[zz]用VC编写基于Windows的精确定时程序

<p>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实时控制系统和数据采集系统中，就更需要精确定时操作。</p> <p>　<br />　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。<br />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<br />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<br />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<br />访问硬件来完成精确定时，也比较困难。所以在实际应用时，应针对具体定时精度的要求，采取相适 应的定时方法。</p> <p>　　VC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。本文详细介绍了 VC中基于Windows的精确定时的七种方式，如下图所示： </p> <p> <p align="left"><img>{<br>return bbimg(this)<br>}" style="WIDTH: 591px; HEIGHT: 406px" height="406" alt="" src="http://www.weste.net/Files/UpFiles/2004/11/25/2004112508563732197.gif" width="591" onload="<br>function onload(event) {<br>javascript:<br>    resizepic(this);<br>}<br>" border="0" /&gt;</p> <p> <p align="center">图一 图像描述</p> <p> <p align="left">   方式一：VC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<br />间隔，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<br />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<br />简单，可以实现一定的定时功能，但其定时功能如同Sleep()函数的延时功能一样，精度非常低，最小<br />计时精度仅为30ms，CPU占用低，且定时器消息在多任务操作系统中的优先级很低，不能得到及时响<br />应，往往不能满足实时控制环境下的应用。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。如示例工程中的Timer1。 </p> <p>　<br />　方式二：VC中使用sleep()函数实现延时，它的单位是ms，如延时2秒，用sleep(2000)。精度非常<br />低，最小计时精度仅为30ms，用sleep函数的不利处在于延时期间不能处理其他的消息，如果时间太<br />长，就好象死机一样，CPU占用率非常高，只能用于要求不高的延时程序中。如示例工程中的Timer2。</p> <p>　　方式三：利用COleDateTime类和COleDateTimeSpan类结合WINDOWS的消息处理过程来实现秒级延时。如示例工程中的Timer3和Timer3_1。以下是实现2秒的延时代码： <br /><font size="3"><br /></font></p> <p> <p align="left"> <table width="90%" align="center" bgcolor="#e6e4dd" border="1"> <tbody> <tr> <td>COleDateTime start_time = COleDateTime::GetCurrentTime();<br />COleDateTimeSpan end_time= COleDateTime::GetCurrentTime()-start_time;<br />while(end_time.GetTotalSeconds(){ <br />MSG msg;<br />GetMessage(&amp;msg,NULL,0,0);<br />TranslateMessage(&amp;msg); <br />DispatchMessage(&amp;msg);</p> <p>//以上四行是实现在延时或定时期间能处理其他的消息，<br />　　　　　　 //虽然这样可以降低CPU的占有率，<br />//但降低了延时或定时精度，实际应用中可以去掉。<br />end_time = COleDateTime::GetCurrentTime()-start_time;<br />}//这样在延时的时候我们也能够处理其他的消息。 </td> </tr> </tbody> </table> </p> <p> <p align="left">　　方式四：在精度要求较高的情况下，VC中可以利用GetTickCount()函数，该函数的返回值是<br />DWORD型，表示以ms为单位的计算机启动后经历的时间间隔。精度比WM_TIMER消息映射高，在较<br />短的定时中其计时误差为15ms，在较长的定时中其计时误差较低，如果定时时间太长，就好象死机一样，CPU占用率非常高，只能用于要求不高的延时程序<br />中。如示例工程中的Timer4和Timer4_1。下列代码可以实现50ms的精确定时：</p></p> <p> <p align="left"> <table width="90%" align="center" bgcolor="#e6e4dd" border="1"> <tbody> <tr> <td>DWORD dwStart = GetTickCount();<br />DWORD dwEnd = dwStart;<br />do<br />{<br />　dwEnd = GetTickCount()-dwStart;<br />}while(dwEnd </td> </tr> </tbody> </table> </p> <p> <p align="left">　　为使GetTickCount()函数在延时或定时期间能处理其他的消息，可以把代码改为：</p></p> <p> <p align="left"> <table width="90%" align="center" bgcolor="#e6e4dd" border="1"> <tbody> <tr> <td>DWORD dwStart = GetTickCount();<br />DWORD dwEnd = dwStart;<br />do<br />{<br />　MSG msg;<br />　GetMessage(&amp;msg,NULL,0,0);<br />　TranslateMessage(&amp;msg); <br />　DispatchMessage(&amp;msg);<br />　dwEnd = GetTickCount()-dwStart;<br />}while(dwEnd </tr> </tbody> </table> </p> <p> <p align="left">　　虽然这样可以降低CPU的占有率，并在延时或定时期间也能处理其他的消息，但降低了延时或定时精度。</p> <p>　<br />　方式五：与GetTickCount()函数类似的多媒体定时器函数DWORD timeGetTime(void)，该函数定时精<br />度为ms级，返回从Windows启动开始经过的毫秒数。微软公司在其多媒体Windows中提供了精确定时器的底<br />层API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<br />个事件、函数或过程的调用。不同之处在于调用DWORD timeGetTime(void) 函数之前必须将 Winmm.lib 和<br />Mmsystem.h 添加到工程中，否则在编译时提示DWORD timeGetTime(void)函数未定义。由于使用该<br />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。如示例工程中的Timer5和Timer5_1。<br />方式六：使用多媒体定时器timeSetEvent()函数，该函数定时精度为ms级。利用该函数可以实现周期性的函数调用。如示例工程中的Timer6和Timer6_1。