多媒體定時(shí)器

速度參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的軟件實(shí)現(xiàn)1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的要求及軟件平臺(tái)----數(shù)據(jù)采集一般是通過軟件或硬件的定時(shí)中斷通過A/D來讀取外界傳感器的數(shù)據(jù)。因此實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的首要的基本要求是定時(shí)準(zhǔn)確，即采樣間隔具有較好的一致性。----實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)過去一般是在DOS操作系統(tǒng)下應(yīng)用匯編語言開發(fā)的。Windows操作系統(tǒng)的普及應(yīng)用，尤其是可視化開發(fā)軟件VisualC++的出現(xiàn)，為軟件開發(fā)提供了強(qiáng)大的圖形界面功能，使得開發(fā)出來的應(yīng)用程序具有良好的人機(jī)交互功能。匯編語言的特點(diǎn)是難調(diào)試，而高級(jí)語言具有良好的可讀性及方便的調(diào)試手段。----本文采用美國微軟公司推出的VisualC++為軟件開發(fā)工具，采樣間隔采用多媒體定時(shí)器進(jìn)行精確定時(shí)，并采用VisualC++提供的端口操作的操作臺(tái)函數(shù)進(jìn)行硬件I/O編程。2多媒體定時(shí)器和硬件接口函數(shù)----VisualC++提供了兩種定時(shí)器。一般常用的是系統(tǒng)計(jì)時(shí)器，它使用函數(shù)SetTimer進(jìn)行初始化，應(yīng)用程序響應(yīng)SetTimer函數(shù)發(fā)送來的消息WM_TIMER。這個(gè)定時(shí)器是IBMPC硬件和ROMBIOS構(gòu)造的定時(shí)器邏輯的一個(gè)相當(dāng)簡單的擴(kuò)展。PC的ROM初始化Intel8259定時(shí)器芯片來產(chǎn)生硬件中斷08H。這個(gè)中斷有時(shí)稱為"定時(shí)器滴答"中斷。中斷08H每隔54.925毫秒產(chǎn)生一次，或大約每秒18.2次。BIOS使用中斷08H更新存于BIOS數(shù)據(jù)區(qū)的"時(shí)間"值。因此，這個(gè)定時(shí)器在Windows中的最大缺點(diǎn)是計(jì)時(shí)器的最大分辨率是55毫秒，也就是說應(yīng)用程序每秒只能接收到18個(gè)消息。此外，這個(gè)計(jì)時(shí)器消息的優(yōu)先權(quán)太低，只有在所有的消息（除了消息WM_PAINT）被處理后才能被處理。因此函數(shù)SetTimer只能用于一般的定時(shí)，如扉屏顯示時(shí)間定時(shí)等，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的要求。本文重點(diǎn)介紹的是多媒體定時(shí)器（MultimediaTimer）。它使用自己單獨(dú)的線程（Thread），來調(diào)用一個(gè)自己的回調(diào)函數(shù)（CallbackFunction）。它的優(yōu)先級(jí)很高，它每隔一定時(shí)間就發(fā)送一個(gè)消息而不管其它消息是否執(zhí)行完。此外，對(duì)于現(xiàn)在的IntelCPU來說，它的最小定時(shí)精度通常都可以達(dá)到1毫秒，足夠滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的定時(shí)精度。第4節(jié)將詳細(xì)闡明VisualC++5.0中多媒體定時(shí)器使用的詳細(xì)過程。----VisualC++5.0作為C++的可視化編程工具，具有C語言對(duì)硬件操作的能力。它提供了大量的操作臺(tái)函數(shù)（可參閱VisualC++提供的幫助）。例如：從端口地址讀取數(shù)據(jù)的函數(shù)_inp（讀字節(jié)），—inpw（讀字），—inpd（讀雙字）和向端口寫操作字和賦初值的函數(shù)_outp（寫字節(jié)），_outpw（寫字），_outpd（寫雙字）。_inp,_inpw,_inpd三個(gè)函數(shù)的參數(shù)均為地址變量，返回的是該地址口讀取的數(shù)據(jù)。_outp,_outpw,_outpd三個(gè)函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是地址，第二個(gè)參數(shù)是須寫入地址的數(shù)據(jù)。