Помощь с практическим занятием по «Инструментальным стредствам ИС», ДО ПГУТИ

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ N2 Программное извлечение флеш-диска 1. Цель работы Изучение интерфейса USB, используемое в ИС для обмена данными между периферийными устройствами и ЭВМ. Практическое овладение навыками составления программ, работающих с USB-накопителями. 2. Рекомендуемая литература Агуров П.В. Практика программирования USB. – СПб.: БХВПетербург, 2006. с. 69…73, 332…341, 368…374, 566…567. SetupAPI Reference [Электронный документ]. – Режим доступа: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd445255.aspx . – 5.11.2009. GMax. Безопасное извлечение USB-устройств [Электронный документ] / GMax. – Режим доступа: http://wasm.ru/article.php?article=usb_eject . – 5.11.2009. Программное извлечение USB-диска [Электронный документ]. – Режим доступа: http://superadm.net/index.php?name=pages&op=view&id=126 . – 5.11.2009. Аблязов Р. Работа с устройствами в Windows [Электронный документ] / Аблязов Р. – Режим доступа: http://pblog.ru/?p=105 . – 5.11.2009. 3. Подготовка к работе 3.1. Изучить методические указания и рекомендованную литературу. 3.2. Подготовить ответы на контрольные вопросы. 3.3. Подготовить флеш-диск с интерфейсом USB. 4. Контрольные вопросы 4.1. Логическая и физическая архитектура USB? 4.2. Что является инициатором транзакции USB? 4.3. Почему не желательно вынимать USB-накопитель из разъёма без использования безопасного отключения? 4.4. Какой формат имеет PnP-идентификатор USB-устройств? 4.5. Какой формат имеет идентификатор экземпляра устройства USBнакопителя? 4.6. Что делает и какой формат имеет функция SetupDiGetDeviceRegistryProperty? 4.7. Что делает и какой формат имеет функция CM_Get_Device_ID? 4.8. Какие функции из SetupAPI.dll используются для нахождения и отключения устройства? 4.9. Как определить строковый идентификатор производителя и продукта? 5. Задание на выполнение работы 5.1. Используя среду программирования Free Pascal разработать программу, останавливающую только Вашу флешку для безопасного извлечения её из разъёма. Программа может быть выполнена в консольном виде или с графическим пользовательским интерфейсом. 5.2. Подготовить отчёт и отчитаться о проделанной работе преподавателю. 6. Отчёт должен содержать: 6.1 Титульный лист (с названием ВУЗа, кафедры, практического занятия, а также фамилию И.О. студента, подготовившего отчёт). 6.2 Цель работы. 6.3 Графический алгоритм программы с краткими пояснениями. 6.4 Полный листинг программы с комментариями. 7. Общие сведения При работе с USB-накопителями информации необходимо правильно извлекать эти устройства из системы. В операционных системах семейства Windows для этого имеется функция «Безопасное извлечение устройства», которую можно вызвать командой rundll32.exe shell32.dll, Control_RunDLL hotplug.dll Однако данную операцию можно выполнить и программным способом. Существует два метода программного извлечения устройства. Первый метод использует функции библиотеки SetupAPI.dll. Если устройство не готово для извлечения в данный момент, то выдаётся соответствующая ошибка или сообщение. Второй метод использует функции прямого обращения к драйверу. В отличие от первого метода, он может извлечь устройство, даже если оно не готово, но при этом операционная система не уведомляется об отключении диска, что может вызвать ошибку при обращении к диску. В приложении А приведён листинг программы, которая позволяет безопасно извлекать из системы первый попавшийся USB-накопитель. В данной программе проверяется PnP-идентификатор экземпляра устройства. Однако кроме проверки PnP-идентификатора есть и другие способы нахождения конкретного устройства, например по строке описания этого устройства или идентификатору оборудования. 