使用ESP8266從NTP服務(wù)器獲取時(shí)間并在OLED顯示器上顯示

RTC 或實(shí)時(shí)時(shí)鐘是電子和嵌入式設(shè)備中最常用的模塊，用于跟蹤時(shí)間。但是 RTC 的問(wèn)題是計(jì)算機(jī)中的微芯片不是那么準(zhǔn)確，它們只能提供本地設(shè)備的時(shí)間。另一方面，使用互聯(lián)網(wǎng)從 NTP 服務(wù)器獲取時(shí)間是獲取時(shí)間的更好解決方案，因?yàn)樗鼫?zhǔn)確并且可以提供世界上任何地理區(qū)域的時(shí)間。我們只需要一個(gè) Wi-Fi 模塊并訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)即可通過(guò)使用 NTP 服務(wù)器獲取世界上任何位置的時(shí)間。在本教程中，我們將使用 ESP8266 NodeMCU 從 NTP 服務(wù)器獲取當(dāng)前時(shí)間和日期，并將其顯示在 OLED 顯示屏上。

網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議 （NTP）

NTP 是用于在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間同步時(shí)鐘的最古老的網(wǎng)絡(luò) Internet 協(xié)議 （IP） 之一。它由特拉華大學(xué)的 David L. Mills 于 1981 年設(shè)計(jì)。該協(xié)議可用于在幾毫秒內(nèi)將許多網(wǎng)絡(luò)與協(xié)調(diào)世界時(shí) （UTC）同步。UTC 是世界調(diào)節(jié)時(shí)鐘和時(shí)間的主要時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。UTC 不會(huì)因不同的地理位置而改變和變化。NTP 使用 UTC 作為時(shí)間參考，并通過(guò) Internet 提供準(zhǔn)確和同步的時(shí)間。

NTP 工作在分層的客戶端-服務(wù)器模型上。頂級(jí)型號(hào)具有稱為“stratum0”的參考時(shí)鐘，如原子鐘、無(wú)線電波、GPS、GSM，可從衛(wèi)星接收時(shí)間。從stratum0接收時(shí)間的服務(wù)器稱為“stratum1”，從stratum1接收時(shí)間的服務(wù)器稱為“stratum2”，依此類(lèi)推。這種情況繼續(xù)下去，時(shí)間的準(zhǔn)確性在每個(gè)階段之后都在下降。NTP 自動(dòng)選擇幾個(gè)可用時(shí)間源中最好的一個(gè)進(jìn)行同步，這使其具有容錯(cuò)能力。

所以在這個(gè)項(xiàng)目中，我們使用 ESP8266 NodeMCU 從 NTP 服務(wù)器獲取時(shí)間并將其顯示在 OLED 顯示器上。

ESP8266 可以使用互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn) NTP 服務(wù)器以獲取準(zhǔn)確的時(shí)間。這里 NTP 工作在客戶端-服務(wù)器模式，ESP8266 作為客戶端設(shè)備使用 UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）與NTP 服務(wù)器連接?？蛻舳讼?NTP 服務(wù)器發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求包，然后 NTP 發(fā)送一個(gè)時(shí)間戳包，其中包含準(zhǔn)確度、時(shí)區(qū)、UNIX 時(shí)間戳等信息。然后客戶端將日期和時(shí)間詳細(xì)信息分離出來(lái)，可以根據(jù)需要在應(yīng)用程序中進(jìn)一步使用。

所需組件

單色 7 針 SSD1306 0.96” OLED 顯示屏

ESP8266 NodeMCU

微型 USB 數(shù)據(jù)線

面包板

公對(duì)公跳線

電路圖和連接

這款 7 針 OLED 顯示器使用 SPI 協(xié)議與 ESP8266 模塊通信，下面是連接 OLED SPI 針與 NodeMCU 以顯示互聯(lián)網(wǎng)時(shí)間的電路圖和連接表。

代碼說(shuō)明

首先，我們必須將 NTP 庫(kù)下載并安裝到 ESP8266 中。有許多可用于 NTP 客戶端的庫(kù)。您可以從 Arduino IDE 安裝其中的任何一個(gè)。在本教程中，我安裝了Taranais 的 NTPClient 庫(kù)，因?yàn)樗子谑褂貌⑶揖哂袕?NTP 服務(wù)器獲取日期和時(shí)間的功能。

要安裝 NTP 庫(kù)，首先使用上面的鏈接下載庫(kù)，然后使用 Arduino IDE 安裝它。要安裝它，請(qǐng)轉(zhuǎn)到Sketch 》 Include Library 》 Add .ZIP Library，然后通過(guò)轉(zhuǎn)到您下載 zip 文件夾的位置打開(kāi) Zip 文件夾并重新啟動(dòng) Arduino IDE。

