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實戰DeviceIoControl系列之一:通過API訪問設備驅動程序

編輯:匯編語言

Q 在 NT/2000/XP 中,我想用 VC 編寫應用程序訪問硬件設備,如獲取磁盤參數、讀寫絕對扇區數據、測試光驅實際速度等,該從哪裡入手呢?

A 在 NT/2000/XP 中,應用程序可以通過 API 函數 DeviceIoControl 來實現對設備的訪問—獲取信息,發送命令,交換數據等。利用該接口函數向指定的設備驅動發送正確的控制碼及數據,然後分析它的響應,就可以達到我們的目的。 

DeviceIoControl 的函數原型為
BOOL DeviceIoControl(
HANDLE hDevice, // 設備句柄
DWORD dwIoControlCode, // 控制碼
LPVOID lpInBuffer, // 輸入 數據緩沖區指針
DWORD nInBufferSize, // 輸入數據緩沖區長度
LPVOID lpOutBuffer, // 輸出數據緩沖區指針
DWORD nOutBufferSize, // 輸出數據緩沖區長度
LPDWORD lpBytesReturned, // 輸出數據實際長度單元長度
LPOVERLAPPED lpOverlapped // 重疊操作結構 指針
);

設備句柄用來標識你所訪問的設備。

發送不同的控制碼,可以調用 設備驅動程序的不同類型的功能。在頭文件winioctl.h 中,預定義的標准設備控制碼,都以 IOCTL 或 FSCTL 開頭。例如,

IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY 是對物理驅動器取結構參數( 介質類型、柱面數、每柱面磁道數、每磁道扇區數等)的控制碼,FSCTL_LOCK_VOLUME 是對邏輯驅動器的卷加鎖的控制碼。

輸入輸出數據緩沖區是否需要,是何種結構,以及占多少字 節空間,完全由不同設備的不同操作類型決定。在頭文件 winioctl.h 中,已經為標准設備預定義了一些輸入輸出數據結構。重疊操作結構指針設置為 NULL,DeviceIoControl 將進行阻塞調用;否則,應在編程時按異步操作設計。

Q 設備句柄是從哪裡獲得的?

A 設備句柄可以 用 API 函數 CreateFile 獲得。它的原型為

HANDLE CreateFile(
LPCTSTR lpFileName, // 文件名
DWORD dwDesiredAccess, // 訪問方式 DWORD dwShareMode, // 共享方 式
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, // 安全描述符指針
DWORD dwCreationDisposition, // 創建方式
DWORD dwFlagsAndAttributes, // 文件屬性及標志
HANDLE hTemplateFile // 模板文件的句柄
);
CreateFile 這個函數用處很多,這裡我 們用它“打開”設備驅動程序,得到設備的句柄。操作完成後用 CloseHandle 關閉 設備句柄。

與普通文件名有所不同,設備驅動的“文件名”形式固定為“\\.\DeviceName”(注意在 C 程序中該字符串寫法為“\\\\.\\DeviceName”),DeviceName 必須與設備驅動程序內規定的設備名稱一致。

一般地,調用CreateFile 獲得設備句柄時,訪問方式參數設置為0或GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,共享方式參數設置為

FILE_SHARE_READ|FILE_SHARE_WRITE,創建方式參數設置為 OPEN_EXISTING,其它參數 設置為 0 或 NULL。

Q 可是,我怎麼知道設備名稱是什麼呢?

A 一些存儲設備的名稱是 微軟規定好的,不可能有什麼變化。大體列出如下

軟盤驅動器 A:, B:

邏輯驅動器 C:, D:, E:, ……

物理驅動器 PHYSICALDRIVEx

CD-ROM, DVD/ROM CDROMx

磁帶機 TAPEx

其中,物理驅動器不包括軟驅和光驅。邏輯驅動器可以是 IDE/SCSI/PCMCIA/USB接口的硬盤分區(卷)、光驅、MO、CF 卡等,甚至是虛擬盤。x=0,1,2 ……

其它的設備名稱需通過驅動接口的 GUID 調用設備管理函數族取得,這裡暫不討論。

Q 請舉一個簡單的例子說明如何通過DeviceIoControl 訪問設備驅動程序。

A 這裡有一個從 MSDN 上摘抄來的 demo 程序,演示在 NT/2000/XP 中如何通過DeviceIoControl 獲取硬盤的基本參數 。

/* 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 如果將設備名換成“A:”就可以取 A 盤參數,換成“CDROM0”就可以取CDROM參數,是這樣嗎?

A 這個問題暫不回答你。請動手試一下看看。

現在我們總結一下通過 DeviceIoControl訪問設備驅動程序 的“三步曲”:首先用 CreateFile 取得設備句柄,然後用DeviceIoControl 與設備 進行 I/O,最後別忘記用 CloseHandle 關閉設備句柄

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