

    PropertyQueryMaxDefined             // 验证数据

} STORAGE_QUERY_TYPE, *PSTORAGE_QUERY_TYPE;

// 查询存储设备还是适配器属性

typedef enum _STORAGE_PROPERTY_ID {

    StorageDeviceProperty = 0,          // 查询设备属性

    StorageAdapterProperty              // 查询适配器属性

} STORAGE_PROPERTY_ID, *PSTORAGE_PROPERTY_ID;

// 查询属性输入的数据结构

typedef struct _STORAGE_PROPERTY_QUERY {

    STORAGE_PROPERTY_ID PropertyId;     // 设备/适配器

    STORAGE_QUERY_TYPE QueryType;       // 查询类型 

    UCHAR AdditionalParameters[1];      // 额外的数据(仅定义了象征性的1个字节)

} STORAGE_PROPERTY_QUERY, *PSTORAGE_PROPERTY_QUERY;

// 查询属性输出的数据结构

typedef struct _STORAGE_DEVICE_DESCRIPTOR {

    ULONG Version;                    // 版本

    ULONG Size;                       // 结构大小

    UCHAR DeviceType;                 // 设备类型

    UCHAR DeviceTypeModifier;         // SCSI-2额外的设备类型

    BOOLEAN RemovableMedia;           // 是否可移动

    BOOLEAN CommandQueueing;          // 是否支持命令队列

    ULONG VendorIdOffset;             // 厂家设定值的偏移

    ULONG ProductIdOffset;            // 产品ID的偏移

    ULONG ProductRevisionOffset;      // 产品版本的偏移

    ULONG SerialNumberOffset;         // 序列号的偏移

    STORAGE_BUS_TYPE BusType;         // 总线类型

    ULONG RawPropertiesLength;        // 额外的属性数据长度

    UCHAR RawDeviceProperties[1];     // 额外的属性数据(仅定义了象征性的1个字节)

} STORAGE_DEVICE_DESCRIPTOR, *PSTORAGE_DEVICE_DESCRIPTOR;

// 取设备属性信息

// hDevice -- 设备句柄

// pDevDesc -- 输出的设备描述和属性信息缓冲区指针(包含连接在一起的两部分)

BOOL GetDriveProperty(HANDLE hDevice, PSTORAGE_DEVICE_DESCRIPTOR pDevDesc)

{

    STORAGE_PROPERTY_QUERY Query;    // 查询输入参数

    DWORD dwOutBytes;                // IOCTL输出数据长度

    BOOL bResult;                    // IOCTL返回值

    // 指定查询方式

    Query.PropertyId = StorageDeviceProperty;

    Query.QueryType = PropertyStandardQuery;

    // 用IOCTL_STORAGE_QUERY_PROPERTY取设备属性信息

    bResult = ::DeviceIoControl(hDevice, // 设备句柄

        IOCTL_STORAGE_QUERY_PROPERTY,    // 取设备属性信息

        &Query, sizeof(STORAGE_PROPERTY_QUERY),    // 输入数据缓冲区

        pDevDesc, pDevDesc->Size,        // 输出数据缓冲区

        &dwOutBytes,                     // 输出数据长度

        (LPOVERLAPPED)NULL);             // 用同步I/O    

    return bResult;

}

Q 我用这个方法从IOCTL_STORAGE_QUERY_PROPERTY返回的数据中，没有得到CDROM和USB接口的外置硬盘的序列号、产品ID等信息。但从设备路径上看，明明是有这些信息的，为什么它没有填充到STORAGE_DEVICE_DESCRIPTOR中呢？再就是为什么硬盘序列号本是“D22P7KHE            ”，为什么它填充的是“3146563447534558202020202020202020202020”这种形式呢？

