实战DeviceIoControl系列 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
                  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　
#include　 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
            , pdg.Cylinders);
        printf(Tracks per cylinder = %ld
            , (ULONG) pdg.TracksPerCylinder); printf(Sectors per track = %ld
            , (ULONG) pdg.SectorsPerTrack);
        printf(Bytes per sector = %ld
            , (ULONG) pdg.BytesPerSector);
        DiskSize = pdg.Cylinders.QuadPart * (ULONG)pdg.TracksPerCylinder *
            (ULONG)pdg.SectorsPerTrack * (ULONG)pdg.BytesPerSector;
        printf(Disk size = %I64d (Bytes) = %I64d (Mb)
            , DiskSize,
            DiskSize / (1024 * 1024));
    }　
    else　
    {
        printf (GetDriveGeometry failed. Error %ld.
            , 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