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 <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。
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？
A DeviceIoControl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：
typedef struct _DISK_GEOMETRY {
LARGE_INTEGER Cylinders; // 柱面数
MEDIA_TYPE MediaType; // 介质类型
DWORD TracksPerCylinder; // 每柱面的磁道数
DWORD SectorsPerTrack; // 每磁道的扇区数
DWORD BytesPerSector; // 每扇区的字节数
} DISK_GEOMETRY;
IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX输出一个GET_MEDIA_TYPES结构：
typedef struct _GET_MEDIA_TYPES {
DWORD DeviceType; // 设备类型
DWORD MediaInfoCount; // 介质信息条数
DEVICE_MEDIA_INFO MediaInfo[1]; // 介质信息
} GET_MEDIA_TYPES;
让我们来看一下DEVICE_MEDIA_INFO结构的定义：
typedef struct _DEVICE_MEDIA_INFO {
union {
struct {
LARGE_INTEGER Cylinders; // 柱面数
STORAGE_MEDIA_TYPE MediaType; // 介质类型
DWORD TracksPerCylinder; // 每柱面的磁道数
DWORD SectorsPerTrack; // 每磁道的扇区数
DWORD BytesPerSector; // 每扇区的字节数
DWORD NumberMediaSides; // 介质面数
DWORD MediaCharacteristics; // 介质特性
} DiskInfo; // 硬盘信息
struct {
LARGE_INTEGER Cylinders; // 柱面数
STORAGE_MEDIA_TYPE MediaType; // 介质类型
DWORD TracksPerCylinder; // 每柱面的磁道数
DWORD SectorsPerTrack; // 每磁道的扇区数
DWORD BytesPerSector; // 每扇区的字节数
DWORD NumberMediaSides; // 介质面数
DWORD MediaCharacteristics; // 介质特性
} RemovableDiskInfo; // “可移动盘”信息
struct {
STORAGE_MEDIA_TYPE MediaType; // 介质类型
DWORD MediaCharacteristics; // 介质特性
DWORD CurrentBlockSize; // 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MFC AppWizard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__)
#define GET_DISK_GEOMETRY_H__
#if _MSC_VER > 1000
#pragma once
#endif // _MSC_VER > 1000
#include <winioctl.h>
BOOL GetDriveGeometry(const char* 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
#define MEDIA_INFO_SIZE sizeof(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
BOOL GetDriveGeometry(const char* filename, DISK_GEOMETRY *pdg)
{
HANDLE hDevice; // 设备句柄
BOOL bResult; // DeviceIoControl的返回结果
GET_MEDIA_TYPES *pmt; // 内部用的输出缓冲区
DWORD dwOutBytes; // 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...
return FALSE;
}
// 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 *)new BYTE[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].DeviceSpecific.DiskInfo.MediaType;
// pdg->Cylinders = pmt->MediaInfo[0].DeviceSpecific.DiskInfo.Cylinders;
// pdg->TracksPerCylinder = pmt->MediaInfo[0].DeviceSpecific.DiskInfo.TracksPerCylinder;
// ... ...
::memcpy(pdg, pmt->MediaInfo, sizeof(DISK_GEOMETRY));
}
delete pmt;
}
// 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
const char *szDevName[]=
{
"\\\\.\\A:",
"\\\\.\\B:",
"\\\\.\\PhysicalDrive0",
"\\\\.\\PhysicalDrive1",
"\\\\.\\PhysicalDrive2",
"\\\\.\\PhysicalDrive3",
"\\\\.\\Cdrom0",
"\\\\.\\Cdrom1",
};
DISK_GEOMETRY dg;
ULONGLONG DiskSize;
BOOL bResult;
CString strMsg;
CString strTmp;
for(int i=0; i<sizeof(szDevName)/sizeof(char*); i++)
{
bResult = GetDriveGeometry(szDevName[i], &dg);
strTmp.Format("\r\n%s result = %s\r\n", szDevName[i], bResult ? "success" : "failure");
strMsg+=strTmp;
if(!bResult) continue;
strTmp.Format(" Media Type = %d\r\n", dg.MediaType);
strMsg+=strTmp;
strTmp.Format(" Cylinders = %I64d\r\n", dg.Cylinders);
strMsg+=strTmp;
strTmp.Format(" Tracks per cylinder = %ld\r\n", (ULONG) dg.TracksPerCylinder);
strMsg+=strTmp;
strTmp.Format(" Sectors per track = %ld\r\n", (ULONG) dg.SectorsPerTrack);
strMsg+=strTmp;
strTmp.Format(" Bytes per sector = %ld\r\n", (ULONG) dg.BytesPerSector);
strMsg+=strTmp;
DiskSize = dg.Cylinders.QuadPart * (ULONG)dg.TracksPerCylinder *
(ULONG)dg.SectorsPerTrack * (ULONG)dg.BytesPerSector;
strTmp.Format(" Disk size = %I64d (Bytes) = %I64d (Mb)\r\n", DiskSize, DiskSize / (1024 *1024));
strMsg+=strTmp;
}
CEdit& Edit = GetEditCtrl();
Edit.SetWindowText(strMsg);
最后，最后干什么呢？编译，运行......