A 对这两个问题我也是心存疑惑，但又不敢妄加猜测，正琢磨着向微软请教呢。

实战DeviceIoControl 之六：访问物理端口

Q 在NT/2000/XP中，如何读取CMOS数据？

Q 在NT/2000/XP中，如何控制speaker发声？

Q 在NT/2000/XP中，如何直接访问物理端口？

A 看似小小问题，难倒多少好汉！

NT/2000/XP从安全性、可靠性、稳定性上考虑，应用程序和操作系统是分开的，操作系统代码运行在核心态，有权访问系统数据和硬件，能执行特权指令；应用程序运行在用户态，能够使用的接口和访问系统数据的权限都受到严格限制。当用户程序调用系统服务时，处理器捕获该调用，然后把调用的线程切换到核心态。当系统服务完成后，操作系统将线程描述表切换回用户态，调用者继续运行。

想在用户态应用程序中实现I/O读写，直接存取硬件，可以通过编写驱动程序，实现CreateFile、CloseHandle、 DeviceIOControl、ReadFile、WriteFile等功能。从Windows 2000开始，引入WDM核心态驱动程序的概念。

下面是本人写的一个非常简单的驱动程序，可实现字节型端口I/O。

#include <ntddk.h>

#include "MyPort.h"

// 设备类型定义

// 0-32767被Microsoft占用，用户自定义可用32768-65535

#define FILE_DEVICE_MYPORT    0x0000f000

// I/O控制码定义

// 0-2047被Microsoft占用，用户自定义可用2048-4095 

#define MYPORT_IOCTL_BASE 0xf00

#define IOCTL_MYPORT_READ_BYTE   CTL_CODE(FILE_DEVICE_MYPORT, MYPORT_IOCTL_BASE, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)

#define IOCTL_MYPORT_WRITE_BYTE  CTL_CODE(FILE_DEVICE_MYPORT, MYPORT_IOCTL_BASE+1, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)

// IOPM是65536个端口的位屏蔽矩阵，包含8192字节(8192 x 8 = 65536)

// 0 bit: 允许应用程序访问对应端口

// 1 bit: 禁止应用程序访问对应端口

#define IOPM_SIZE    8192

typedef UCHAR IOPM[IOPM_SIZE];

IOPM *pIOPM = NULL;

// 设备名(要求以UNICODE表示)

const WCHAR NameBuffer[] = L"//Device//MyPort";

const WCHAR DOSNameBuffer[] = L"//DosDevices//MyPort";

// 这是两个在ntoskrnl.exe中的未见文档的服务例程

// 没有现成的已经说明它们原型的头文件，我们自己声明

void Ke386SetIoAccessMap(int, IOPM *);

void Ke386IoSetAccessProcess(PEPROCESS, int);

// 函数原型预先说明

NTSTATUS MyPortDispatch(IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp);

void MyPortUnload(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject);

// 驱动程序入口，由系统自动调用，就像WIN32应用程序的WinMain

NTSTATUS DriverEntry(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject, IN PUNICODE_STRING RegistryPath)

{

    PDEVICE_OBJECT deviceObject;

    NTSTATUS status;

    UNICODE_STRING uniNameString, uniDOSString;

    // 为IOPM分配内存

    pIOPM = MmAllocateNonCachedMemory(sizeof(IOPM));

    if (pIOPM == 0)

    {

        return STATUS_INSUFFICIENT_RESOURCES;

    }

    // IOPM全部初始化为0(允许访问所有端口)

    RtlZeroMemory(pIOPM, sizeof(IOPM));

    // 将IOPM加载到当前进程

    Ke386IoSetAccessProcess(PsGetCurrentProcess(), 1);

    Ke386SetIoAccessMap(1, pIOPM);

    // 指定驱动名字

    RtlInitUnicodeString(&uniNameString, NameBuffer);

    RtlInitUnicodeString(&uniDOSString, DOSNameBuffer);

    // 创建设备

    status = IoCreateDevice(DriverObject, 0,

            &uniNameString,

            FILE_DEVICE_MYPORT,

            0, FALSE, &deviceObject);

    if (!NT_SUCCESS(status))

    {

        return status;

    }

    // 创建WIN32应用程序需要的符号连接

    status = IoCreateSymbolicLink (&uniDOSString, &uniNameString);

    if (!NT_SUCCESS(status))

