VC精確計時
在工業生產控制系統中，有許多需要定時完成的操作，如定時顯示當前時間，定時刷新屏幕上的進度條，上位 機定時向下位機發送命令和傳送數據等。特別是在對控制性能要求較高的實時控制系統和數據採集系統中，就更需要精確定時操作。
衆所周知，Windows 是基於消息機制的系統，任何事件的執行都是通過發送和接收消息來完成的。 這樣就帶來了一些問題，如一旦計算機的CPU被某個進程佔用，或系統資源緊張時，發送到消息隊列 中的消息就暫時被掛起，得不到實時處理。因此，不能簡單地通過Windows消息引發一個對定時要求 嚴格的事件。另外，由於在Windows中已經封裝了計算機底層硬件的訪問，所以，要想通過直接利用 訪問硬件來完成精確定時，也比較困難。所以在實際應用時，應針對具體定時精度的要求，採取相適 應的定時方法。
VC中提供了很多關於時間操作的函數，利用它們控制程序能夠精確地完成定時和計時操作。本文詳細介紹了 VC中基於Windows的精確定時的七種方式，如下圖所示：
圖一 圖像描述 
方式一：VC中的WM_TIMER消息映射能進行簡單的時間控制。首先調用函數SetTimer()設置定時 間隔，如SetTimer(0,200,NULL)即爲設置200ms的時間間隔。然後在應用程序中增加定時響應函數 OnTimer()，並在該函數中添加響應的處理語句，用來完成到達定時時間的操作。這種定時方法非常 簡單，可以實現一定的定時功能，但其定時功能如同Sleep()函數的延時功能一樣，精度非常低，最小 計時精度僅爲30ms，CPU佔用低，且定時器消息在多任務操作系統中的優先級很低，不能得到及時響 應，往往不能滿足實時控制環境下的應用。只可以用來實現諸如位圖的動態顯示等對定時精度要求不高的情況。如示例工程中的Timer1。
方式二：VC中使用sleep()函數實現延時，它的單位是ms，如延時2秒，用sleep(2000)。精度非常 低，最小計時精度僅爲30ms，用sleep函數的不利處在於延時期間不能處理其他的消息，如果時間太 長，就好象死機一樣，CPU佔用率非常高，只能用於要求不高的延時程序中。如示例工程中的Timer2。
方式三：利用COleDateTime類和COleDateTimeSpan類結合WINDOWS的消息處理過程來實現秒級延時。如示例工程中的Timer3和Timer3_1。以下是實現2秒的延時代碼：
COleDateTime start_time = COleDateTime::GetCurrentTime();
COleDateTimeSpan end_time= COleDateTime::GetCurrentTime()-start_time;
while(end_time.GetTotalSeconds()< 2) //實現延時2秒
{
MSG msg;
GetMessage(&msg,NULL,0,0);
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
//以上四行是實現在延時或定時期間能處理其他的消息，
//雖然這樣可以降低CPU的佔有率，
//但降低了延時或定時精度，實際應用中可以去掉。
end_time = COleDateTime::GetCurrentTime()-start_time;
}//這樣在延時的時候我們也能夠處理其他的消息。
方式四：在精度要求較高的情況下，VC中可以利用GetTickCount()函數，該函數的返回值是 DWORD型，表示以ms爲單位的計算機啓動後經歷的時間間隔。精度比WM_TIMER消息映射高，在較 短的定時中其計時誤差爲15ms，在較長的定時中其計時誤差較低，如果定時時間太長，就好象死機一樣，CPU佔用率非常高，只能用於要求不高的延時程序中。如示例工程中的Timer4和Timer4_1。下列代碼可以實現50ms的精確定時：
DWORD dwStart = GetTickCount();
DWORD dwEnd = dwStart;
do
{
dwEnd = GetTickCount()-dwStart;
}while(dwEnd <50);
爲使GetTickCount()函數在延時或定時期間能處理其他的消息，可以把代碼改爲：
DWORD dwStart = GetTickCount();
DWORD dwEnd = dwStart;
do
{
MSG msg;
GetMessage(&msg,NULL,0,0);
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
dwEnd = GetTickCount()-dwStart;
}while(dwEnd <50);
雖然這樣可以降低CPU的佔有率，並在延時或定時期間也能處理其他的消息，但降低了延時或定時精度。
方式五：與GetTickCount()函數類似的多媒體定時器函數DWORD timeGetTime(void)，該函數定時精 度爲ms級，返回從Windows啓動開始經過的毫秒數。微軟公司在其多媒體Windows中提供了精確定時器的底 層API持，利用多媒體定時器可以很精確地讀出系統的當前時間，並且能在非常精確的時間間隔內完成一 個事件、函數或過程的調用。不同之處在於調用DWORD timeGetTime(void) 函數之前必須將 Winmm.lib 和 Mmsystem.h 添加到工程中，否則在編譯時提示DWORD timeGetTime(void)函數未定義。由於使用該 函數是通過查詢的方式進行定時控制的，所以，應該建立定時循環來進行定時事件的控制。如示例工程中的Timer5和Timer5_1。
方式六：使用多媒體定時器timeSetEvent()函數，該函數定時精度爲ms級。利用該函數可以實現週期性的函數調用。如示例工程中的Timer6和Timer6_1。函數的原型如下：
MMRESULT timeSetEvent（ UINT uDelay,
UINT uResolution,
LPTIMECALLBACK lpTimeProc,
WORD dwUser,
UINT fuEvent ）