函数的原型如下： <font size="3"></p> <p></font></p> <table width="90%" align="center" bgcolor="#e6e4dd" border="1"> <tbody> <tr> <td>MMRESULT timeSetEvent（ UINT uDelay, <br />UINT uResolution, <br />LPTIMECALLBACK lpTimeProc, <br />WORD dwUser, <br />UINT fuEvent ）</td> </tr> </tbody> </table> <p>　　该函数设置一个定时回调事件，此事件可以是一个一次性事件或周期性事件。事件一旦被激活，便调用指定的回调函数， 成功后返回事件的标识符代码，否则返回NULL。函数的参数说明如下：</p> <p>　　uDelay：以毫秒指定事件的周期。<br />　　Uresolution：以毫秒指定延时的精度，数值越小定时器事件分辨率越高。缺省值为1ms。<br />　　LpTimeProc：指向一个回调函数。<br />　　DwUser：存放用户提供的回调数据。<br />　　FuEvent：指定定时器事件类型：<br />　　TIME_ONESHOT：uDelay毫秒后只产生一次事件<br />　　TIME_PERIODIC ：每隔uDelay毫秒周期性地产生事件。 </p> <p>　<br />　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<br />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，<br />应及时调用timeKillEvent()将之释放。 </p> <p>　　方式七：对于精确度要求更高的定时操作，则应该使用<br />QueryPerformanceFrequency()和<br />QueryPerformanceCounter()函数。这两个函数是VC提供的仅供Windows<br />95及其后续版本使用的精确时间函数，并要求计算机从硬件上支持精确定时器。如示例工程中的Timer7、Timer7_1、Timer7_2、<br />Timer7_3。</p> <p>　　QueryPerformanceFrequency()函数和QueryPerformanceCounter()函数的原型如下：</p> <p> <table width="90%" align="center" bgcolor="#e6e4dd" border="1"> <tbody> <tr> <td>BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER ＊lpFrequency);<br />BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER ＊lpCount);</td> </tr> </tbody> </table> <p>　　数据类型ARGE_INTEGER既可以是一个8字节长的整型数，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：</p> <p> <table width="90%" align="center" bgcolor="#e6e4dd" border="1"> <tbody> <tr> <td>typedef union _LARGE_INTEGER<br />{<br />　struct<br />　{<br />　　DWORD LowPart ;// 4字节整型数<br />　　LONG HighPart;// 4字节整型数<br />　};<br />　LONGLONG QuadPart ;// 8字节整型数</p> <p>}LARGE_INTEGER ;</td> </tr> </tbody> </table> <p>　<br />　在进行定时之前，先调用QueryPerformanceFrequency()函数获得机器内部定时器的时钟频率，<br />然后在需要严格定时的事件发生之前和发生之后分别调用QueryPerformanceCounter()函数，利用两次获得的计数之差及时钟频率，计算<br />出事件经 历的精确时间。下列代码实现1ms的精确定时：</p> <p> <table width="90%" align="center" bgcolor="#e6e4dd" border="1"> <tbody> <tr> <td>LARGE_INTEGER litmp; <br />LONGLONG QPart1,QPart2;<br />double dfMinus, dfFreq, dfTim; <br />QueryPerformanceFrequency(&amp;litmp);<br />dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率<br />QueryPerformanceCounter(&amp;litmp);<br />QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值<br />do<br />{<br />　QueryPerformanceCounter(&amp;litmp);<br />　QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值<br />　dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);<br />　dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值，单位为秒<br />}while(dfTim</tr> </tbody> </table> <p>　　其定时误差不超过1微秒，精度与CPU等机器配置有关。 下面的程序用来测试函数Sleep(100)的精确持续时间：</p> <p> <table width="90%" align="center" bgcolor="#e6e4dd" border="1"> <tbody> <tr> <td>LARGE_INTEGER litmp; <br />LONGLONG QPart1,QPart2;<br />double dfMinus, dfFreq, dfTim; <br />QueryPerformanceFrequency(&amp;litmp);<br />dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率<br />QueryPerformanceCounter(&amp;litmp);<br />QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值<br />Sleep(100);<br />QueryPerformanceCounter(&amp;litmp);<br />QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值<br />dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);<br />dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值，单位为秒 </td> </tr> </tbody> </table> <p>　　由于Sleep()函数自身的误差，上述程序每次执行的结果都会有微小误差。下列代码实现1微秒的精确定时：</p> <p> <table width="90%" align="center" bgcolor="#e6e4dd" border="1"> <tbody> <tr> <td>LARGE_INTEGER litmp; <br />LONGLONG QPart1,QPart2;<br />double dfMinus, dfFreq, dfTim; <br />QueryPerformanceFrequency(&amp;litmp);<br />dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 获得计数器的时钟频率<br />QueryPerformanceCounter(&amp;litmp);<br />QPart1 = litmp.QuadPart;// 获得初始值<br />do<br />{<br />　QueryPerformanceCounter(&amp;litmp);<br />　QPart2 = litmp.QuadPart;//获得中止值<br />　dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);<br />　dfTim = dfMinus / dfFreq;// 获得对应的时间值，单位为秒<br />}while(dfTim</tr> </tbody> </table> <p>　　其定时误差一般不超过0.5微秒，精度与CPU等机器配置有关。<br /> <p align="left"></p> <p></p>