【DeviceIOControl】 一、通过API访问设备驱动程序

在NT/2000/XP中，如果想用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？

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
);

一些说明：

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。

你可以参考：http://raylinn.iteye.com/blog/570137,这里有C#版的控制代码。

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。


一般来说，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。


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。


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);
}

小结
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。