windows的磁盘操作之十——获取磁盘型号

 

提前声明，本节涉及一些ATA/APAPI 内容，我本人理解的不是十分透彻，在网上搜集了很多相关资料才调通了后面示例中的代码。如有不正确之处欢迎大家指教。

对于类似于“WDC WD1600AAJS-08B4A0 ”的磁盘型号描述，下文中称为model number ， 微软在VC/MFC 环境中没有开放获取的方法。所以我们要用到ATA/APAPI 的IDENTIFY DEVICE 指令。ATA/APAPI 是国际组织T13 起草和发布的IDE/EIDE/UDMA 硬盘及其它可移动存储设备与主机接口的标准，至今已经到了ATA/APAPI-7 版本。该接口标准规定了ATA/ATAPI 设备的输入输出寄存器和指令集。

首先介绍几个新的DeviceIoControl 的控制码和相关数据结构。

1.       控制码SMART_GET_VERSION

控制码SMART_GET_VERSION 在MSDN 中的描述如下，

Operation

Returns version information, a capabilities mask, and a bitmask for the device. This IOCTL must be handled by drivers that support Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology (SMART).

好，我们要的就是这个bitmask ，它是我们后面完成任务的关键参数。

而这个bitmask 是结构体GETVERSIONINPARAMS 的成员，此结构体是作为控制码为SMART_GET_VERSION 的DeviceIoControl() 函数的输出参数的。定义如下：

typedef struct _GETVERSIONINPARAMS {
  UCHAR  bVersion;
  UCHAR  bRevision;
  UCHAR  bReserved;
  UCHAR  bIDEDeviceMap;
  ULONG  fCapabilities;
  ULONG  dwReserved[4];
} GETVERSIONINPARAMS, *PGETVERSIONINPARAMS, *LPGETVERSIONINPARAMS;

其中 UCHAR  bIDEDeviceMap 就是我们所要的 bitmask ，具体定义为

bIDEDeviceMap

Contains the bitmap. The following table explains the meaning of the bitmap:

从这里可以看出，这个关键的参数事实上表明了驱动器类型和所在的channel 。

 

2.       控制码SMART_RCV_DRIVE_DATA

使用控制码SMART_RCV_DRIVE_DATA 的DeviceIoControl() 函数的输入输出参数分别为SENDCMDINPARAMS 和SENDCMDOUTPARAMS 。我们在输入参数SENDCMDINPARAMS 中填入合适的信息，包括刚才那个关键的bitmask ，就能在输出参数SENDCMDOUTPARAMS 中拿到我们需要的model number 。SENDCMDOUTPARAMS 结构定义如下，

typedef struct _SENDCMDOUTPARAMS {
  ULONG  cBufferSize;
  DRIVERSTATUS  DriverStatus;
  UCHAR  bBuffer[1];
} SENDCMDOUTPARAMS, *PSENDCMDOUTPARAMS, *LPSENDCMDOUTPARAMS;

