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。