用Visual C++制作微秒级精度定时器

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：

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；
}