model number 就存在于bBuffer 中，bBuffer 的格式需要依据ATA/ATAPI 中的定义解析：

typedef struct _IDINFO
{
 USHORT  wGenConfig;     // WORD 0: 基本信息字
 USHORT  wNumCyls;     // WORD 1: 柱面数
 USHORT  wReserved2;     // WORD 2: 保留
 USHORT  wNumHeads;     // WORD 3: 磁头数
 USHORT  wReserved4;        // WORD 4: 保留
 USHORT  wReserved5;        // WORD 5: 保留
 USHORT  wNumSectorsPerTrack;  // WORD 6: 每磁道扇区数
 USHORT  wVendorUnique[3];   // WORD 7-9: 厂家设定值
 CHAR    sSerialNumber[20];   // WORD 10-19: 序列号
 USHORT  wBufferType;    // WORD 20: 缓冲类型
 USHORT  wBufferSize;    // WORD 21: 缓冲大小
 USHORT  wECCSize;     // WORD 22: ECC 校验大小
 CHAR    sFirmwareRev[8];   // WORD 23-26: 固件版本
 CHAR    sModelNumber[40];   // WORD 27-46: 内部型号
 USHORT  wMoreVendorUnique;   // WORD 47: 厂家设定值
 USHORT  wReserved48;    // WORD 48: 保留
 struct {
  USHORT  reserved1:8;
  USHORT  DMA:1;     // 1= 支持DMA
  USHORT  LBA:1;     // 1= 支持LBA
  USHORT  DisIORDY:1;    // 1= 可不使用IORDY
  USHORT  IORDY:1;    // 1= 支持IORDY
  USHORT  SoftReset:1;   // 1= 需要ATA 软启动
  USHORT  Overlap:1;    // 1= 支持重叠操作
  USHORT  Queue:1;    // 1= 支持命令队列
  USHORT  InlDMA:1;    // 1= 支持交叉存取DMA
 } wCapabilities;     // WORD 49: 一般能力
 USHORT  wReserved1;     // WORD 50: 保留
 USHORT  wPIOTiming;     // WORD 51: PIO 时序
 USHORT  wDMATiming;     // WORD 52: DMA 时序
 struct {
  USHORT  CHSNumber:1;   // 1=WORD 54-58 有效
  USHORT  CycleNumber:1;   // 1=WORD 64-70 有效
  USHORT  UnltraDMA:1;   // 1=WORD 88 有效
  USHORT  reserved:13;
 } wFieldValidity;     // WORD 53: 后续字段有效性标志
 USHORT  wNumCurCyls;    // WORD 54: CHS 可寻址的柱面数
 USHORT  wNumCurHeads;    // WORD 55: CHS 可寻址的磁头数
 USHORT  wNumCurSectorsPerTrack;  // WORD 56: CHS 可寻址每磁道扇区数
 USHORT  wCurSectorsLow;    // WORD 57: CHS 可寻址的扇区数低位字
 USHORT  wCurSectorsHigh;   // WORD 58: CHS 可寻址的扇区数高位字
 struct {
  USHORT  CurNumber:8;   // 当前一次性可读写扇区数
  USHORT  Multi:1;    // 1= 已选择多扇区读写
  USHORT  reserved1:7;
 } wMultSectorStuff;     // WORD 59: 多扇区读写设定
 ULONG  dwTotalSectors;    // WORD 60-61: LBA 可寻址的扇区数
 USHORT  wSingleWordDMA;    // WORD 62: 单字节DMA 支持能力
 struct {
  USHORT  Mode0:1;    // 1= 支持模式0 (4.17Mb/s)
  USHORT  Mode1:1;    // 1= 支持模式1 (13.3Mb/s)
  USHORT  Mode2:1;    // 1= 支持模式2 (16.7Mb/s)
  USHORT  Reserved1:5;
  USHORT  Mode0Sel:1;    // 1= 已选择模式0
  USHORT  Mode1Sel:1;    // 1= 已选择模式1
  USHORT  Mode2Sel:1;    // 1= 已选择模式2
  USHORT  Reserved2:5;
 } wMultiWordDMA;     // WORD 63: 多字节DMA 支持能力
 struct {
  USHORT  AdvPOIModes:8;   // 支持高级POI 模式数
  USHORT  reserved:8;
 } wPIOCapacity;      // WORD 64: 高级PIO 支持能力
 USHORT  wMinMultiWordDMACycle;  // WORD 65: 多字节DMA 传输周期的最小值
 USHORT  wRecMultiWordDMACycle;  // WORD 66: 多字节DMA 传输周期的建议值
 USHORT  wMinPIONoFlowCycle;   // WORD 67: 无流控制时PIO 传输周期的最小值
 USHORT  wMinPOIFlowCycle;   // WORD 68: 有流控制时PIO 传输周期的最小值
 USHORT  wReserved69[11];   // WORD 69-79: 保留
 struct {
  USHORT  Reserved1:1;
  USHORT  ATA1:1;     // 1= 支持ATA-1
  USHORT  ATA2:1;     // 1= 支持ATA-2
  USHORT  ATA3:1;     // 1= 支持ATA-3
  USHORT  ATA4:1;     // 1= 支持ATA/ATAPI-4
  USHORT  ATA5:1;     // 1= 支持ATA/ATAPI-5
  USHORT  ATA6:1;     // 1= 支持ATA/ATAPI-6
  USHORT  ATA7:1;     // 1= 支持ATA/ATAPI-7
  USHORT  ATA8:1;     // 1= 支持ATA/ATAPI-8
  USHORT  ATA9:1;     // 1= 支持ATA/ATAPI-9
  USHORT  ATA10:1;    // 1= 支持ATA/ATAPI-10
  USHORT  ATA11:1;    // 1= 支持ATA/ATAPI-11
  USHORT  ATA12:1;    // 1= 支持ATA/ATAPI-12
  USHORT  ATA13:1;    // 1= 支持ATA/ATAPI-13
  USHORT  ATA14:1;    // 1= 支持ATA/ATAPI-14
  USHORT  Reserved2:1;
 } wMajorVersion;     // WORD 80: 主版本
 USHORT  wMinorVersion;    // WORD 81: 副版本
 USHORT  wReserved82[6];    // WORD 82-87: 保留
 struct {
  USHORT  Mode0:1;    // 1= 支持模式0 (16.7Mb/s)
  USHORT  Mode1:1;    // 1= 支持模式1 (25Mb/s)
  USHORT  Mode2:1;    // 1= 支持模式2 (33Mb/s)
  USHORT  Mode3:1;    // 1= 支持模式3 (44Mb/s)
  USHORT  Mode4:1;    // 1= 支持模式4 (66Mb/s)
  USHORT  Mode5:1;    // 1= 支持模式5 (100Mb/s)
  USHORT  Mode6:1;    // 1= 支持模式6 (133Mb/s)
  USHORT  Mode7:1;    // 1= 支持模式7 (166Mb/s) ???
  USHORT  Mode0Sel:1;    // 1= 已选择模式0
  USHORT  Mode1Sel:1;    // 1= 已选择模式1
  USHORT  Mode2Sel:1;    // 1= 已选择模式2
  USHORT  Mode3Sel:1;    // 1= 已选择模式3
  USHORT  Mode4Sel:1;    // 1= 已选择模式4
  USHORT  Mode5Sel:1;    // 1= 已选择模式5
  USHORT  Mode6Sel:1;    // 1= 已选择模式6
  USHORT  Mode7Sel:1;    // 1= 已选择模式7
 } wUltraDMA;      // WORD 88:  Ultra DMA 支持能力
 USHORT    wReserved89[167];   // WORD 89-255
} IDINFO, *PIDINFO;