    {

        return status;

    }

    // 指定驱动程序有关操作的模块入口(函数指针)

    // 涉及以下两个模块：MyPortDispatch和MyPortUnload

    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CREATE]         =

    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_CLOSE]          =

    DriverObject->MajorFunction[IRP_MJ_DEVICE_CONTROL] = MyPortDispatch;

    DriverObject->DriverUnload = MyPortUnload;

    return STATUS_SUCCESS;

}

// IRP处理模块

NTSTATUS MyPortDispatch(IN PDEVICE_OBJECT DeviceObject, IN PIRP Irp)

{

    PIO_STACK_LOCATION IrpStack;

    ULONG              dwInputBufferLength;

    ULONG              dwOutputBufferLength;

    ULONG              dwIoControlCode;

    PULONG             pvIOBuffer;

    NTSTATUS           ntStatus;

    // 填充几个默认值

    Irp->IoStatus.Status = STATUS_SUCCESS;    // 返回状态

    Irp->IoStatus.Information = 0;            // 输出长度

    IrpStack = IoGetCurrentIrpStackLocation(Irp);

    // Get the pointer to the input/output buffer and it's length

    // 输入输出共用的缓冲区

    // 因为我们在IOCTL中指定了METHOD_BUFFERED，

    pvIOBuffer = Irp->AssociatedIrp.SystemBuffer;

    switch (IrpStack->MajorFunction)

    {

        case IRP_MJ_CREATE:        // 与WIN32应用程序中的CreateFile对应

            break;

        case IRP_MJ_CLOSE:        // 与WIN32应用程序中的CloseHandle对应

            break;

        case IRP_MJ_DEVICE_CONTROL:        // 与WIN32应用程序中的DeviceIoControl对应

            dwIoControlCode = IrpStack->Parameters.DeviceIoControl.IoControlCode;

            switch (dwIoControlCode)

            {

                // 我们约定，缓冲区共两个DWORD，第一个DWORD为端口，第二个DWORD为数据

                // 一般做法是专门定义一个结构，此处简单化处理了

                case IOCTL_MYPORT_READ_BYTE:        // 从端口读字节

                    pvIOBuffer[1] = _inp(pvIOBuffer[0]);

                    Irp->IoStatus.Information = 8;  // 输出长度为8

                    break;

                case IOCTL_MYPORT_WRITE_BYTE:       // 写字节到端口

                    _outp(pvIOBuffer[0], pvIOBuffer[1]);

                    break;

                default:        // 不支持的IOCTL

                    Irp->IoStatus.Status = STATUS_INVALID_PARAMETER;

            }

    }

    ntStatus = Irp->IoStatus.Status;

    IoCompleteRequest (Irp, IO_NO_INCREMENT);

    return ntStatus;

}

// 删除驱动

void MyPortUnload(IN PDRIVER_OBJECT DriverObject)

{

    UNICODE_STRING uniDOSString;

    if(pIOPM)

    {

        // 释放IOPM占用的空间

        MmFreeNonCachedMemory(pIOPM, sizeof(IOPM));

    }

    RtlInitUnicodeString(&uniDOSString, DOSNameBuffer);

    // 删除符号连接和设备

    IoDeleteSymbolicLink (&uniDOSString);

    IoDeleteDevice(DriverObject->DeviceObject);

}

下面给出实现设备驱动程序的动态加载的源码。动态加载的好处是，你不用做任何添加新硬件的操作，也不用编辑注册表，更不用重新启动计算机。

// 安装驱动并启动服务

// lpszDriverPath:  驱动程序路径

// lpszServiceName: 服务名 

BOOL StartDriver(LPCTSTR lpszDriverPath, LPCTSTR lpszServiceName)