7.1 Библиотека SetupAPI.dll SetupAPI это системный компонент, содержащий функции для установки драйвера устройства, и связывающий пользовательское приложение с устройством. В дальнейшем рассмотрим некоторые функции из двух групп SetupAPI: Device Installation Functions и PnP Configuration Manager Functions. Первая группа включает функции установки устройств в Microsoft Windows, вторая – дополняет её функциями конфигурирования устройств (CM_xxx). Функция SetupDiGetClassDevs возвращает дескриптор (манипулятор или handle) класса устройства, заданного в качестве параметра. Имеет следующий формат: hDevInfoSet := SetupDiGetClassDevs (ClassGuid, Enumerator, hwndParent, Flags), где hDevInfoSet – имя дескриптора класса; ClassGuid – идентификатор класса; Enumerator – системный компонент, определяющий PnP-идентификатор устройства; hwndParent – дескриптор родительского окна; Flags – флаг управления функцией. Может принимать пять значений, мы будем использовать флаг по умолчанию DIGCF_DEFAULT = 2. Жесткие диски и USB-накопители имеют глобальный уникальный идентификатор класса ClassGuid = {4d36e967-e325-11ce-bfc108002be10318}. Функция SetupDiEnumDeviceInfo возвращает структуру c информацией об очередном устройстве указанного класса. Если функция вернула значение TRUE, то информация извлечена успешно, а если FALSE, то в большинстве случаев это означает что мы пришли к концу списка. SetupDiEnumDeviceInfo (hDeviceInfoSet, MemberIndex, DeviceInfoData), где hDeviceInfoSet – дескриптор класса устройств; MemberIndex – порядковый номер в списке устройств указанного класса; DeviceInfoData – возвращаемая структура с информацией об устройстве. Функция SetupDiGetDeviceRegistryProperty позволяет получить PnP свойства устройства. SetupDiGetDeviceRegistryProperty (hDeviceInfoSet, DeviceInfoData, Property, PropertyRegDataType, PropertyBuffer, PropertyBufferSize, RequiredSize), где hDeviceInfoSet – дескриптор класса устройств; DeviceInfoData – указатель на структуру с информацией об устройстве; Property – параметр, указывающий какое именно свойство требуется получить. Для получения строки с описанием устройства необходимо указать константу или SPDRP_DEVICEDESC (0x00000000) или SPDRP_FRIENDLYNAME (0х0000000С). Для получения идентификатора оборудования (HardwareID) необходимо указать константу SPDRP_HARDWAREID (0x00000001); PropertyRegDataType – указатель на переменную, в которую помещается тип возвращаемых функцией данных; PropertyBuffer – указатель на буфер, в который возвращается значение указанного свойства. Если этот параметр указа как null и PropertyBufferSize указан как 0, то функция возвращает в RequiredSize необходимый размер буфера; PropertyBufferSize – размер буфера для получения значения свойства; RequiredSize – дополнительный параметр для получения размера буфера, если не используется, то null. Функция SetupDiDestroyDeviceInfoList удаляет всю информацию об устройствах указанного класса, и очищаем память. В качестве параметра этой функции указывается дескриптор класса устройств (hDeviceInfoSet), который предварительно был получен функцией SetupDiGetClassDevs. Функция CM_Get_Parent получает дескриптор родительской ветки в дереве устройств локальной машины. CM_Get_Parent (pdnDevInst, dnDevInst, ulFlags), где pdnDevInst – возвращаемый указатель на идентификатор родительского устройства; dnDevInst – идентификатор устройства; ulFlags – не используется, должен быть нулём. Функция CM_Get_Device_ID_Size возвращает размер строки идентификатора устройства. CM_Get_Device_ID_Size (pulLen, dnDevInst, ulFlags), где pulLen – указатель на переменную для записи длины строки; dnDevInst – идентификатор устройства; ulFlags – не используется, должен быть нулем. Функция CM_Get_Device_ID возвращает текстовый идентификатор экземпляра устройства ID. CM_Get_Device_ID (dnDevInst, Buffer, BufferLen, ulFlags), где dnDevInst – дескриптор устройства; Buffer – указатель на буфер для записи строки идентификатора устройства; BufferLen – длина строки идентификатора устройства; ulFlags – не используется, должен быть нулем. 