DOS下BIOS中断INT13H、IO端口直接编程读取IDE、SATA硬盘的参数和TC语言程序

DOS下BIOS中断INT13H、IO端口直接编程读取IDE、SATA硬盘的参数和TC语言程序[e-mail]2015.4一、背景华硕笔记本电脑A45VD，640GBSATA机械硬盘放在硬盘位，120GBSSDSATA硬盘放在光驱位。BIOS中设置SATA为AHCI方式（不是IDE兼容方式）。在WIN7看，SATA控制器是Intel7Series/C216ChipsetFamilySATAAHCIController，硬件ID是VEN_8086&DEV_1E03&CC_010601，位置在PCI总线0，设备31，功能2。640GB机械硬盘是在CHANNEL0（通道0，即安装在SATA控制器接口PORT0上）。120GBSSD硬盘是在通道2（即安装在SATA控制器接口PORT2上）。SSD设置成为启动盘。因为BIOS启动设置是SSD硬盘，故在DOS下，机械硬盘就排第2了，即磁盘号81H。以下均是对640GB机械硬盘进行分析。二、INT13H传统中断，AH=08H（1）读取驱动器参数AH＝08H入口：DL＝驱动器，00H~7FH：软盘；80H~0FFH：硬盘返回：CF＝1——操作失败，AH＝状态代码CF＝0成功BL＝01H—360K＝02H—1.2M＝03H—720K＝04H—1.44M＝05H？？＝06H2.88M＝10HATAPI可移动介质CH＝最大柱面号的低8位loweightbitsofmaximumcylindernumber（柱面号从0开始算）CL的位7-6＝最大柱面号的高2位hightwobitsofmaximumcylindernumberCL的位5-0＝最大扇区号maximumsectornumber（扇区号从1开始算）DH＝最大磁头号maximumheadnumber（磁头号从0开始算）DL＝驱动器数numberofdrivesES:DI＝磁盘驱动器参数表地址（只软驱）（2）注意：1.得到的数值是“编号”、不是“总个数”！“总个数”是numberof...“编号”是xxxnumber扇区号从1开始，故扇区数＝最大扇区号磁头号从0开始，故磁头数＝最大磁头号＋12.BIOS保留最后1个柱用于测试目的，这个柱不报告出来，而且柱面号从0开始，所以柱面总个数＝最大柱面号＋2！Thereisonetestcylinder,Itislastcylinderondrive,whichisalwaysreservedfortestpurposes,andthereforenotreportedbyBIOStobe.（这点说明在）这两点说明看似简单，但是是经过研究很久才知道的！！！（3）实测U盘软驱启动，98版DOS下DEBUG，INT13H，AH=08H,DL=81H硬盘：得到AX=0，BX=0，CH=FE（1022，即0～1022＋1柱号），CL=FF（63，即1～63扇号），DH=FE（254，即0～254头号），DL=2（即2个硬盘），ES:DI没有数据。即1024柱×255头×63扇＝16450560扇，合8.4G硬盘，总容量不一致。可以看出，除柱面个数外，磁头数、扇区数与后面DISKMAN一致。可以将柱面个数单独计算，柱面个数＝实际LBA总扇区数÷头数÷每道扇区数，DISKMAN就是这么做的。三、INT13H扩展中断，AH=48H（1）获取磁盘参数入口：AH=48HDL=驱动器号DS:SI=指向缓冲区的指针（即返回的数据会保存在这个缓冲区中）返回：失败：AH=错误号CF置位成功：AH=0CF=0缓冲区中偏移量：04H双字柱面总个数――注意：是“总个数”08H双字物理磁头总个数0CH双字物理每道扇区总个数10H4字扇区总个数18H字每扇区字节数（2）实测U盘软驱启动，98版DOS下DEBUG，INT13H扩展，AH=48H,DL=81H硬盘，得到：16383柱，16头，63扇，乘起来是16514064总扇区，即8.4G的硬盘，总容量不一致。总扇区数是1250263728扇区，OK，总扇区数与AIDA，DISKMAN检测是一致的。（3）分析“INT13H扩展”返回的是16头，而“INT13传统”返回的是255头！！“INT13H扩展”返回的直接就是硬盘的ATA参数，即与直接访问硬盘端口得到的参数是一样的！而“INT13传统”返回的数值是BIOS加工转换后的，与分区表中的格式相一致。ATA参数一般是16头最多了，而分区表中参数会是255头。也就是说，硬盘的ATA参数格式，与分区表参数格式是不一样的，所以造成了早期硬盘的一些容量限制问题。四、DISKMAN用USB软驱启动到DOS，运行DISKMAN（打开时提示分区不对，忽略之），显示是“第2硬盘”。DISKMAN得到的参数说明下：DISKMAN的CMOS参数CHS，12289柱面，255磁头，63扇区，是按照“传统INT13H”AH=08来得到的。其中，柱面数是反算的，去掉小数，转成16进制，因变量只有2字节，只能保存低2字节，即1250263728总扇÷255头÷63扇＝77825.32柱→0x13001，只能保存2字节，故是0x3001→12289柱。“总扇区数”1250263728，是按“INT13H扩展”得到的。五、分区表与“传统INT13H”兼容分区表中，主分区和扩展分区必须要从新柱面开始（扩展分区中的逻辑盘不用）。通过研究640GB机械硬盘上分区表中的分区起始LBA地址，看能不能被头、扇整除。发现分区是按255头、63扇来分的，而不是16头。即与“传统INT13H”兼容。即分区软件分区时，要以“传统INT13H”得到的参数（柱面数除外）去进行分区。六、BIOS是支持SATA硬盘读写的从前面可看出，BIOS是直接支持SATA硬盘的读写的，用“INT13H扩展”访问即可！！