Q DOS命令DISKCOPY给我很深的印象，现在也有许多“克隆”软件，可以对磁盘进行全盘复制。我想，要制作磁盘镜像文件，DeviceIoControl应该很有用武之地吧？
A 是的。这里举一个制作软盘镜像文件，功能类似于“DISKCOPY”的例子。
本例实现其功能的核心代码如下：
// 打开磁盘
HANDLE OpenDisk(LPCTSTR filename)
{
HANDLE hDisk;
// 打开设备
hDisk = ::CreateFile(filename, // 文件名
GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // 读写方式
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
return hDisk;
}
// 获取磁盘参数
BOOL GetDiskGeometry(HANDLE hDisk, PDISK_GEOMETRY lpGeometry)
{
DWORD dwOutBytes;
BOOL bResult;
// 用IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY取磁盘参数
bResult = ::DeviceIoControl(hDisk, // 设备句柄
IOCTL_DISK_GET_DRIVE_GEOMETRY, // 取磁盘参数
NULL, 0, // 不需要输入数据
lpGeometry, sizeof(DISK_GEOMETRY), // 输出数据缓冲区
&dwOutBytes, // 输出数据长度
(LPOVERLAPPED)NULL); // 用同步I/O
return bResult;
}
// 从指定磁道开始读磁盘
BOOL ReadTracks(HANDLE hDisk, PDISK_GEOMETRY lpGeometry, LPVOID pBuf, DWORD dwStartCylinder, DWORD
dwCylinderNumber)
{
DWORD VirtBufSize;
DWORD BytesRead;
// 大小
VirtBufSize = lpGeometry->TracksPerCylinder * lpGeometry->SectorsPerTrack * lpGeometry->BytesPerSector;
// 偏移
::SetFilePointer(hDisk, VirtBufSize*dwStartCylinder, NULL, FILE_BEGIN);
return ::ReadFile(hDisk, pBuf, VirtBufSize*dwCylinderNumber, &BytesRead, NULL);
}
// 从指定磁道开始写磁盘
BOOL WriteTracks(HANDLE hDisk, PDISK_GEOMETRY lpGeometry, LPVOID pBuf, DWORD dwStartCylinder, DWORD
dwCylinderNumber)
{
DWORD VirtBufSize;
DWORD BytesWritten;
// 大小
VirtBufSize = lpGeometry->TracksPerCylinder * lpGeometry->SectorsPerTrack * lpGeometry->BytesPerSector;
// 偏移
::SetFilePointer(hDisk, VirtBufSize*dwStartCylinder, NULL, FILE_BEGIN);
return ::WriteFile(hDisk, pBuf, VirtBufSize*dwCylinderNumber, &BytesWritten, NULL);
}
// 从指定磁道开始格式化磁盘
BOOL LowLevelFormatTracks(HANDLE hDisk, PDISK_GEOMETRY lpGeometry, DWORD dwStartCylinder, DWORD
dwCylinderNumber)
{
FORMAT_PARAMETERS FormatParameters;
PBAD_TRACK_NUMBER lpBadTrack;
DWORD dwOutBytes;
DWORD dwBufSize;
BOOL bResult;
FormatParameters.MediaType = lpGeometry->MediaType;
FormatParameters.StartCylinderNumber = dwStartCylinder;
FormatParameters.EndCylinderNumber = dwStartCylinder + dwCylinderNumber - 1;
FormatParameters.StartHeadNumber = 0;
FormatParameters.EndHeadNumber = lpGeometry->TracksPerCylinder - 1;