5 Функция CM_Request_Device_Eject выполняет безопасное извлечение устройства, а если это не возможно, то возвращает информацию об ошибке. CM_Request_Device_Eject (dnDevInst, pVetoType, pszVetoName, ulNameLength, ulFlags), где dnDevInst – дескриптор устройства; pVetoType – дополнительный параметр для возвращения кода ошибки, если отказано в извлечении устройства; pszVetoName – дополнительный параметр для возвращения текстового описания ошибки, в случае отказа в извлечении устройства; ulNameLength – максимальная длина текстового описания ошибки; ulFlags – не используется, должен быть нулем. Функция CM_Locate_DevNode позволяет получить дескриптор устройства по строке идентификатора. CM_Locate_DevNode (pdnDevInst, pDeviceID, ulFlags), pdnDevInst – указатель на возвращаемый дескриптор устройства; pDeviceID – указатель на строку идентификатора устройства; ulFlags – флаг управления функцией. Может принимать четыре значения, мы будем использовать CM_LOCATE_DEVNODE_NORMAL = 0. Функция CM_Get_DevNode_Status позволяет получить статус устройства, по которому можно определить, можно ли извлечь данное устройство. Если в статусе (pulStatus) возвращается флаг DN_REMOVABLE (0х4000), то устройство можно извлечь. CM_Get_DevNode_Status (pulStatus, pulProblemNumber, dnDevInst, ulFlags), где pulStatus – указатель на переменную со статусом устройства; pulProblemNumber – указатель на переменную с номером ошибки; dnDevInst – идентификатор устройства, у которого необходимо проверить статус; ulFlags – не используется, должен быть нулем. 7.2 PnP-идентификаторы USB-накопителей Каждое USB-устройство, спроектированное по спецификации PnP, должно иметь идентификатор, который однозначно определяет модель данного устройства. Идентификатор устройства должен иметь строго определённый для данного класса устройств формат. Для USB-устройства идентификатор имеет следующий формат: USB\Vid_vvvv&Pid_dddd&Rev_rrrr, где vvvv – код идентификатора производителя, зарегистрированного в Комитете USB-производителей; dddd – идентификатор, присвоенный производителем данный модели USB-устройства; rrrr – номер версии разработки. Все эти поля вводятся как шестнадцатеричные числа. При идентификации USB-накопителя драйвером порта, последний создаёт новый идентификатор устройства (device ID) и набор идентификаторов оборудования (hardware ID). Первая строка идентификатора оборудования должна совпадать с идентификатором устройства. Идентификатор оборудования имеет следующий формат USBSTOR\t*v(8)p(16)r(4) USBSTOR\t*v(8)p(16) USBSTOR\t*v(8) USBSTOR\v(8)p(16)r(1) v(8)p(16)r(1) USBSTOR\GenDisk GenDisk, где t* – тип устройства (для USB-накопителей DISK); v(8) – идентификатор производителя из 8 символов; p(16) – идентификатор продукта; r(4) – идентификатор версии разработки. Идентификатор оборудования необходим для точного подбора драйвера для устройства. Кроме идентификатора устройства (device ID) каждый накопитель имеет идентификатор экземпляра (instance ID), который отличает устройство от других устройств того же типа. Идентификатор экземпляра может определять устройство относительно шины (например, учитывать USB-порт, к которому подключено устройство) или представлять глобально уникальный дескриптор (например, серийный номер устройства). Идентификаторы устройства и экземпляра дают идентификатор экземпляра устройства (device instance ID, DIID или код экземпляра устройства), который однозначно идентифицирует экземпляр устройства в системе. Просмотреть код экземпляра устройства можно в диспетчере устройств, выбрав интересующее дисковое устройство и перейдя на вкладку «Сведений» в свойствах этого устройства. Например: код экземпляра устройства USBSTOR\DISK&VEN_JETFLASH&PROD_TS256MJF2A/120&REV_8.07\6 &38D7AE47&0&7ZNDZ4S6&0 содержит идентификатор устройства USBSTOR\DISK&VEN_JETFLASH&PROD_TS256MJF2A/120&REV_8.07 и идентификатор экземпляра 6&38D7AE47&0&7ZNDZ4S6&0. Идентификатор оборудования для того же устройства содержит: USBSTOR\DiskJetFlashTS256MJF2A/120__8.07 USBSTOR\DiskJetFlashTS256MJF2A/120__ USBSTOR\DiskJetFlash USBSTOR\JetFlashTS256MJF2A/120__8 JetFlashTS256MJF2A/120__8 USBSTOR\GenDisk GenDisk   ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинг 1 – Программа EjectFlesh program EjectFlesh; {$MODE OBJFPC} uses Windows, strings; const setupapi = ‘SetupApi.dll’; GUID_DEVCLASS_DISKDRIVE: TGUID = (D1: $4D36E967; D2: $E325; D3: $11CE; D4: ($BF, $C1, $08, $00, $2B, $E1, $03, $18)); // GUID класса накопителей GUID_DEVCLASS_USB: TGUID = (D1: $36FC9E60; D2: $C465; D3: $11CF; D4: ($44, $45, $53, $54, $00, $00 , $00, $00)); // GUID класса хост-контроллера и USB хабов; type HDEVINFO = THandle; PSP_DEVINFO_DATA = ^SP_DEVINFO_DATA; SP_DEVINFO_DATA = packed record cbSize : DWORD; ClassGuid : TGUID; DevInst : DWORD; Reserved : DWORD; end; var q: char; hDevInfoSet: HDEVINFO; DevInfo: SP_DEVINFO_DATA; i: Integer; Parent: DWORD; VetoName: PChar; VetoNameString: String; // функции из SetupApi.dll function SetupDiGetClassDevsA(ClassGuid: PGUID; Enumerator: PChar; hwndParent: HWND; Flags: DWORD): HDEVINFO; stdcall; external setupapi; function SetupDiEnumDeviceInfo(DeviceInfoSet: HDEVINFO; MemberIndex: DWORD; DeviceInfoData: PSP_DEVINFO_DATA): boolean; stdcall; external setupapi; function SetupDiDestroyDeviceInfoList(DeviceInfoSet: HDEVINFO): boolean; stdcall; external setupapi; function CM_Get_Parent(pdnDevInst: PDWORD; dnDevInst: DWORD; ulFlags: DWORD): DWORD; stdcall; external setupapi; function CM_Get_Device_ID_Size(pulLen: PDWORD; dnDevInst: DWORD; ulFlags: DWORD): DWORD; stdcall; external setupapi; 9 function CM_Get_Device_IDA(dnDevInst: DWORD; Buffer: PChar; BufferLen: DWORD; ulFlags: DWORD): DWORD; stdcall; external setupapi; function CM_Locate_DevNodeA(pdnDevInst: PDWORD; pDeviceID: PChar; ulFlags: DWORD): DWORD; stdcall; external setupapi; function CM_Request_Device_EjectA(dnDevInst: DWORD; pVetoType: Pointer; pszVetoName: PChar; ulNameLength: DWORD; ulFlags: DWORD): DWORD; stdcall; external setupapi; function CompareMem(p1, p2: Pointer; len: DWORD): boolean; var i: DWORD; begin result := false; if len = 0 then exit; for i := 0 to len-1 do if PByte(DWORD(p1) + i)^ <> PByte(DWORD(p2) + i)^ then exit; result := true; end; function IsUSBDevice(DevInst: DWORD): boolean; var IDLen: DWORD; ID: PChar; IDString: String; begin result := false; IDString := »; if (CM_Get_Device_ID_Size(@IDLen, DevInst, 0) <> 0) or (IDLen = 0) then exit; inc(IDLen); ID := GetMemory(IDLen); if ID = nil then exit; if ((CM_Get_Device_IDA(DevInst, ID, IDLen, 0) <> 0) or (not (CompareMem(ID, PChar(‘USBSTOR’), 7)))) then begin IDString := StrPas(ID); FreeMemory(ID); exit; end; IDString := StrPas(ID); Write(‘Eject flash-disk?(y — yes; Any other key — no)’); ReadLn(q); if q = ‘y’ then result := true; FreeMemory(ID); end; BEGIN DevInfo.cbSize := sizeof(SP_DEVINFO_DATA); hDevInfoSet := SetupDiGetClassDevsA(@GUID_DEVCLASS_DISKDRIVE, nil, 0, 2); if hDevInfoSet = INVALID_HANDLE_VALUE then exit; i := 0; while (SetupDiEnumDeviceInfo(hDevInfoSet, i, @DevInfo)) do begin if IsUSBDevice(DevInfo.DevInst) then begin if CM_Get_Parent(@Parent, DevInfo.DevInst, 0) = 0 then begin VetoName := GetMemory(260); if (CM_Request_Device_EjectA(Parent, nil, VetoName, 260, 0) <> 0) then begin if (CM_Locate_DevNodeA(@Parent, VetoName, 0) <> 0) then begin FreeMemory(VetoName); continue; end; FreeMemory(VetoName); if (CM_Request_Device_EjectA(Parent, nil, nil, 0, 0) <> 0) then continue; end; VetoNameString := StrPas(VetoName); FreeMemory(VetoName); break; end; end; inc(i); end; SetupDiDestroyDeviceInfoList(hDevInfoSet); END.