該函數設置一個定時回調事件，此事件可以是一個一次性事件或週期性事件。事件一旦被激活，便調用指定的回調函數， 成功後返回事件的標識符代碼，否則返回NULL。函數的參數說明如下：
uDelay：以毫秒指定事件的週期。
Uresolution：以毫秒指定延時的精度，數值越小定時器事件分辨率越高。缺省值爲1ms。
LpTimeProc：指向一個回調函數。
DwUser：存放用戶提供的回調數據。
FuEvent：指定定時器事件類型：
TIME_ONESHOT：uDelay毫秒後只產生一次事件
TIME_PERIODIC ：每隔uDelay毫秒週期性地產生事件。
具體應用時，可以通過調用timeSetEvent()函數，將需要週期性執行的任務定義在LpTimeProc回調函數 中(如：定時採樣、控制等)，從而完成所需處理的事件。需要注意的是，任務處理的時間不能大於週期間隔時間。另外，在定時器使用完畢後， 應及時調用timeKillEvent()將之釋放。
方式七：對於精確度要求更高的定時操作，則應該使用QueryPerformanceFrequency()和 QueryPerformanceCounter()函數。這兩個函數是VC提供的僅供Windows 95及其後續版本使用的精確時間函數，並要求計算機從硬件上支持精確定時器。如示例工程中的Timer7、Timer7_1、Timer7_2、Timer7_3。
QueryPerformanceFrequency()函數和QueryPerformanceCounter()函數的原型如下：
BOOL QueryPerformanceFrequency(LARGE_INTEGER ＊lpFrequency);
BOOL QueryPerformanceCounter(LARGE_INTEGER ＊lpCount);
數據類型ARGE_INTEGER既可以是一個8字節長的整型數，也可以是兩個4字節長的整型數的聯合結構， 其具體用法根據編譯器是否支持64位而定。該類型的定義如下：
typedef union _LARGE_INTEGER
{
struct
{
DWORD LowPart ;// 4字節整型數
LONG HighPart;// 4字節整型數
};
LONGLONG QuadPart ;// 8字節整型數
}LARGE_INTEGER ;
在進行定時之前，先調用QueryPerformanceFrequency()函數獲得機器內部定時器的時鐘頻率， 然後在需要嚴格定時的事件發生之前和發生之後分別調用QueryPerformanceCounter()函數，利用兩次獲得的計數之差及時鐘頻率，計算出事件經 歷的精確時間。下列代碼實現1ms的精確定時：
LARGE_INTEGER litmp;
LONGLONG QPart1,QPart2;
double dfMinus, dfFreq, dfTim;
QueryPerformanceFrequency(&litmp);
dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 獲得計數器的時鐘頻率
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart1 = litmp.QuadPart;// 獲得初始值
do
{
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart2 = litmp.QuadPart;//獲得中止值
dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);
dfTim = dfMinus / dfFreq;// 獲得對應的時間值，單位爲秒
}while(dfTim<0.001);
其定時誤差不超過1微秒，精度與CPU等機器配置有關。 下面的程序用來測試函數Sleep(100)的精確持續時間：
LARGE_INTEGER litmp;
LONGLONG QPart1,QPart2;
double dfMinus, dfFreq, dfTim;
QueryPerformanceFrequency(&litmp);
dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 獲得計數器的時鐘頻率
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart1 = litmp.QuadPart;// 獲得初始值
Sleep(100);
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart2 = litmp.QuadPart;//獲得中止值
dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);
dfTim = dfMinus / dfFreq;// 獲得對應的時間值，單位爲秒
由於Sleep()函數自身的誤差，上述程序每次執行的結果都會有微小誤差。下列代碼實現1微秒的精確定時：
LARGE_INTEGER litmp;
LONGLONG QPart1,QPart2;
double dfMinus, dfFreq, dfTim;
QueryPerformanceFrequency(&litmp);
dfFreq = (double)litmp.QuadPart;// 獲得計數器的時鐘頻率
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart1 = litmp.QuadPart;// 獲得初始值
do
{
QueryPerformanceCounter(&litmp);
QPart2 = litmp.QuadPart;//獲得中止值
dfMinus = (double)(QPart2-QPart1);
dfTim = dfMinus / dfFreq;// 獲得對應的時間值，單位爲秒
}while(dfTim<0.000001);
其定時誤差一般不超過0.5微秒，精度與CPU等機器配置有關。(完)
