用Visual C++制作微秒级精度定时器

简介: 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。

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:

用Visual C++制作微秒级精度定时器

    图一、实现微秒级的精确定时器

    一、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。Visaul 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1ms和2s时钟间隔,以ms为单位 ;
# define TWO_SECOND 2000
# define TIMER_ACCURACY 1 //定义时钟分辨率,以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,
DWORD dwl,DWORD dw2)
{
 // 定义计数器
 static int ms = 0;
 CCureApp *app = (CCureApp *)dwUser;
 // 取得系统时间,以ms为单位
 DWORD osBinaryTime = GetTickCount();
 //输出计数器值和当前系统时间
 app->fout<<++ms<<":1ms:"
}
// 加装1ms定时器
void CCureApp::StartOneMilliSecondTimer()
{
 if((TimerID_1ms = timeSetEvent(wTimerRes_1ms, wAccuracy,
  (LPTIMECALBACK) OneMil liSecondProc, // 回调函数;
  (DWORD)this, // 用户传送到回调函数的数据;
  TIME_PERIODIC)) == 0)//周期调用定时处理函数;
 {
  AfxMessageBox("不能进行定时!", MB_OK | MB_ICONASTERISK);
 }
 else
  fout << "16ms 计 时:" << endl; //不等于0表明加装成功,返回此定时器的句柄;
}

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