Visual+C++实现微秒级精度定时器

1、VisualC+实现微秒级精度定时器I 如国 i 在工产控制系统中，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

2、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：图一、实现微秒级的精确定时器一、实现方法VisualC+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。VisaulC+中的 WM_TIME 辅息映射能进行简单的时间控制。首先调用函数 SetTimer()设置

3、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

4、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:MMRESULTtimeSetEvent(UINTuDelay,UINTuResolution,LPTIMECALLBACKIpTimeProjDWORDdwUserUINTfuEvent);该函数的参数说明如下：参数 uDelay 表示延迟时间；参数 uRe

5、solution 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。

6、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。# defineONE_MILLI_SECOND1/定义 1ms 和 2s 时钟间隔，以 ms 为单位；# defineTWO_SECOND2000#defineTIMER_ACCURACY1/定义时钟分辨率,以 ms 为单位UINTwTimerRes_1ms,wTimerRes_2s;/定义时间间隔UINTwAccuracy;/定义分辨率UINTTimerID_1ms,TimerID_2s;/定义定时器句柄/CCureApp:CCu

7、reApp():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;TIMECAPStc;/ 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_ACC

8、URACY),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fout+ms:1ms:)/加装 1ms 定时器voidCCureApp:StartOneMilliSecondTimer()(if(TimerID_1ms=timeSetEvent(wTimerRes_1ms,wAccuracy,(LPTIMECALBACK)OneMilliSecondProc,/回调函数；(DWORD)this,/

9、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);)elsefout16ms 计时:endl;/不等于 0 表明加装成功，返回此定时器的句柄;)在精度要求较高的情况下，如要求定时误差不大于 1ms 时，还可以利用 GetTickCount()函数返回自计算机启动后的时间，该函数的返回值是 DWORD1,表示以 ms 为单位的计算机启动后经历的时间间隔。通过两次调用 GetTickCount()函数，然后控制它们的差值来取得定时效果.下列的代码可以实现 50ms 的精确定

10、时，其误差是毫秒级的。/起始值和中止值DWORDdwStart,dwStop;dwStop=GetTickCount();while(TRUE)/上一次的中止值变成新的起始值dwStart=dwStop;/此处添加相应控制语句dodwStop=GetTickCount();while(dwStop50dwStart);用上述两种方式取得的定时效果虽然在许多场合已经满足实际的要求，但由于它们的精度只有毫秒级的，而且在要求定时时间间隔小时，实际定时误差大。对于精确度要求更高的定时操作，则应该使用QueryPerformanceFrequency()和 QueryPerformanceCounter

11、()函数。这两个函数是 VisualC+提供并且仅供 Windows95 及其后续版本使用，其精度与 CPU 的时钟频率有关，它们要求计算机从硬件上支持精确定时器。QueryPerformanceFrequency()函数和 QueryPerformanceCounter()函数的原型如下：BOOLQueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER*lpFrequency);BOOLQueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER*lpCount);上述两个函数的参数的数据类型 LARGE_INTEGE 既可以是一个 8 字节长的整型数，

12、也可以是两个 4字节长的整型数的联合结构，其具体用法根据编译器是否支持 64 位而定。该类型的定义如下：typedefunion_LARGE_INTEGERstructDWORDLowPart;/4 字节整型数LONGHighPart;/4 字节整型数;LONGQuadPart;/8 字节整型数LARGE_INTEGER;使用 QueryPerformanceFrequency()和 QueryPerformanceCounter()函数进行精确定时的步骤如下：1、首先调用 QueryPerformanceFrequency()函数取得高精度运行计数器的频率 f,单位是每秒多少次(n/s),此

13、数一般很大；2、在需要定时的代码的两端分别调用 QueryPerformanceCounter()以取得高精度运行计数器的数值 n1、n2,两次数值的差值通过 f 换算成时间间隔，t=(n2-n1)/f，当 t 大于或等于定时时间长度时，启动定时器；二、编程步骤1、启动 VisualC+6.0,生成一个基于对话框的应用程序，将程序命名为HightTimer；2、在对话框面板中添加控件，布局如图一所示，其中包含两个静态文本框，两个编辑框和两个按纽。上面和下面位置的编辑框的 ID 分别为 IDC_TESTSIDC_ACTUALEXIT按纽的 ID 为 IDOK,TEST按纽 ID 为 ID_TES

14、T;3、通过 ClassWizard 添加成员变量，两个编辑框控件分别对应为 DWORDm_dwTesUDWORDm_dwAct 另外添加TEST按纽的鼠标单击消息处理函数；4、添加代码，编译运行程序。三、程序代码/LARGE_INTEGERMySleep(LARGE_INTEGERInterval)/功能：执行实际的延时功能，Interval 参数为需要执行的延时与时间有关的数量，此函数返回执行后实际所用的时间有关的数量；LARGE_INTEGERprivious,current,Elapse;QueryPerformanceCounter(&privious);current=pr

15、ivious;while(current.QuadPart-privious.QuadPartInterval.QuadPart)QueryPerformanceCounter(&current);Elapse.QuadPart=current.QuadPart-privious.QuadPart;returnElapse;voidCHightTimerDlg:OnTest()/TODO:AddyourcontrolnotificationhandlercodehereUpdateData(TRUE);/取输入的测试时间值到与编辑框相关联的成员变量 m_dwTest 中；LARGE_I

16、NTEGERfrequence;/取高精度运行计数器的频率，若硬件不支持则返回 FALSEif(!QueryPerformanceFrequency(&frequence)MessageBox(Yourcomputerhardwaredoesntsupportthehigh-resolutionperformancecounter,NotSupport,MB_ICONEXCLAMATION|MB_OK);LARGE_INTEGERtest,ret;/通过频率换算微秒数到对应的数量(与 CPU 寸钟有关)，1 秒=1000000 微秒；test.QuadPart=frequence.QuadPart*m_dwTest/1000000;ret=MySleep(test);/调用此函数开