[發明專利]Windows操作系統環境下可調速高精度定時器的實現方法

有效

• 申請號: 201611155005.7
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106802689B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 杜承烈;王延釗;陳進朝;蔣澤軍;彭寒
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F1/08
• 分類號: G06F1/08;G06F9/32;G06F9/54
• 代理公司: 44202 廣州三環專利商標代理有限公司
• 代理人: 郭永麗

本發明公開了一種Windows操作系統環境下可調速定時器的實現方法，包括：選APIC定時器，提供用戶態接口；用戶態接口封裝：將調速功能和時間相關函數接口封裝為動態鏈接庫，供Windows操作系統中的應用程序使用；應用程序加載動態鏈接庫，實現用戶態接口的調用；調用用戶態接口，將調整后的APIC定時器周期傳入內核；將調整后的APIC定時器周期賦值給初始計數寄存器，實現APIC定時器的周期調整。本發明完成對定時器時間間隔的動態調整，改變定時器時間間隔與真實系統時間跨度之間的比例關系，實現定時器的可調速功能，解決現有定時器速率單一的問題，滿足Windows程序在不同環境下的應用需求。

技術領域

本發明涉及Windows操作系統的中斷處理、高精度定時以及系統軟件開發技術領域。更具體地說，本發明涉及一種利用APIC(Advanced Programmable InterruptController)定時器在Windows操作系統環境下實現高精度可調速的定時器的方法。

背景技術

Windows操作系統為用戶提供了三類定時器：WM_TIMER消息定時器、多媒體時鐘定時器和高精度時鐘定時器。

1)WM_TIMER定時器：WM_TIMER定時器是Windows最基礎的定時器，通過SetTimer()進行創建和設定間隔，進而采用KillTimer()進行銷毀。WM_TIMER創建后將定時為指定線程發送WM_TIMER消息，并加入消息隊列等待處理。WM_TIMER定時器消息是一種低優先級消息，只有當沒有更高優先級的消息在線程消息隊列中時，WM_TIMER消息才會被投遞。同時WM_TIMER定時器精度很低，平均值大約在15ms左右,不具有高精度特性。

2)多媒體時鐘定時器：多媒體時鐘定時器可以為應用程序提供精度為毫秒的定時事件。使用timeSetEvent()函數注冊用回調函數，并可以通過調用timeKillEvent()函數關閉定時器。多媒體時鐘定時器最高能夠實現最高1ms精度定時，多媒體時鐘無法滿足高于1ms的定時需求。

3)高精度時鐘定時器：當系統中存在高精度性能計數器(High-ResolutionPerformance Counter)時，應用程序能夠采用QueryPerformanceCounter函數實現納秒級精度的定時。QueryPerformanceCounter內部采用循環制，監測CPU高精度性能計數器的變化，因此該定時器的使用會占用大量CPU資源。

此外，雖然Windows系統所提供的上述三類定時器能夠滿足特定定時精度的需要，但無法動態調整定時器時間間隔與真實系統時間跨度之間的比例關系，即沒有提供動態調整定時器速率的功能。

發明內容

本發明的一個目的是解決上述至少一個問題或缺陷，并提供后面將說明的至少一個優點。

本發明還有一個目的是提供一種Windows操作系統環境下可調速高精度定時器的實現方法，其通過Windows驅動的方式，利用APIC定時器設備，產生百微秒級的時鐘信號，實現了最高精度為100微秒的高精度定時器；通過在運行時修改APIC定時器中初始計數寄存器(initial count register)中的數值，完成對定時器時間間隔的動態調整，改變定時器時間間隔與真實系統時間跨度之間的比例關系，實現定時器的可調速功能，解決現有的Windows系統定時器不可調速的問題，解決系統定時器功能固定、速率單一的問題，滿足Windows程序在不同環境下的應用需求。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種Windows操作系統環境下可調速高精度定時器的實現方法，包括以下步驟：

步驟一、用戶態接口提供：選用APIC定時器，提供一組用戶態接口；

步驟二、用戶態接口封裝：將調速功能和時間相關函數接口封裝為動態鏈接庫，供Windows操作系統中的應用程序使用；