{

    SC_HANDLE hSCManager;        // 服务控制管理器句柄

    SC_HANDLE hService;          // 服务句柄

    DWORD dwLastError;           // 错误码

    BOOL bResult = FALSE;        // 返回值

    // 打开服务控制管理器

    hSCManager = OpenSCManager(NULL, NULL, SC_MANAGER_ALL_ACCESS);

    if (hSCManager)

    {

        // 创建服务

        hService = CreateService(hSCManager,

                    lpszServiceName,

                    lpszServiceName,

                    SERVICE_ALL_ACCESS,

                    SERVICE_KERNEL_DRIVER,

                    SERVICE_DEMAND_START,

                    SERVICE_ERROR_NORMAL,

                    lpszDriverPath,

                    NULL,

                    NULL,

                    NULL,

                    NULL,

                    NULL);

        if (hService == NULL)

        {

            if (::GetLastError() == ERROR_SERVICE_EXISTS)

            {

                hService = ::OpenService(hSCManager, lpszServiceName, SERVICE_ALL_ACCESS);

            }

        }

        if (hService)

        {

            // 启动服务

            bResult = StartService(hService, 0, NULL);

            // 关闭服务句柄

            CloseServiceHandle(hService);

        }

        // 关闭服务控制管理器句柄

        CloseServiceHandle(hSCManager);

    }

    return bResult;

}

// 停止服务并卸下驱动

// lpszServiceName: 服务名 

BOOL StopDriver(LPCTSTR lpszServiceName)

{

    SC_HANDLE hSCManager;        // 服务控制管理器句柄

    SC_HANDLE hService;          // 服务句柄

    BOOL bResult;                // 返回值

    SERVICE_STATUS ServiceStatus;

    bResult = FALSE;

    // 打开服务控制管理器

    hSCManager = OpenSCManager(NULL, NULL, SC_MANAGER_ALL_ACCESS);

    if (hSCManager)

    {

        // 打开服务

        hService = OpenService(hSCManager, lpszServiceName, SERVICE_ALL_ACCESS);

        if (hService)

        {

            // 停止服务

            bResult = ControlService(hService, SERVICE_CONTROL_STOP, &ServiceStatus);

            // 删除服务

            bResult = bResult && DeleteService(hService);

            // 关闭服务句柄

            CloseServiceHandle(hService);

        }

        // 关闭服务控制管理器句柄

        CloseServiceHandle(hSCManager);

    }

    return bResult;

}

应用程序实现端口I/O的接口如下：

// 全局的设备句柄

HANDLE hMyPort;

// 打开设备

// lpszDevicePath: 设备的路径

HANDLE OpenDevice(LPCTSTR lpszDevicePath)

{

    HANDLE hDevice;

    // 打开设备

    hDevice = ::CreateFile(lpszDevicePath,    // 设备路径

        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,        // 读写方式

        FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,  // 共享方式

        NULL,                    // 默认的安全描述符

        OPEN_EXISTING,           // 创建方式

        0,                       // 不需设置文件属性

        NULL);                   // 不需参照模板文件

    return hDevice;

}

// 打开端口驱动

BOOL OpenMyPort()

{

    BOOL bResult;

    // 设备名为"MyPort"，驱动程序位于Windows的"system32/drivers"目录中

    bResult = StartDriver("system32//drivers//MyPort.sys", "MyPort");

    // 设备路径为"//./MyPort"

    if (bResult)

    {

        hMyPort = OpenDevice("////.//MyPort");

    }

    return (bResult && (hMyPort != INVALID_HANDLE_VALUE));

}

// 关闭端口驱动

BOOL CloseMyPort()

{

    return (CloseHandle(hMyPort) && StopDriver("MyPort"));

}

// 从指定端口读一个字节

// port: 端口

BYTE ReadPortByte(WORD port)

