我怎样才能（合理地）精确地每 N 毫秒执行一个动作？

Question

我有一台机器，它使用 NTP 客户端来同步互联网时间，因此它的系统时钟应该相当准确。

我正在开发一个应用程序，它实时记录数据、处理数据然后传递它。我现在想做的是每 N 毫秒输出与系统时钟一致的数据。例如，如果我想做 20 毫秒的间隔，我的输出应该是这样的：

13:15:05:000
13:15:05:020
13:15:05:040
13:15:05:060

我已经看到了使用秒表类的建议，但它只测量时间跨度，而不是寻找特定的时间戳。执行此操作的代码在它自己的线程中运行，因此如果我需要执行一些相对阻塞的调用，那么这应该是一个问题。

任何关于如何合理地实现这一目标（接近或优于 1 毫秒的精度就很好）的建议将非常感激。

Answer 1

不知道它与 C++/CLR 的配合如何，但您可能想看看 多媒体计时器，
Windows 并不是真正的实时，但这已经是最接近的了

Answer 2

当您减少时间段时，您可以从 timeGetTime() 中获得非常准确的时间戳。您只需要一些工作即可将其返回值转换为时钟时间。此示例 C# 代码展示了该方法：

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

class Program {
    static void Main(string[] args) {
        timeBeginPeriod(1);
        uint tick0 = timeGetTime();
        var startDate = DateTime.Now;
        uint tick1 = tick0;
        for (int ix = 0; ix < 20; ++ix) {
            uint tick2 = 0;
            do {  // Burn 20 msec
                tick2 = timeGetTime();
            } while (tick2 - tick1 < 20);
            var currDate = startDate.Add(new TimeSpan((tick2 - tick0) * 10000));
            Console.WriteLine(currDate.ToString("HH:mm:ss:ffff"));
            tick1 = tick2;
        }
        timeEndPeriod(1);
        Console.ReadLine();
    }
    [DllImport("winmm.dll")]
    private static extern int timeBeginPeriod(int period);
    [DllImport("winmm.dll")]
    private static extern int timeEndPeriod(int period);
    [DllImport("winmm.dll")]
    private static extern uint timeGetTime();
}

再想一想，这只是测量。要定期执行某个操作，您必须使用 timeSetEvent()。只要使用 timeBeginPeriod()，就可以获得非常接近 1 毫秒的回调周期。一个好处是，当上一个回调因任何原因延迟时，它会自动进行补偿。

Answer 3

最好的选择是使用内联汇编并将这段代码编写为设备驱动程序。

这样：

• 您可以控制指令计数
• 您的应用程序将具有执行优先级

Answer 4

最终，您无法保证您想要什么，因为操作系统必须满足其他进程运行的请求，这意味着在您希望进程运行的同时，其他进程可能总是很忙。但是您可以使用 timeBeginPeriod 来改进问题，使您的流程更有可能及时切换到，并且可能巧妙地处理迭代之间的等待方式 - 例如。大部分时间（但不是全部时间）都在睡觉，然后在剩下的时间里使用忙循环。

Answer 5

尝试在两个线程中执行此操作。在一个线程中，使用类似 this 的内容循环查询高精度定时器。当您检测到与 20 毫秒边界对齐（或相当接近）的时间戳时，请将信号连同要使用的时间戳一起发送到日志输出线程。您的日志输出线程将简单地等待信号，然后获取传入的时间戳并输出所需的任何内容。将两个线程保持在单独的线程中将确保您的日志输出线程不会干扰计时器（这本质上是模拟硬件计时器中断，这就是我在嵌入式平台上执行此操作的方式）。

Answer 6

CreateWaitableTimer/SetWaitableTimer和高优先级线程应该精确到1ms左右。我不知道为什么示例输出中的毫秒字段有四位数字，最大值是 999（因为 1000 毫秒 = 1 秒）。

Answer 7

正如你所说，这不一定是完美的，有一些事情可以做。

据我所知，不存在与特定时间同步的计时器。因此，您必须计算下一次时间并安排该特定时间的计时器。如果你的定时器只有增量支持，那么很容易计算，但会增加更多错误，因为在计算增量的时间和定时器进入内核的时间之间，你很容易被踢出CPU。

正如已经指出的，Windows 不是实时操作系统。因此，您必须假设，即使您安排计时器在“:0010”停止，您的代码也可能直到该时间之后很久才执行（例如，“:0540”）。只要你妥善处理这些问题，一切都会“好”。

Answer 8

20ms 大约是 Windows 上一个时间片的长度。如果没有像 Intime 这样的 RT 插件，就没有办法在 Windows 中可靠地达到 1ms 的计时。在 Windows 中，我认为您的选择是 WaitForSingleObject、SleepEx 和繁忙循环。