----讀端口地址的三個(gè)函數(shù)原型分別是：int_inp（unsignedshortport）;unsignedshort_inpw（unsignedshortport）;unsignedlong_inpd（unsignedshortport）;向端口地址寫數(shù)據(jù)或命令字的三個(gè)函數(shù)原型分別如下：int_outp(unsignedshortport,intdatabyte);unsignedshort_outpw(unsignedshortport,unsignedshortdataword);unsignedlong_outpd(unsignedshortport,unsignedlongdataword);——舉例來說，對(duì)端口地址0xAddress寫入字節(jié)數(shù)據(jù)0xDataM_outp(0xAddress,0xData)，而若從該地址讀取字節(jié)數(shù)據(jù)，則用_inp(0xAddress)。第5節(jié)將以一實(shí)例介紹硬件操作的全過程。3VisualC++多媒體定時(shí)器的編程實(shí)現(xiàn)----3.1設(shè)定Windows95多媒體定時(shí)器[1][2]----多媒體定時(shí)器可直接用ComponentGallery在項(xiàng)目中插入WindowsMultimedia組件，此時(shí)多媒體定時(shí)器所需的頭文件和庫將自動(dòng)插入工程的Stdafx.h中，或用手直接將以下語句添入Stdafx.h，即：#include//CG:ThefollowinglinewasaddedbytheWindowsMultimediacomponent.#pragmacomment(lib,"winmm.lib")----3.2多媒體定時(shí)器的應(yīng)用1)定義定時(shí)器參數(shù)#defineTEN_MILLI_SECOND200〃定時(shí)器間隔#defineTIMER_ACCURACY1//定時(shí)器精度UINTTimer_ID;//定時(shí)器句柄UINTwAccuracy;〃定時(shí)器精度參數(shù)2)通過多媒體定時(shí)器設(shè)備函數(shù)timeGetDeviceCaps獲得本微機(jī)的最大分辨率。TIMECAPStc;〃定時(shí)器分辨率的結(jié)構(gòu)If(timeGetDeviceCaps(&tc,sizeof(TIMECAPS))==TIMERR_NOERROR)(〃獲得本系統(tǒng)的最小定時(shí)器分辨率，所有應(yīng)用必須大于等于該分辨率wAccuracy=min(max(tc.wPeriodMin,TIMER_ACCURACY),tc.wPeriodMax);〃設(shè)定本應(yīng)用的所需的定時(shí)器分辨率，本例為微機(jī)的所允許的最大分辨率timeBeginPeriod(wAccuracy);}3)應(yīng)用多媒體定時(shí)器的timeSetEvent函數(shù)設(shè)定事件的觸發(fā)方式，它的函數(shù)原形是：MMRESULTtimeSetEvent(UINTuDelay,UINTuResolution,LPTIMECALLBACKlpTimeProc,DWORDdwUser,UINTfuEvent);uDelay用于設(shè)定事件觸發(fā)間隔；uResolution用于設(shè)定程序所需的最小分辨率;lpTimeProc調(diào)用回調(diào)函數(shù)；dwUser用戶提供的回調(diào)數(shù)據(jù)；fuEvent事件觸發(fā)方式，在VisualC++中有兩種方式：TIME_ONESHOT：事件僅觸發(fā)一次TIME_PERIODIC:每隔一定時(shí)間觸發(fā)一次TimeSetEvent函數(shù)返回定時(shí)器句柄，具體應(yīng)用是：Timer_ID=timeSetEvent(TEN_MILLI_SECOND,wAccuracy,(LPTIMECALLBACK)CatchMMTimer,(DWORD)hWnd,TIME_PERIODIC);4)聲明一個(gè)全局的回調(diào)(Callback)函數(shù)voidCALLBACKTwoHundredMilliSecondProc(UINTwTimerID,UINTnMsg,DWORDdwUser,DWORDdw1,DWORDdw2)，----在回調(diào)函數(shù)中調(diào)用事件觸發(fā)消息且在回調(diào)函數(shù)中語句盡量簡單，不要在回調(diào)函數(shù)內(nèi)做一些耗時(shí)的操作；----5)添加用戶消息CatchMMTimer函數(shù)，用來接收多媒體定時(shí)器的事件通知。