{

    DWORD buf[2];            // 输入输出缓冲区            

    DWORD dwOutBytes;        // IOCTL输出数据长度

    buf[0] = port;           // 第一个DWORD是端口

//  buf[1] = 0;              // 第二个DWORD是数据

    // 用IOCTL_MYPORT_READ_BYTE读端口

    ::DeviceIoControl(hMyPort,   // 设备句柄

        IOCTL_MYPORT_READ_BYTE,  // 取设备属性信息

        buf, sizeof(buf),        // 输入数据缓冲区

        buf, sizeof(buf),        // 输出数据缓冲区

        &dwOutBytes,             // 输出数据长度

        (LPOVERLAPPED)NULL);     // 用同步I/O    

    return (BYTE)buf[1];

}

// 将一个字节写到指定端口

// port: 端口

// data: 字节数据

void WritePortByte(WORD port, BYTE data)

{

    DWORD buf[2];            // 输入输出缓冲区            

    DWORD dwOutBytes;        // IOCTL输出数据长度

    buf[0] = port;           // 第一个DWORD是端口

    buf[1] = data;           // 第二个DWORD是数据

    // 用IOCTL_MYPORT_WRITE_BYTE写端口

    ::DeviceIoControl(hMyPort,   // 设备句柄

        IOCTL_MYPORT_WRITE_BYTE, // 取设备属性信息

        buf, sizeof(buf),        // 输入数据缓冲区

        buf, sizeof(buf),        // 输出数据缓冲区

        &dwOutBytes,             // 输出数据长度

        (LPOVERLAPPED)NULL);     // 用同步I/O

}

有了ReadPortByte和WritePortByte这两个函数，我们就能很容易地操纵CMOS和speaker了(关于CMOS值的含义以及定时器寄存器定义，请参考相应的硬件资料)：

// 0x70是CMOS索引端口(只写)

// 0x71是CMOS数据端口

BYTE ReadCmos(BYTE index)

{

    BYTE data;

    ::WritePortByte(0x70, index);

    data = ::ReadPortByte(0x71);

    return data;

}

// 0x61是speaker控制端口

// 0x43是8253/8254定时器控制端口

// 0x42是8253/8254定时器通道2的端口

void Sound(DWORD freq)

{

    BYTE data;

    if ((freq >= 20) && (freq <= 20000))

    {

        freq = 1193181 / freq;

        data = ::ReadPortByte(0x61);

        if ((data & 3) == 0)

        {

            ::WritePortByte(0x61, data | 3);

            ::WritePortByte(0x43, 0xb6);

        }

        ::WritePortByte(0x42, (BYTE)(freq % 256));

        ::WritePortByte(0x42, (BYTE)(freq / 256));

    }

}

void NoSound(void)

{

    BYTE data;

    data = ::ReadPortByte(0x61);

    ::WritePortByte(0x61, data & 0xfc);

}

    // 以下读出CMOS 128个字节

    for (int i = 0; i < 128; i++)

    {

        BYTE data = ::ReadCmos(i);

        ... ...

    }

    // 以下用C调演奏“多-来-米”

    // 1 = 262 Hz

    ::Sound(262);

    ::Sleep(200);

    ::NoSound();

    // 2 = 288 Hz

    ::Sound(288);

    ::Sleep(200);

    ::NoSound();

    // 3 = 320 Hz

    ::Sound(320);

    ::Sleep(200);

    ::NoSound();

Q 就是个简单的端口I/O，这么麻烦才能实现，搞得俺头脑稀昏，有没有简洁明了的办法啊？

A 上面的例子，之所以从编写驱动程序，到安装驱动，到启动服务，到打开设备，到访问设备，一直到读写端口，这样一路下来，是为了揭示在NT/2000/XP中硬件访问技术的本质。假如将所有过程封装起来，只提供OpenMyPort, CloseMyPort, ReadPortByte, WritePortByte甚至更高层的ReadCmos、WriteCmos、Sound、NoSound给你调用，是不是会感觉清爽许多？

实际上，我们平常做的基于一定硬件的二次开发，一般会先安装驱动程序(DRV)和用户接口的运行库(DLL)，然后在此基础上开发出我们的应用程序(APP)。DRV、DLL、APP三者分别运行在核心态、核心态/用户态联络带、用户态。比如买了一块图象采集卡，要先安装核心驱动，它的“Development Tool Kit”，提供类似于PCV_Initialize, PCV_Capture等的API，就是扮演核心态和用户态联络员的角色。我们根本不需要CreateFile、CloseHandle、 DeviceIOControl、ReadFile、WriteFile等较低层次的直接调用。