 

由此可知，512 字节的bBuffer 中，27~46 字节即为我们所需的model number 。经过一定的字节序转换后大功告成。

实现代码如下：

const WORD IDE_ATAPI_IDENTIFY = 0xA1;    // 读取ATAPI 设备的命令

const WORD IDE_ATA_IDENTIFY    = 0xEC;   // 读取ATA 设备的命令

 

DWORD GetDiskModelNumber(DWORD driver, CHAR *modelNumber)

{

    CHAR sFilePath[DISK_PATH_LEN];

    BOOL result;                 // results flag

    DWORD readed;                   // discard results

    HANDLE hDevice;

    WORD i;

   

       sprintf(sFilePath, "\\.\PHYSICALDRIVE%d", driver);

    hDevice = CreateFile(

                    sFilePath, // drive to open

                    GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,     // access to the drive

                    FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, //share mode

                    NULL,             // default security attributes

                    OPEN_EXISTING,    // disposition

                    0,                // file attributes

                    NULL            // do not copy file attribute

                    );

    if (hDevice == INVALID_HANDLE_VALUE)

    {

        fprintf(stderr, "CreateFile() Error: %ldn", GetLastError());

        return (DWORD)-1;

    }

 

    GETVERSIONINPARAMS gvopVersionParams;

    result = DeviceIoControl(

                    hDevice,

                                   SMART_GET_VERSION,

                                   NULL,

                                   0,

                                   &gvopVersionParams,

                                   sizeof(gvopVersionParams),

                                   &readed,

                                   NULL);

    if (!result)        //fail

    {

        fprintf(stderr, "SMART_GET_VERSION Error: %ldn", GetLastError());

        (void)CloseHandle(hDevice);

        return (DWORD)-1;

    }

 

    if(0 == gvopVersionParams.bIDEDeviceMap)

    {

        return (DWORD)-1;

    }

 

    // IDE or ATAPI IDENTIFY cmd

    BYTE btIDCmd;

    SENDCMDINPARAMS inParams;