其過程是首先在類的頭文件定義：#defineMYMSG_TIMERWM_USER+101，然后在類頭文件的AFX_MSG塊中說明消息處理函數(shù)：afx_msgLRESULTOnMymsgTimer(WPARAMwParam,LPARAMlParam);在類實(shí)現(xiàn)的消息映射塊中，使用ON_MESSAGE宏指令將消息映射到消息處理函數(shù)中：ON_MESSAGE(MYMSG_TIMER,OnMymsgTimer)。最后在相應(yīng)類中實(shí)現(xiàn)消息處理函數(shù)。關(guān)于用戶自定義消息具體可參考VisualC++s書籍。如：PostMessage((HWND)dwUser,MYMSG_TIMER,0,0);//PostMessage發(fā)送消息----6)定時(shí)器的任務(wù)完成后，要及時(shí)刪除，否則占用太多內(nèi)存，系統(tǒng)會(huì)越來越慢。刪除定時(shí)器分兩步，首先調(diào)用timeKillEvent函數(shù)刪除定時(shí)器句柄，然后用timeEndPeriod函數(shù)刪除定時(shí)器的分辨率。具體應(yīng)用如下：timeKillEvent(Timer_ID);——timeEndPeriod(wAccuracy);----本節(jié)所用所有函數(shù)的使用可參閱VisualC++提供的在線幫助。4VisualC++硬件I/O操作的編程實(shí)現(xiàn)----在對(duì)硬件的操作中，除了應(yīng)用本文2節(jié)中的函數(shù)外還必須在相關(guān)類的實(shí)現(xiàn)文件中添加操作臺(tái)的頭文件#include"conio.h"。本文以康拓研制的IPC5387計(jì)數(shù)板中的82C54計(jì)數(shù)器芯片u24的第一個(gè)計(jì)數(shù)器通道為例進(jìn)行較為系統(tǒng)的說明。該板有4片82C54芯片，具有12路16位計(jì)數(shù)。它直接插在PC總線插槽中。下面例中命令字的含義及讀寫操作順序可參考82C54的有關(guān)資料，其中所用的地址值可參考IPC5387計(jì)數(shù)板的說明書。----1)定義控制口地址變量和計(jì)數(shù)器0高低字節(jié)變量unsignedshortU24CtrlPort;unsignedinti1L,i1H;〃計(jì)數(shù)器0高低字節(jié)變量并在類的構(gòu)造函數(shù)中賦命令口地址值及初值usCtrlPort=0x163;i1L=0;i1H=0;----2)初始化82C54時(shí)，給本芯片的控制口地址賦操作命令字并賦初值Initialize82C54()(〃在本文中芯片的讀寫操作均為先讀低字節(jié)，再讀高字節(jié)_outp(usCtrlPort,0x30);//寫命令字_outp(0x160,0x00);//計(jì)數(shù)器0賦初值_outp(0x160,0x00);}----3)用—inp函數(shù)讀出各地址的值，讀數(shù)之前先鎖存計(jì)數(shù)值再讀數(shù)voidRead82C54Data()(〃鎖存82C54計(jì)數(shù)器的通道_outp(CtrlPort1,0x00);//鎖存82C54計(jì)數(shù)器0〃讀出計(jì)數(shù)值，先讀取低字節(jié)，再讀取高字節(jié)〃讀取82C54計(jì)數(shù)器0i1L=_inp(0x160);i1H=_inp(0x160);_outp(0x160,0x00);//計(jì)數(shù)器0重賦初值_outp(0x160,0x00);}5防滑器速度參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的編程實(shí)現(xiàn)----防滑器速度參數(shù)數(shù)據(jù)的采集過程如圖1所示。計(jì)數(shù)板(本文采用康拓公司的IPC5387，計(jì)數(shù)芯片是82C54)插在PC機(jī)主板的ISA插槽，車輛四軸的脈沖速度傳感器安裝在軸頭。并采用"飛讀"方式，計(jì)算機(jī)按一定的時(shí)間間隔讀取計(jì)數(shù)板內(nèi)的脈沖數(shù)，將脈沖數(shù)按公式(1)轉(zhuǎn)換為速度值。圖1防滑器速度參數(shù)采集過程----式中：：軸切線速度，：脈沖數(shù)，：采集周期。----根據(jù)4、5兩節(jié)所闡述的內(nèi)容，我們在VisualC++的工作臺(tái)上用New建立一個(gè)新的MFCAppWizard(exe)項(xiàng)目Project，確保建立一個(gè)單文檔程序并選擇中文字庫。在ResourceView資源Menu的IDR_MAINFRAME中添加一個(gè)彈出式菜單，在Caption中填入"數(shù)據(jù)采集"，然后在兩個(gè)菜單項(xiàng)的Caption中填入"開始"、"結(jié)束"并分別定義ID為ID_DATA_START和ID_DATA_STOP。