Yariv Kaplan写过一个WinIO的例子，能实现对物理端口和内存的访问，提供了DRV、DLL、APP三方面的源码，有兴趣的话可以深入研究一下。

实战DeviceIoControl 之七：在Windows 9X中读写磁盘扇

在Windows NT/2K/XP中，直接用CreateFile打开名称类似于"//./A:"的”文件”，就可以与设备驱动打交道，通过ReadFile/WriteFile以绝对地址方式访问磁盘了。但Windows 9X不支持这样的简单方法。本文介绍一种在Windows 9X中实现磁盘直接访问的方法：利用系统的vwin32.vxd，通过DeviceIoControl调用DOS INT21 7305H与440DH功能来完成。该调用支持FAT12、FAT16和FAT32，适用于Windows 95 SR2以及更高版本。

先来了解一下DOS INT21 7305H功能的入口参数：

AX -- 功能号7305H

DS:BX -- 读写扇区的信息结构

CX -- 必须为-1

DL -- 驱动器号: 1=A:, 2=B:, 3=C:, ...

SI -- 读写标志: 最低位0=读, 1=写

若调用成功，清除C标志；否则设置C标志。

DS:BX指向一个结构，此结构定义如下：

DISKIO STRUC

    dwStartSector   dd ?    ; 起始扇区

    wSector         dw ?    ; 扇区数

    lpBuffer        dd ?    ; 数据缓冲区地址

DISKIO ENDS

在写操作下，需要“锁定”驱动器。DOS INT21 440DH的4AH/6AH功能可实现逻辑驱动器的加锁/解锁。其入口参数为：

AX -- 功能号440DH

BH -- 锁的级别，0-3级，直接写扇区用1

BL -- 驱动器号: 1=A:, 2=B:, 3=C:, ...

CH -- 0x08

CL -- 0x4A

DX -- 0

AX -- 功能号440DH

BL -- 驱动器号: 1=A:, 2=B:, 3=C:, ...

CH -- 0x08

CL -- 0x6A

以上两个调用，若调用成功，清除C标志；否则设置C标志。

通过IOCTL码VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO等调用上述中断。实现绝对磁盘读写的关键代码如下：

// INT21的IOCTL码

#define VWIN32_DIOC_DOS_IOCTL        1

#define VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO    6

 

// 寄存器组

typedef struct _DIOC_REGISTERS {

    DWORD reg_EBX;

    DWORD reg_EDX;

    DWORD reg_ECX;

    DWORD reg_EAX;

    DWORD reg_EDI;

    DWORD reg_ESI;

    DWORD reg_Flags;

} DIOC_REGISTERS, *PDIOC_REGISTERS;

 

// IO参数(注意字节对齐方式)

#pragma pack(1)

typedef struct _DISKIO {

    DWORD  dwStartSector;     // 起始扇区

    WORD   wSectors;          // 扇区数

    void*  pBuffer;           // 缓冲区指针

} DISKIO, *PDISKIO;

#pragma pack()

 

BOOL AbsDiskRead(

    BYTE nDiskNumber,         // 盘号, 1=A:, 2=B:, 3= C:, ...

    DWORD dwStartSector,      // 起始扇区

    WORD wSectors,            // 扇区数

    void* pBuffer)            // 数据缓冲区指针

{

    HANDLE hDevice;

    DIOC_REGISTERS regs;

    DISKIO dio;

    DWORD dwOutBytes;

    BOOL bResult;

 

    // 打开设备，获得VxD句柄

    hDevice = CreateFile("////.//vwin32",        // 设备路径

        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,            // 读写方式

        FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,      // 共享方式

        NULL,                                    // 默认的安全描述符

        OPEN_EXISTING,                           // 创建方式

        FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,                   // 文件属性