NTPClient 庫(kù)附帶示例。打開(kāi) Arduino IDE 并轉(zhuǎn)到示例 》 NTPClient 》 高級(jí)。此草圖中給出的代碼在串行監(jiān)視器上顯示來(lái)自 NTP 服務(wù)器的時(shí)間。我們將使用此草圖在 OLED 顯示屏上顯示當(dāng)前時(shí)間和日期。

本教程末尾提供了完整的代碼，這里我解釋了代碼的幾個(gè)重要部分。

ESP8266WiFi 庫(kù)提供 ESP8266 特定的 Wi-Fi 例程以連接到網(wǎng)絡(luò)。WiFiUDP.h處理發(fā)送和接收 UDP 包。由于我們使用 SPI 協(xié)議將 OLED 與 NodeMCU 連接，因此我們將導(dǎo)入“SPI.h”庫(kù)。而“Adafruit_GFX.h”和“Adafruit_SSD1306.h”用于OLED顯示。

#include  
#include  // 提供我們調(diào)用的 ESP8266 特定 Wi-Fi 例程以連接到網(wǎng)絡(luò)
#include  // 處理 UDP 包的發(fā)送和接收
#include  // 用于將 OLED 與 NodeMCU 連接的 SPI 
#include  
#include 

我們的 OLED 尺寸為 128x64，因此我們將屏幕寬度和高度分別設(shè)置為 128 和 64。因此，為連接到 NodeMCU 的 OLED 引腳定義變量以進(jìn)行 SPI 通信。

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED 顯示寬度，以像素為單位
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED 顯示高度，以像素為單位

// 使用軟件 SPI 連接 SSD1306 顯示器的聲明（默認(rèn)情況）：
#define OLED_MOSI D7 
#define OLED_CLK D5 
#define OLED_DC D2 
#define OLED_CS D8 
#define OLED_RESET D3

Adafruit_SSD1306 顯示器（SCREEN_WIDTH、SCREEN_HEIGHT、OLED_MOSI、OLED_CLK、OLED_DC、OLED_RESET、OLED_CS）；

在下面的代碼行中，將“your_ssid”和“your_password”替換為您的 Wi-Fi SSID 和密碼。

const char *ssid = "your_ssid"; 
const char *password = "your_password";

通過(guò)向WiFi.begin函數(shù)提供 SSID 和密碼來(lái)設(shè)置 WI-Fi 連接。ESP8266 的連接需要一些時(shí)間才能連接到 NodeMCU，所以我們必須等到它連接上。

WiFi.begin(ssid, 密碼); 
  而（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）{
    延遲（500）；
    Serial.print("."); 
  }

要請(qǐng)求日期和時(shí)間，請(qǐng)使用 NTP 服務(wù)器的地址初始化時(shí)間客戶端。為了獲得更好的準(zhǔn)確性，請(qǐng)選擇靠近您的地理區(qū)域的 NTP 服務(wù)器的地址。在這里，我們使用“ pool.ntp.org ”，它提供來(lái)自世界各地的服務(wù)器。如果您想從亞洲選擇服務(wù)器，您可以使用“ asia.pool.ntp.org ”。timeClient還采用您的時(shí)區(qū)的 UTC 時(shí)間偏移量（以毫秒為單位）。例如，印度的 UTC 偏移量為 +5:30，因此我們以毫秒為單位轉(zhuǎn)換此偏移量，等于 5*60*60+30*60 = 19800。

WiFiUDP ntpUDP；

NTPClient timeClient(ntpUDP, "pool.ntp.org", 19800,60000);

SSD1306_SWITCHCAPVCC在內(nèi)部產(chǎn)生 3.3V 電壓來(lái)初始化顯示。當(dāng) OLED 啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)顯示“WELCOME TO CIRCUIT DIGEST”，文字大小為 2，顏色為藍(lán)色，持續(xù) 3 秒。

if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC)) 
  { 
    Serial.println(F("SSD1306 分配失敗")); 
    為了（;;）; // 不要繼續(xù)，永遠(yuǎn)循環(huán)
  } 
  display.clearDisplay(); 
  display.setTextSize(2); // 繪制 2X 比例的文本
  display.setTextColor(BLUE); 
  display.setCursor(5, 2); 
  display.println("歡迎來(lái)到"); 
  display.println("電路"); 
  display.println("摘要"); 
  顯示.顯示（）；
  延遲（3000）；

NTP 客戶端使用begin()函數(shù)初始化，以從 NTP 服務(wù)器設(shè)置日期和時(shí)間。

timeClient.begin();

Update()函數(shù)用于在我們向 NTP 服務(wù)器請(qǐng)求時(shí)接收日期和時(shí)間。

timeClient.update();