用鼠標(biāo)右擊菜單，并在彈出的浮動(dòng)菜單上選擇ClassWizard進(jìn)入MFCClassWizard中的MessageMaps中定義消息處理函數(shù)，在ClassName中選擇文檔類，在ObjectIds中分別選擇ID_DATA_START和ID_DATA_STOP，在Messages中雙擊Command并接受缺省的函數(shù)名OnDataStart和OnDataStop。點(diǎn)擊EditCode按鈕，VC將光標(biāo)自動(dòng)定位到所定義的函數(shù)。----在文檔類的頭文件中定義一個(gè)全局回調(diào)函數(shù)和一些地址和數(shù)據(jù)變量，并按第4節(jié)的過程設(shè)置定時(shí)器參數(shù)，在OnDataStart()函數(shù)中啟動(dòng)多媒體定時(shí)器，完成對(duì)硬件的初始化。多媒體定時(shí)器每隔一定的時(shí)間間隔在回調(diào)函數(shù)中調(diào)用自定義的Read82C54Data函數(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)值的連續(xù)實(shí)時(shí)采集。OnDataStop()函數(shù)完成定時(shí)器的刪除工作。具體的實(shí)現(xiàn)按4、5節(jié)的編程過程操作。----所有操作完成后，通過編譯連接并生成執(zhí)行文件后，該程序?qū)从脩粼O(shè)定的時(shí)間間隔從計(jì)數(shù)器I/O端口讀取傳感器所采集的脈沖數(shù)數(shù)據(jù)。6結(jié)論----VisualC++實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要關(guān)鍵是保證定時(shí)器的定時(shí)精度和對(duì)數(shù)據(jù)采集卡等硬件I/O接口地址數(shù)據(jù)的讀寫操作。本文利用了VisualC++5.0的多媒體定時(shí)器和硬件操作函數(shù)大大提高了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集精度。本文的多媒體定時(shí)器的定時(shí)精度可達(dá)到1毫秒，可以滿足絕大部分實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的定時(shí)要求。ThisarticlewascontributedbySimonWood.Thissimpleclassencapsulatesthemultimediatimers.TousetheclassincludemmTimers.cppandmmTimers.hinyourproject.Linkwithwinmm.lib.TouseatimerderiveaclassfromCMMTimersandoverridemembertimerProc.timerProcwillbecalledwhenthetimergoesoff.Instantiateavariableofthenewclass.Theparametertotheconstructoristhetimerresolutioninms.TostartatimercallstartTimer.Thefirstparameterspecifiestheperiodofthetimerinms.Thesecondparameterspecifieswhetherthetimerisaoneshotorperiodictimer.TostopaperiodictimercallstopTimer.ThiscodewasdevelopedwithVisualC++5.0andhasbeentestedonNT4.0.Thesourcefollows:Theheaderfile,mmTimers.h#ifndefmultimedia_timers#definemultimedia_timers#includeclassCMMTimers(public:CMMTimers(UINTresolution);virtual~CMMTimers();UINTgetTimerRes()(returntimerRes;};boolstartTimer(UINTperiod,booloneShot);boolstopTimer();virtualvoidtimerProc()(};protected:UINTtimerRes;UINTtimerId;};#endifThesourcefile,mmTimers.cpp#include"StdAfx.h"#include"mmTimers.h"CMMTimers::CMMTimers(UINTresolution):timerRes(0),timerId(0)(TIMECAPStc;if(TIMERR_NOERROR==timeGetDevCaps(&tc,sizeof(TIMEC