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[翻译, CodeGuru] Visual C++实现微秒级精度定时器

2013年12月03日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2755字 ⁄ 字号 评论关闭

Visual C++实现微秒级精度定时器

在工业生产控制系统中,有许多需要定时完成的操作,如:定时显示当前时间,定时刷新屏幕上的进度条,上位机定时向下位机发送命令和传送数据等。特别是在对控制性能要求较高的控制系统和数据采集系统中,就更需要精确定时操作。众所周知,Windows是基于消息机制的系统,任何事件的执行都是通过发送和接收消息来完成的。这样就带来了一些问题,如一旦计算机的CPU被某个进程占用,或系统资源紧张时,发送到消息队列中的消息就暂时被挂起,得不到实时处理。因此,不能简单地通过Windows消息引发一个对定时要求严格的事件。另外,由于在Windows中已经封装了计算机底层硬件的访问,所以要想通过直接利用访问硬件来完成精确定时,也比较困难。在实际应用时,应针对具体定时精度的要求,采取与之相适应的定时方法。

本实例实现了一中微秒级的精确定时,程序的界面提供了两个"Edit"编辑框,其中一个编辑框输入用户理想的定时长度,另外一个编辑框返回实际的时间长度,经过大量的实验测试,一般情况下误差不超过5个微秒。程序的运行界面如图一所示:

1实现微秒级的精确定时器

1.       实现方法

Visual C++中提供了很多关于时间操作的函数,利用它们控制程序能够精确地完成定时和计时操作。Visual C++中的WM_TIMER消息映射能进行简单的时间控制。首先调用函数SetTimer()设置定时间隔(退出程序时别忘了调用和SetTimer()配对使用的KillTimer()函数),如SetTimer(0,200,NULL)即为设置200ms的时间间隔。然后在应用程序中增加定时响应函数OnTimer(),并在该函数中添加响应的处理语句,用来完成到达定时时间的操作。这种定时方法非常简单,但其定时功能如同Sleep()函数的延时功能一样,精度非常低,只可以用来实现诸如位图的动态显示等对定时精度要求不高的情况。

微软公司在其多媒体Windows中提供了精确定时器的底层API支持。利用多媒体定时器可以很精确地读出系统的当前时间,并且能在非常精确的时间间隔内完成一个事件、函数或过程的调用。利用多媒体定时器的基本功能,可以通过两种方法实现精确定时。

1.        使用timeGetTime()函数,该函数定时精度为ms级,返回从Windows启动开始所经过的时间。由于使用该函数是通过查询的方式进行定时控制的,所以,应该建立定时循环来进行定时事件的控制。

2.        使用timeSetEvent()函数,该函数原型如下:

MMRESULT timeSetEvent(UINT uDelay,

                      UINT uResolution,

                      LPTIMECALLBACK lpTimeProc,

                      DWORD dwUser,

                      UINT fuEvent);

该函数的参数说明如下:参数uDelay表示延迟时间;参数uResolution表示时间精度,在Windows中缺省值为1ms;lpTimeProc表示回调函数,为用户自定义函数,定时调用; 参数dwUser表示用户提供的回调数据;参数fuEvent为定时器的事件类型,TIME_ONESHOT表示执行一次;TIME_PERIODIC:周期性执行。具体应用时,可以通过调用timeSetEvent()函数,将需要周期性执行的任务定义在lpTimeProc回调函数中(如:定时采样、控制等),从而完成所需处理的事件。需要注意的是:任务处理的时间不能大于周期间隔时间。另外,在定时器使用完毕后,应及时调用timeKillEvent()将之释放。下面这段代码的主要功能是设置两个时钟定时器,一个间隔是1ms,一个间隔是2s。每执行一次,把当前系统时钟值输入文件"cure.out"中,以比较该定时器的精确度。

#define ONE_MILLI_SECOND 1 // 定义1ms2s时钟间隔, ms为单位 ;

#define TWO_SECOND 2000

#define TIMER_ACCURACY 1 // 定义时钟分辨率, ms为单位

UINT wTimerRes_1ms, wTimerRes_2s; // 定义时间间隔

UINT wAccuracy; // 定义分辨率

UINT TimerID_1ms, TimerID_2s; // 定义定时器句柄

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

CCureApp::CCureApp() : fout("cure.out", ios::out) // 打开输出文件"cure.out";

{

    // 给时间间隔变量赋值

    wTimerRes_1ms = ONE_MILLI_SECOND;

    wTimerRes_2s = TWO_SECOND;

    TIMECAPS tc;

    // 利用函数timeGetDevCaps取出系统分辨率的取值范围, 如果无错则继续;

    if(timeGetDevCaps(&tc,sizeof(TIMECAPS))==TIMERR_NOERROR)

    {

        wAccuracy = min(max(tc.wPeriodMin, //分辨率的值不能超出系统的取值范围

            TIMER_ACCURACY), tc.wPeriodMax);

        // 调用timeBeginPeriod函数设置定时器的分辨率

        timeBeginPeriod(wAccuracy);

        // 设置定时器

        InitializeTimer();

    }

}

CCureApp::~CCureApp()

{

    fout << "结束时钟" << endl; // 结束时钟

    timeKillEvent(TimerID_1ms); // 删除两个定时器

    timeKillEvent(TimerID_2s); // 删除设置的分辨率

    timeEndPeriod(wAccuracy);

}

void CCureApp::InitializeTimer()

{

    StartOneMilliSecondTimer();

    StartTwoSecondTimer();

}

// 1ms定时器的回调函数, 类似于中断处理程序, 一定要声明为全局PASCAL函数,

// 否则编译会有问题

void PASCAL OneMilliSecondProc(UINT wTimerID, UINT msg, DWORD dwUser,

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