因为主板厂家自己知道是用什么型号的SATA控制器，知道如何去控制它，并且它还要读取硬盘的MBR进行启动，所以BIOS必须支持SATA硬盘读写。所以DOS下直接用INT13H即可读写SATA硬盘扇区，用GHOST软件克隆就不是问题了。那为什么XP安装时，需要加载SATA驱动？因为WINDOWS不使用INT13H去访问硬盘，而是自己要去底层访问SATA控制器，如果它不认识SATA控制器，就访问不了硬盘了。七、直接IO读取IDE硬盘（1）ATA控制器、IDE硬盘在电脑上，连接结构是这样的：CPU――数据总线、地址总线、控制总线――PCI控制器――PCI总线――ATA控制器∧∧｜硬盘线｜∨∨IDE接口硬盘硬盘IDE接口的数据线、控制线、地址线是分开的，IDE硬盘线有40芯之多，数据口直接挂在PCI的总线上，所以CPU可以直接访问到它。ATA控制器是把IO端口地址转换到IDE硬盘接口上，从而CPU可以IN、OUT这些IO端口，直接访问到硬盘！因此，IDE硬盘的IO端口是固定的，一组为命令寄存器组(TaskFileRegisters)，I/O的端口地址为1F0H～1F7H，其作用是传送命令与命令参数。另一组为控制/诊断寄存器(Control/DiagnosticRegisters)，I/O的端口地址为3F6H～3F7H，其作用是控制硬盘驱动器。可以直接用单片机直接控制IDE硬盘：单片机――40芯硬盘线――IDE硬盘这个比较容易就能实现，将IDE接口的数据线、控制线、地址线分别连线控制就可以，物理电气信号连接不复杂。注：ATA应是指协议标准，IDE应是指接口相关详细说明可参考《如何在MCS-51系统中使用IDE硬盘》、《IDE接口硬盘读写技术》、《基于单片机的IDE硬盘控制的研究与设计》等文章。（2）访问方法引用别人说的（有修改）：①向端口3F6H写入控制字节，建立相应的硬盘控制方式；②检验硬盘控制器和驱动器的状态(检测端口的第7和第6两位)，如果控制器空闲而且驱动器就绪，即可输入命令；③完整的输入7个字节长度的命令块，一次写入端口1F1H-1F7H，不论是否需要，端口1F1H-1F6H对应的6个字节的参数必须给出，端口1F7H的输出命令码为“0ECH”；④检测端口1F7H的第7和第3两位，如果控制器空闲且第3位置1，表示操作结束，即可读取结果；⑤通过端口1F0H读取数据，读取256个WORD到缓冲区，注意这里的数据是WORD16位（2字节）的；⑥再次读取端口1F7H，判断第0位是否为0，如果为0，表示命令成功，否则表示命令失败；读出的256字节信息的主要内容如下：偏移量内容长度(字节)00－01H2字节02H－03H柱面总个数2字节04-05H2字节06H－07H磁头总个数2字节08H－09H每磁道所含的字节数2字节0AH-0BH每扇区所含的字节数2字节0CH-0DH每磁道所含的扇区个数2字节0EH－13H6字节14H－27H产品的序列号20字节28H－29H2字节2AH-2BH硬盘缓冲区容量2字节2CH-2DHECC校验码的长度2字节2EH－35H硬件软体版本号8字节36H－5DH硬盘型号40字节（3）程序引用别人的（有修改），wxlhd1.c：#includestdio.h#includebios.h#includestdlib.h#includeconio.h#includedos.h#defineBASEADDR1F00x1F0#defineBASEADDR3F60x3F6voidhdinfor2(){unsignedinti,j;unsignedcharp;j=0;p=0;while(p!=0x40)/*必须RDY，并且不忙。读1f7H状态寄存器01000000bit6＝1表示RDY*/{j++;if(j=255){printf(error1!NOTRDY&NOTBSY.ERRREG=%02X,inportb(BASEADDR1F0+1));exit(0);}p=inportb(BASEADDR1F0+7);printf(%02X,p);p&=0xc0;/*11000000bit6＝1表示RDY，BIT7=1是忙*/}printf(ok1\n);outportb(BASEADDR3F6,0);/*写3F6H设备控制寄存器00000000BIT1中断允许BIT2非复位*/for(i=0;i5;i++)outportb(BASEADDR1F0+1+i,0);/*写1F1H~1F5H*/outportb(BASEADDR1F0+6,0xa0);/*驱动器/磁头寄存器10100000BIT6=0非LBA方式*/outportb(BASEADDR1F0+7,0xec);/*写命令寄存器*/j=0;p=0;while(p!=0x8)/*必须有中断请求产生，并且不忙*/{j++;if(j=255){printf(error2!NOTRDY&NOTIRQ.ERRREG=%02X,inportb(BASEADDR1F0+1));exit(0);}p=inportb(BASEADDR1F0+7);printf(%02X,p);p&=0x88;/*10001000BIT3＝1是有中断请求，BIT7=1是忙*/}printf(ok2\n);/*读1F0H数据寄存器*/p=0;for(i=0;i256;i++){j=inport(BASEADDR1F0);/*应该要一次读出2字节，而不是1字节！所以用inport。硬盘中就是高字节在后，inport读出来就是高字节放在高字节上。比如硬盘中是1122，inport读出来就是0x2211*/printf(%02X%02X,(unsignedchar)j,(unsignedchar)(j8));p++;if(p=8){/*printf(\n);*/p=0;}}return;}voidmain(){hdinfor2();}（4）DOS下运行在DOS下运行，肯定