        NULL);                                   // 不需参照模板文件

 

    if(hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)

    {

        return FALSE;

    }

 

    // 填充DISKIO参数结构

    dio.dwStartSector = dwStartSector;

    dio.wSectors = wSectors;

    dio.pBuffer = pBuffer;

 

    // 填充寄存器组--中断入口参数

    memset(&regs, 0, sizeof(DIOC_REGISTERS));

    regs.reg_EAX = 0x7305;           // AX=0x7305

    regs.reg_EBX = (DWORD)&dio;      // EBX=DS:BX=参数指针

    regs.reg_ECX = 0xffff;           // CX=-1

    regs.reg_EDX = nDiskNumber;      // DL=盘号

    regs.reg_ESI = 0;                // SI=0 -- 读操作

 

    // 用VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO读磁盘

    dwOutBytes = 0;

    bResult = DeviceIoControl(hDevice,           // 设备句柄

        VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO,               // INT21

        &regs, sizeof(regs),                     // 输出数据缓冲区与长度

        &regs, sizeof(regs),                     // 输出数据缓冲区与长度

        &dwOutBytes,                             // 输出数据长度

        NULL);                                   // 用同步I/O

 

    // 确定DeviceIoControl与INT21都无错误

    bResult = bResult && !(regs.reg_Flags & 1);

 

    CloseHandle(hDevice);

 

    return bResult;

}

 

BOOL AbsDiskWrite(

    BYTE nDiskNumber,        // 盘号, 1=A:, 2=B:, 3= C:, ...

    DWORD dwStartSector,     // 起始扇区

    WORD wSectors,           // 扇区数

    void* pBuffer)           // 数据缓冲区指针

{

    HANDLE hDevice;

    DIOC_REGISTERS regs;

    DISKIO dio;

    DWORD dwOutBytes;

    BOOL bResult;

 

    // 打开设备，获得VxD句柄

    hDevice = CreateFile("////.//vwin32",        // 设备路径

        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,            // 读写方式

        FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,      // 共享方式

        NULL,                                    // 默认的安全描述符

        OPEN_EXISTING,                           // 创建方式

        FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,                   // 文件属性

        NULL);                                   // 不需参照模板文件

 

    if(hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)

    {

        return FALSE;

    }

 

    // 填充DISKIO参数结构

    dio.dwStartSector = dwStartSector;

    dio.wSectors = wSectors;

    dio.pBuffer = pBuffer;

 

    // 填充寄存器组--中断入口参数

    memset(&regs, 0, sizeof(DIOC_REGISTERS));

    regs.reg_EAX = 0x7305;             // AX=0x7305

    regs.reg_EBX = (DWORD)&dio;        // EBX=DS:BX=参数指针

    regs.reg_ECX = 0xffff;             // CX=-1

    regs.reg_EDX = nDiskNumber;        // DL=盘号

    regs.reg_ESI = 0x6001;             // SI=0x6001 -- 普通写操作

 

    // 用VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO写磁盘

    dwOutBytes = 0;

    bResult = DeviceIoControl(hDevice,           // 设备句柄

        VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO,               // INT21

        &regs, sizeof(regs),                     // 输出数据缓冲区与长度

        &regs, sizeof(regs),                     // 输出数据缓冲区与长度

        &dwOutBytes,                             // 输出数据长度

        NULL);                                   // 用同步I/O

 

    // 确定DeviceIoControl与INT21都无错误

    bResult = bResult && !(regs.reg_Flags & 1);

 

    CloseHandle(hDevice);

 

    return bResult;

}

 

BOOL LockVolume(

    BYTE nDiskNumber)         // 盘号, 1=A:, 2=B:, 3=C:, ...

