实战DeviceIoControl.docx
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实战DeviceIoControl
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
BOOLDeviceIoControl（
HANDLEhDevice, //设备句柄
DWORDdwIoControlCode, //控制码
LPVOIDlpInBuffer, //输入数据缓冲区指针
DWORDnInBufferSize, //输入数据缓冲区长度
LPVOIDlpOutBuffer, //输出数据缓冲区指针
DWORDnOutBufferSize, //输出数据缓冲区长度
LPDWORDlpBytesReturned, //输出数据实际长度单元长度
LPOVERLAPPEDlpOverlapped //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
HANDLECreateFile（
LPCTSTRlpFileName, //文件名/设备路径
DWORDdwDesiredAccess, //访问方式
DWORDdwShareMode, //共享方式
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttributes,//安全描述符指针
DWORDdwCreationDisposition, //创建方式
DWORDdwFlagsAndAttributes, //文件属性及标志
HANDLEhTemplateFile //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/ROMCDROMx
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。
/*ThecodeofinterestisinthesubroutineGetDriveGeometry.The
codeinmainshowshowtointerprettheresultsoftheIOCTLcall.*/
#include
#include
BOOLGetDriveGeometry（DISK_GEOMETRY*pdg）
{
HANDLEhDevice; //handletothedrivetobeexamined
BOOLbResult; //resultsflag
DWORDjunk; //discardresults
hDevice=CreateFile（"\\.\PhysicalDrive0", //drivetoopen
0, //noaccesstothedrive
FILE_SHARE_READ|//sharemode
FILE_SHARE_WRITE,
NULL, //defaultsecurityattributes
OPEN_EXISTING, //disposition
0, //fileattributes
NULL）; //donotcopyfileattributes
if（hDevice==INVALID_HANDLE_VALUE）//cannotopenthedrive
{
return（FALSE）;
}
bResult=DeviceIoControl（hDevice, //devicetobequeried
IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY, //operationtoperform
NULL,0, //noinputbuffer
pdg,sizeof（*pdg）, //outputbuffer
&junk, //#bytesreturned
（LPOVERLAPPED）NULL）; //synchronousI/O
CloseHandle（hDevice）;
return（bResult）;
}
intmain（intargc,char*argv[]）
{
DISK_GEOMETRYpdg; //diskdrivegeometrystructure
BOOLbResult; //genericresultsflag
ULONGLONGDiskSize; //sizeofthedrive,inbytes
bResult=GetDriveGeometry（&pdg）;
if（bResult）
{
printf（"Cylinders=%I64dn",pdg.Cylinders）;
printf（"Trackspercylinder=%ldn",（ULONG）pdg.TracksPerCylinder）;
printf（"Sectorspertrack=%ldn",（ULONG）pdg.SectorsPerTrack）;
printf（"Bytespersector=%ldn",（ULONG）pdg.BytesPerSector）;
DiskSize=*（ULONG）pdg.TracksPerCylinder*
（ULONG）pdg.SectorsPerTrack*（ULONG）pdg.BytesPerSector;
printf（"Disksize=%I64d（Bytes）=%I64d（Mb）n",DiskSize,
DiskSize/（1024*1024））;
}
else
{
printf（"GetDriveGeometryfailed.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？
ADeviceIoControl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：
typedefstruct_DISK_GEOMETRY{
LARGE_INTEGERCylinders;//柱面数
MEDIA_TYPEMediaType;//介质类型
DWORDTracksPerCylinder;//每柱面的磁道数
DWORDSectorsPerTrack;//每磁道的扇区数
DWORDBytesPerSector;//每扇区的字节数
}DISK_GEOMETRY;
IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX输出一个GET_MEDIA_TYPES结构：
typedefstruct_GET_MEDIA_TYPES{
DWORDDeviceType;//设备类型
DWORDMediaInfoCount;//介质信息条数
DEVICE_MEDIA_INFOMediaInfo[1];//介质信息
}GET_MEDIA_TYPES;
让我们来看一下DEVICE_MEDIA_INFO结构的定义：
typedefstruct_DEVICE_MEDIA_INFO{
union{
struct{
LARGE_INTEGERCylinders;//柱面数
STORAGE_MEDIA_TYPEMediaType;//介质类型
DWORDTracksPerCylinder;//每柱面的磁道数
DWORDSectorsPerTrack;//每磁道的扇区数
DWORDBytesPerSector;//每扇区的字节数
DWORDNumberMediaSides;//介质面数
DWORDMediaCharacteristics;//介质特性
}DiskInfo;//硬盘信息
struct{
LARGE_INTEGERCylinders;//柱面数
STORAGE_MEDIA_TYPEMediaType;//介质类型
DWORDTracksPerCylinder;//每柱面的磁道数
DWORDSectorsPerTrack;//每磁道的扇区数
DWORDBytesPerSector;//每扇区的字节数
DWORDNumberMediaSides;//介质面数
DWORDMediaCharacteristics;//介质特性
}RemovableDiskInfo;//“可移动盘”信息
struct{
STORAGE_MEDIA_TYPEMediaType;//介质类型
DWORDMediaCharacteristics;//介质特性
DWORDCurrentBlockSize;//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MFCAppWizard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__）
#defineGET_DISK_GEOMETRY_H__
#if_MSC_VER>1000
#pragmaonce
#endif//_MSC_VER>1000
#include
BOOLGetDriveGeometry（constchar*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
#defineMEDIA_INFO_SIZEsizeof（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
BOOLGetDriveGeometry（constchar*filename,DISK_GEOMETRY*pdg）
{
HANDLEhDevice;//设备句柄
BOOLbResult;//DeviceIoControl的返回结果
GET_MEDIA_TYPES*pmt;//内部用的输出缓冲区
DWORDdwOutBytes;//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...
returnFALSE;
}
//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*）newBYTE[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].;
//pdg->Cylinders=pmt->MediaInfo[0].;
//pdg->TracksPerCylinder=pmt->MediaInfo[0].;
//......
:
:
memcpy（pdg,pmt->MediaInfo,sizeof（DISK_GEOMETRY））;
}
deletepmt;
}
//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constchar*szDevName[]=
{
"\\\\.\\A:
",
"\\\\.\\B:
",
"\\\\.\\PhysicalDrive0",
"\\\\.\\PhysicalDrive1",
"\\\\.\\PhysicalDrive2",
"\\\\.\\PhysicalDrive3",
"\\
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