波特率設(shè)置為 115200 以在串行監(jiān)視器上打印時(shí)間。

序列號(hào).開(kāi)始（115200）；
Serial.println(timeClient.getFormattedTime());

getHours()、getMinutes()、getSeconds()、getDay是庫(kù)函數(shù)，并從 NTP 服務(wù)器提供當(dāng)前的小時(shí)、分鐘、秒和天。下面的代碼用于區(qū)分 AM 和 PM 之間的時(shí)間。如果我們使用getHours()獲得的小時(shí)數(shù)大于 12，那么我們將該時(shí)間設(shè)置為 PM，否則設(shè)置為 AM。

int hh = timeClient.getHours(); 
int mm = timeClient.getMinutes(); 
int ss = timeClient.getSeconds(); 
int day = timeClient.getDay();

如果（hh>12）
  { 
    hh=hh-12; 
    顯示.打印（hh）；
    display.print(":"); 
    顯示.打印（毫米）；
    display.print(":"); 
    顯示.打?。╯s）；
    display.println("PM"); 
  }
  其他
  { 
    display.print(hh); 
    display.print(":"); 
    顯示.打印（毫米）；
    display.print(":"); 
    顯示.打?。╯s）；
    display.println("AM");  
  } 
  int day = timeClient.getDay(); 
  display.println("'"+arr_days[天]+"'");

getFormattedDate()用于從 NTP 服務(wù)器獲取“yyyy-mm-dd”格式的日期。此函數(shù)以“yyyy-mm-dd T hh:mm:ss格式給出日期和時(shí)間。但是我們只需要日期，因此我們必須將這個(gè)以date_time格式存儲(chǔ)的字符串拆分為由substring()函數(shù)完成的“T”，然后將日期存儲(chǔ)在“date”變量中。

date_time = timeClient.getFormattedDate(); 
  int index_date = date_time.indexOf("T"); 
  字符串日期 = date_time.substring(0, index_date); 
  序列號(hào).println(日期); 
  display.println(日期); 
  顯示.顯示（）；     

這就是OLED 互聯(lián)網(wǎng)時(shí)鐘最終的樣子：

#include

#include // 提供我們調(diào)用的 ESP8266 特定 Wi-Fi 例程以連接到網(wǎng)絡(luò)

#include // 處理 UDP 包的發(fā)送和接收

#include // 用于將 OLED 與 NodeMCU 連接的 SPI

#include

#include


#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED 顯示寬度，以像素為單位

#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED 顯示高度，以像素為單位

// 使用軟件 SPI 連接的 SSD1306 顯示器的聲明（默認(rèn)情況）：

#define OLED_MOSI D7

#define OLED_CLK D5

#define OLED_DC D2

#define OLED_CS D8

#define OLED_RESET D3

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT,OLED_MOSI, OLED_CLK, OLED_DC, OLED_RESET, OLED_CS);


const char *ssid = "CircuitLoop";

const char *password = "circuitdigest101";


WiFiUDP ntpUDP；

NTPClient timeClient(ntpUDP, "pool.ntp.org", 19800,60000);

字符串 arr_days[]={"星期日","星期一","星期二","星期三","星期四","星期五","星期六"};

字符串日期時(shí)間；

// 您可以指定時(shí)間服務(wù)器池和偏移量（以秒為單位，

// 稍后可以使用 setTimeOffset() 更改）。另外，您可以指定

// 更新間隔（以毫秒為單位，可以使用 setUpdateInterval() 更改）。




無(wú)效設(shè)置（）{

Serial.begin（115200）；

WiFi.begin(ssid, 密碼);


而（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）{

延遲（500）；

Serial.print(".");

}


if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC))

{

Serial.println(F("SSD1306 分配失敗"));

為了（;;）; // 不要繼續(xù)，永遠(yuǎn)循環(huán)

}

display.clearDisplay();

display.setTextSize(2); // 繪制 2X 比例的文本

display.setTextColor(WHITE);

display.setCursor(5, 2);

display.println("歡迎來(lái)到");

display.println("電路");

display.println("摘要");

顯示.顯示（）；

延遲（3000）；

timeClient.begin();

}


無(wú)效循環(huán)（）{

timeClient.update（）；



display.clearDisplay();



Serial.println(timeClient.getFormattedTime());



display.setTextSize(2); // 繪制 2X 比例的文本

display.setTextColor(BLUE);

display.setCursor(0, 2);

int hh = timeClient.getHours();

int mm = timeClient.getMinutes();

int ss = timeClient.getSeconds();



如果（hh>12）

{

hh=hh-12;

顯示.打印（hh）；

display.print(":");

顯示.打?。ê撩祝?br />
display.print(":");

顯示.打?。╯s）；

display.println("PM");

}

其他

{

display.print(hh);

display.print(":");

顯示.打?。ê撩祝?br />
display.print(":");

顯示.打?。╯s）；

display.println("AM");

}


int day = timeClient.getDay();

display.println("'"+arr_days[天]+"'");



date_time = timeClient.getFormattedDate();

int index_date = date_time.indexOf("T");

字符串日期 = date_time.substring(0, index_date);

序列號(hào).println(日期);

display.println(日期);

顯示.顯示（）；// 顯示初始文本

}