了解 kernel32 DeviceIoControl 函数

在编写 Windows 平台上的 Python 代码时，我们可能会遇到需要与设备进行通信的情况。此时，我们可以使用 kernel32 模块中的 DeviceIoControl 函数来实现与设备的交互。本文将介绍 kernel32 DeviceIoControl 函数的基本概念、用法和示例代码，并使用代码和图表进行演示。

1. kernel32 模块简介

kernel32 是一个 Windows 系统核心模块，提供了许多与操作系统交互的函数和数据结构。它是 Windows API 的一部分，可用于访问系统资源、执行系统调用等。在 Python 中，我们可以使用 ctypes 模块来调用 kernel32 中的函数。

2. DeviceIoControl 函数概述

DeviceIoControl 是 kernel32 模块中的一个函数，用于与设备进行通信。该函数通过发送控制代码（dwIoControlCode）来执行特定的操作，可以读取或写入设备的数据，或者改变设备的状态。我们可以使用 DeviceIoControl 函数与各种类型的设备进行交互，例如串口、磁盘驱动器、USB 设备等。

DeviceIoControl 函数的基本语法如下所示：

DeviceIoControl(hDevice, dwIoControlCode, lpInBuffer, nInBufferSize, lpOutBuffer, nOutBufferSize, lpBytesReturned, lpOverlapped)

参数说明：

  • hDevice：设备句柄，用于标识要访问的设备。
  • dwIoControlCode：控制代码，用于指定要执行的操作类型。
  • lpInBuffer：输入缓冲区，用于传递向设备发送的数据。
  • nInBufferSize：输入缓冲区的大小。
  • lpOutBuffer：输出缓冲区，用于接收从设备返回的数据。
  • nOutBufferSize：输出缓冲区的大小。
  • lpBytesReturned：实际传输的字节数。
  • lpOverlapped：重叠结构，用于异步操作。

3. DeviceIoControl 函数示例代码

为了更好地理解 DeviceIoControl 函数的用法，我们来看一个示例代码。假设我们要通过 DeviceIoControl 函数获取 USB 设备的序列号。

首先，我们需要导入相关的模块和定义一些常量：

import ctypes
from ctypes import wintypes

# 定义常量
FILE_DEVICE_UNKNOWN = 0x00000022
METHOD_BUFFERED = 0
FILE_ANY_ACCESS = 0
CTL_CODE = lambda device_type, function, method, access: \
    (device_type << 16) | (access << 14) | (function << 2) | method

# 定义结构体
class USB_SERIAL_NUMBER(ctypes.Structure):
    _fields_ = [
        ("Length", wintypes.DWORD),
        ("SerialNumber", wintypes.CHAR * 256)
    ]

接下来，我们可以使用 DeviceIoControl 函数来获取 USB 设备的序列号：

def get_usb_serial_number():
    # 打开设备
    hDevice = ctypes.windll.kernel32.CreateFileW(
        "\\\\.\\PhysicalDrive0",  # 设备路径
        0,  # 访问权限
        0,  # 共享模式
        None,  # 安全说明符
        3,  # 打开的方式
        0,  # 文件属性
        None  # 模板句柄
    )
    
    if hDevice == -1:
        raise Exception("Failed to open device")

    # 发送控制代码
    dwIoControlCode = CTL_CODE(FILE_DEVICE_UNKNOWN, 0x222, METHOD_BUFFERED, FILE_ANY_ACCESS)
    
    # 初始化输入输出缓冲区
    in_buffer = ctypes.create_string_buffer(ctypes.sizeof(USB_SERIAL_NUMBER))
    out_buffer = ctypes.create_string_buffer(ctypes.sizeof(USB_SERIAL_NUMBER))
    
    # 设置输入缓冲区的内容
    
    # 调用 DeviceIoControl 函数
    ctypes.windll.kernel32.DeviceIoControl(
        hDevice,  # 设备句柄
        dwIoControlCode,  # 控制代码
        ctypes.byref(in_buffer),  # 输入