dwBufSize = lpGeometry->TracksPerCylinder * sizeof(BAD_TRACK_NUMBER);
lpBadTrack = (PBAD_TRACK_NUMBER) new BYTE[dwBufSize];
// 用IOCTL_DISK_FORMAT_TRACKS对连续磁道进行低级格式化
bResult = ::DeviceIoControl(hDisk, // 设备句柄
IOCTL_DISK_FORMAT_TRACKS, // 低级格式化
&FormatParameters, sizeof(FormatParameters), // 输入数据缓冲区
lpBadTrack, dwBufSize, // 输出数据缓冲区
&dwOutBytes, // 输出数据长度
(LPOVERLAPPED)NULL); // 用同步I/O
delete lpBadTrack;
return bResult;
}
// 将卷锁定
BOOL LockVolume(HANDLE hDisk)
{
DWORD dwOutBytes;
BOOL bResult;
// 用FSCTL_LOCK_VOLUME锁卷
bResult = ::DeviceIoControl(hDisk, // 设备句柄
FSCTL_LOCK_VOLUME, // 锁卷
NULL, 0, // 不需要输入数据
NULL, 0, // 不需要输出数据
&dwOutBytes, // 输出数据长度
(LPOVERLAPPED)NULL); // 用同步I/O
return bResult;
}
// 将卷解锁
BOOL UnlockVolume(HANDLE hDisk)
{
DWORD dwOutBytes;
BOOL bResult;
// 用FSCTL_UNLOCK_VOLUME开卷锁
bResult = ::DeviceIoControl(hDisk, // 设备句柄
FSCTL_UNLOCK_VOLUME, // 开卷锁
NULL, 0, // 不需要输入数据
NULL, 0, // 不需要输出数据
&dwOutBytes, // 输出数据长度
(LPOVERLAPPED)NULL); // 用同步I/O
return bResult;
}
// 将卷卸下
// 该操作使系统重新辨识磁盘，等效于重新插盘
BOOL DismountVolume(HANDLE hDisk)
{
DWORD dwOutBytes;
BOOL bResult;
// 用FSCTL_DISMOUNT_VOLUME卸卷
bResult = ::DeviceIoControl(hDisk, // 设备句柄
FSCTL_DISMOUNT_VOLUME, // 卸卷
NULL, 0, // 不需要输入数据
NULL, 0, // 不需要输出数据
&dwOutBytes, // 输出数据长度
(LPOVERLAPPED)NULL); // 用同步I/O
return bResult;
}
将软盘保存成镜像文件的步骤简单描述为：
1、创建空的镜像文件。
2、调用OpenDisk打开软盘。成功转3，失败转8。
3、调用LockVolume将卷锁定。成功转4，失败转7。
4、调用GetDiskGeometry获取参数。成功转5，失败转6。
5、将磁盘参数写入镜像文件作为文件头。调用ReadTracks按柱面读出数据，保存在镜像文件中。循环次数等于柱面数。
6、调用UnlockVolume将卷解锁。
7、调用CloseDisk关闭软盘。
8、关闭镜像文件。
将镜像文件载入软盘的步骤简单描述为：
1、打开镜像文件。
2、调用OpenDisk打开软盘。成功转3，失败转11。
3、调用LockVolume将卷锁定。成功转4，失败转10。
4、调用GetDiskGeometry获取参数。成功转5，失败转9。
5、从镜像文件中读出文件头，判断两个磁盘参数是否一致。不一致转6，否则转7。
6、调用LowLevelFormatTracks按柱面格式化软盘。循环次数等于柱面数。成功转7，失败转8。
7、从镜像文件中读出数据，并调用WriteTracks按柱面写入磁盘。循环次数等于柱面数。
8、调用DismountVolume将卷卸下。
9、调用UnlockVolume将卷解锁。
10、调用CloseDisk关闭软盘。
11、关闭镜像文件。
Q 我注意到，磁盘读写和格式化是按柱面进行的，有什么道理吗？
A 没有特别的原因，只是因为在这个例子中可以方便地显示处理进度。
有一点需要特别提及，按绝对地址读写磁盘数据时，“最小单位”是扇区，地址一定要与扇区对齐，长度也要等于扇区长度的整数倍。比如，每扇区512字节，那么起始地址和数据长度都应能被512整除才行。
Q 我忽然产生了一个伟大的想法，用绝对地址读写的方式使用磁盘，包括U盘啦，MO啦，而不是用现成的文件系统，那不是可以将数据保密了吗？
A 当然，只要你喜欢。可千万别在你的系统盘上做试验，否则......可别怪bhw98没有提醒过你喔！
Q 我知道怎么测试光驱的传输速度了，就用上面的方法，读出一定长度数据，除以所需时间，应该可以吧？
A 可以。但取光盘参数时要用IOCTL_STORAGE_GET_MEDIA_TYPES_EX，我们已经探讨过的。