{

    HANDLE hDevice;

    DIOC_REGISTERS regs;

    DWORD dwOutBytes;

    BOOL bResult;

 

    // 打开设备，获得VxD句柄

    hDevice = CreateFile("////.//vwin32",        // 设备路径

        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,            // 读写方式

        FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,      // 共享方式

        NULL,                                    // 默认的安全描述符

        OPEN_EXISTING,                           // 创建方式

        FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,                   // 文件属性

        NULL);                                   // 不需参照模板文件

 

    if(hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)

    {

        return FALSE;

    }

 

    // 填充寄存器组--中断入口参数

    memset(&regs, 0, sizeof(DIOC_REGISTERS));

    regs.reg_EAX = 0x440D;                       // AX=0x440D

    regs.reg_EBX = 0x0100 | nDiskNumber;         // BH=锁的级别，BL=盘号

    regs.reg_ECX = 0x084A;

    regs.reg_EDX = 0;

 

    // 用VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO读磁盘

    dwOutBytes = 0;

    bResult = DeviceIoControl(hDevice,           // 设备句柄

        VWIN32_DIOC_DOS_IOCTL,                   // INT21

        &regs, sizeof(regs),                     // 输入数据缓冲区与长度

        &regs, sizeof(regs),                     // 输出数据缓冲区与长度

        &dwOutBytes,                             // 输出数据长度

        NULL);                                   // 用同步I/O

 

    // 确定DeviceIoControl与INT21都无错误

    bResult = bResult && !(regs.reg_Flags & 1);

 

    CloseHandle(hDevice);

 

    return bResult;

}

 

BOOL UnlockVolume(

    BYTE nDiskNumber)         // 盘号, 1=A:, 2=B:, 3=C:, ...

{

    HANDLE hDevice;

    DIOC_REGISTERS regs;

    DWORD dwOutBytes;

    BOOL bResult;

 

    // 打开设备，获得VxD句柄

    hDevice = CreateFile("////.//vwin32",        // 设备路径

        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,            // 读写方式

        FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,      // 共享方式

        NULL,                                    // 默认的安全描述符

        OPEN_EXISTING,                           // 创建方式

        FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,                   // 文件属性

        NULL);                                   // 不需参照模板文件

 

    if(hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)

    {

        return FALSE;

    }

 

    // 填充寄存器组--中断入口参数

    memset(&regs, 0, sizeof(DIOC_REGISTERS));

    regs.reg_EAX = 0x440D;                       // AX=0x440D

    regs.reg_EBX = nDiskNumber;                  // BL=盘号

    regs.reg_ECX = 0x086A;

 

    // 用VWIN32_DIOC_DOS_DRIVEINFO读磁盘

    dwOutBytes = 0;

    bResult = DeviceIoControl(hDevice,           // 设备句柄

        VWIN32_DIOC_DOS_IOCTL,                   // INT21

        &regs, sizeof(regs),                     // 输入数据缓冲区与长度

        &regs, sizeof(regs),                     // 输出数据缓冲区与长度

        &dwOutBytes,                             // 输出数据长度

        NULL);                                   // 用同步I/O

 

    // 确定DeviceIoControl与INT21都无错误

    bResult = bResult && !(regs.reg_Flags & 1);

 

    CloseHandle(hDevice);

 

    return bResult;

}

下面的例子，从A盘的0扇区开始，读取10个扇区的数据，并保存在文件中：

    unsigned char buf[512 * 10];

 

    if (AbsDiskRead(1, 0, 10, buf))

    {

        FILE* fp = fopen("a.dat", "w+b");

        fwrite(buf, 512, 10, fp);

        fclose(fp);

    }

下面的例子，读取D驱动器的第8888扇区，然后写回去：

    unsigned char buf[512];

 

    LockVolume(4);

    if (AbsDiskRead(4, 8888, 1, buf))

    {

        ... ...

        if (AbsDiskWrite(4, 8888, 1, buf))

        {

           ... ...

        }

    }

    UnlockVolume(4);

在写方式下，SI寄存器的位0设置为1，位15-13在磁盘的不同区域需要有不同的值：

如果不按照上述值操作，尽管能够写成功，但系统无法自动完成相关功能，可能会导致FAT数据备份、驱动器数据压缩等方面的问题。