    BYTE nDrive =0;

    btIDCmd = (gvopVersionParams.bIDEDeviceMap >> nDrive & 0x10) ? IDE_ATAPI_IDENTIFY : IDE_ATA_IDENTIFY;

 

    // output structure

    BYTE outParams[sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + IDENTIFY_BUFFER_SIZE - 1];   // + 512 - 1

 

    //fill in the input buffer

    inParams.cBufferSize = 0;           //or IDENTIFY_BUFFER_SIZE ?

    inParams.irDriveRegs.bFeaturesReg = READ_ATTRIBUTES;

    inParams.irDriveRegs.bSectorCountReg = 1;

    inParams.irDriveRegs.bSectorNumberReg = 1;

    inParams.irDriveRegs.bCylLowReg = 0;

    inParams.irDriveRegs.bCylHighReg = 0;

 

    inParams.irDriveRegs.bDriveHeadReg = (nDrive & 1) ? 0xB0 : 0xA0;

    inParams.irDriveRegs.bCommandReg = btIDCmd;

    //inParams.bDriveNumber = nDrive;

 

    //get the attributes

    result = DeviceIoControl(

                    hDevice,

                    SMART_RCV_DRIVE_DATA,

                    &inParams,

                    sizeof(SENDCMDINPARAMS) - 1,

                    outParams,

                    sizeof(SENDCMDOUTPARAMS) + IDENTIFY_BUFFER_SIZE - 1,

                    &readed,

                    NULL);

    if (!result)        //fail

    {

       fprintf(stderr, "SMART_RCV_DRIVE_DATA Error: %ldn", GetLastError());

       (void)CloseHandle(hDevice);

       return (DWORD)-1;

    }

 

    (void)CloseHandle(hDevice);

 

    DWORD dwDiskData[IDENTIFY_BUFFER_SIZE / 2];

    WORD *pIDSector; // 对应结构IDSECTOR ，见头文件

    pIDSector = (WORD *)(((SENDCMDOUTPARAMS*)outParams)->bBuffer);      //lint !e826

    for(i = 0; i < IDENTIFY_BUFFER_SIZE / 2; i++)

    {

        dwDiskData[i] = pIDSector[i];       //lint !e662 !e661

    }

 

    // get model number

    memset(modelNumber, 0, DISK_INFO_BUF_LEN);

    strcpy(modelNumber, ConvertSENDCMDOUTPARAMSBufferToString(dwDiskData, 27, 46));

 

    return 0;

}

代码分析：

1.       老套路，通过CreateFile() 打开设备。

2.       调用控制码为SMART_GET_VERSION 的DeviceIoControl() 函数获得输出结构GETVERSIONINPARAMS gvopVersionParams 。

3.       通过检测gvopVersionParams.bIDEDeviceMap 来确定设备类型，并记录在btIDCmd 中。

4.       填充SENDCMDINPARAMS inParams 参数，注意将第3 步得到的btIDCmd 赋值给inParams.irDriveRegs.bCommandReg 。

5.       调用控制码为SMART_RCV_DRIVE_DATA 的DeviceIoControl() 函数，其输入参数为第4 步准备好的inParams ，得到输出参数outParams 。

6.       解析outParams->bBuffer 的27~46 字节，得到所需的model number 。

 

解析outParams->bBuffer 时，因为ATA/ATAPI 中的WORD 与Windows 采用的字节顺序相反，所以 需要将字符 串中的字符两两颠倒，函数如下，

CHAR *ConvertSENDCMDOUTPARAMSBufferToString(const DWORD *dwDiskData, DWORD nFirstIndex, DWORD nLastIndex)

{

       static CHAR szResBuf[IDENTIFY_BUFFER_SIZE];     //512

       DWORD nIndex = 0;

       DWORD nPosition = 0;

 

       for (nIndex = nFirstIndex; nIndex <= nLastIndex; nIndex++)

       {

        // get high byte

              szResBuf[nPosition] = (CHAR)(dwDiskData[nIndex] >> 8);

              nPosition++;

 

              // get low byte

              szResBuf[nPosition] = (CHAR)(dwDiskData[nIndex] & 0xff);

              nPosition++;

       }

 

       // End the string

       szResBuf[nPosition] = '';

 

       return szResBuf;

}