ESP8266调用NTP服务器进行时间校准

一、背景知识

【1】什么是NTP服务器？

NTP是网络时间协议（Network Time Protocol，简称NTP），是一种用于同步计算机时间的协议。NTP服务器指的是提供NTP服务的计算机或设备。NTP服务器的主要功能是保证网络上的所有设备的时间同步，以确保各个设备相互之间的时间协调一致。NTP服务器通常连接到具有高度精确时间源的设备，例如：GPS接收器或原子钟，以确保提供准确如一的时间。网络上的计算机可以通过连接到NTP服务器来同步其时间，并确保它们在同一时刻进行操作。

目前有许多可以使用的NTP服务器，以下是一些常用的NTP服务器列表：

1. cn.ntp.org.cn
2. ntp.sjtu.edu.cn
3. ntp.linux.org.cn
4. time.nist.gov.cn
5. ntp.aliyun.com
6. ntp.api.bz
7. ntp1.aliyun.com
8. time1.cloud.tencent.com
9. pool.ntp.org.cn

【2】RTC实时时钟是什么？

RTC (Real-Time Clock)实时时钟，是指一种专门用于记忆日期、时间的计时芯片或模块。一般包括一个时钟芯片、一块石英晶体、一块温度补偿电路、电源管理电路等组成。RTC可以精确地记录日期和时间，即使是在断电等异常情况下，也能保持记录的时间长达数年。常常用于嵌入式系统、数据采集设备等领域，是一种至关重要的设备。在某些系统应用中，RTC也会成为其他设备的时钟源，如单片机或微控制器单位等。

RTC的时间精度通常为ppm 级别，即每百万分之一，能够满足大多数实时应用场景的要求。为了提高RTC的稳定度和精度，许多RTC都带有自动校正功能，可以自动从外部时钟源或NTP服务器中获取准确的时间，并进行校正。同时，许多RTC还会集成电源管理功能，支持低功耗模式以延长电池寿命。

二、ESP8266获取网络时间

要通过ESP8266联网并获取网络时间，需要执行以下步骤：

1. 在STM32F103ZET6上配置UART串口以与ESP8266进行通信。
2. 使用AT指令将ESP8266连接到Wi-Fi网络。可以使用以下指令：

AT+CWJAP="SSID","password"

其中，替换 "SSID" 为自己的Wi-Fi网络名称，"password" 是Wi-Fi密码。

1. 使用AT指令连接到NTP服务器并获取时间。您可以使用以下指令：

AT+CIPSNTPCFG=0,1,"pool.ntp.org"
AT+CIPSNTPTIME?

这将连接到ntp服务器并检索当前的UTC时间。

1. 将ESP8266返回的UTC时间转换为本地时间。您需要知道您所在的时区，并对UTC进行适当的调整。
2. 将本地时间设置为STM32F103ZET6上的RTC实时时钟。

下面是一个示例代码

#include 
#include "stm32f10x.h"
​
// UART配置
void uart_init() {
 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
​
  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
  USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;
  USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
  USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
  USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
  USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
  USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
  USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
​
  USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}
​
// 发送AT指令并等待响应
int send_at_command(char* command, char* response, uint32_t timeout) {
 // 发送命令
 USART_SendData(USART1, (uint8_t*)command, strlen(command));
 
 // 等待响应
 uint32_t start_time = HAL_GetTick();
 while ((HAL_GetTick() - start_time) < timeout) {
     if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET) {
       char c = USART_ReceiveData(USART1);
       
       // 检查是否收到了预期的响应
       if (strstr(response, c) != NULL) {
         return 0; // 成功
       }
     }
   }
   
   return -1; // 超时或没有收到预期的响应
 }
 ​
 // 连接ESP8266到Wi-Fi
 void connect_to_wifi() {
   char command[50];
   char response[100];
   
   // 设置Wi-Fi SSID和密码
   sprintf(command, "AT+CWJAP="%s","%s"rn", "YourSSID", "YourPassword");
   send_at_command(command, "OK", 5000);
 }
 ​
 // 连接到NTP服务器并获取时间
 int get_ntp_time(uint32_t* time) {
   char response[100];
   
   // 配置SNTP客户端
   send_at_command("AT+CIPSNTPCFG=0,1,"pool.ntp.org"rn", "OK", 5000);
   
   // 获取时间
   send_at_command("AT+CIPSNTPTIME?rn", response, 5000);
   
   // 解析响应并提取时间戳
   char* token = strtok(response, ",");
   uint32_t timestamp = atoi(token);
   *time = timestamp - 2208988800UL; // 转换为Unix时间戳
   
   return 0;
 }
 ​
 // 将时间设置到RTC
 void set_rtc_time(uint32_t time) {
   // 启用PWR和BKP外设时钟
   RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_PWR | RCC_APB1Periph_BKP, ENABLE);
   
   // 解锁备份寄存器区域
   PWR_BackupAccessCmd(ENABLE);
   
   // 配置RTC
   RCC_RTCCLKConfig(RCC_RTCCLKSource_HSE_Div128); // RTC时钟源为HSE/128
   RCC_RTCCLKCmd(ENABLE); // 启用RTC时钟
   
   RTC_InitTypeDef RTC_InitStructure;
   // 配置RTC时钟 
     RTC_InitStructure.RTC_HourFormat = RTC_HourFormat_24; RTC_InitStructure.RTC_AsynchPrediv = 127; 
     RTC_InitStructure.RTC_SynchPrediv = 255; 
     RTC_Init(&RTC_InitStructure);
 ​
 // 设置RTC时间 
     RTC_TimeTypeDef RTC_TimeStruct; 
     RTC_DateTypeDef RTC_DateStruct;
 ​
 // 将Unix时间戳转换为RTC时间和日期 
   uint32_t days = time / 86400; 
     uint32_t seconds = time % 86400; 
     uint32_t hours = seconds / 3600; 
     uint32_t minutes = (seconds % 3600) / 60; 
     uint32_t secs = (seconds % 3600) % 60; 
     uint32_t year = 1970; 
     uint32_t month = 1; 
     while (days > 365) { if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0) { days -= 366; } else { days -= 365; } year++; } 
  while (days > 0) { if (month == 2) 
   { if ((year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || year % 400 == 0) { if (days > 29) { days -= 29; } else { break; } } else { if (days > 28) { days -= 28; } else { break; } } } else if (month == 4 || month == 6 || month == 9 || month == 11) { if (days > 30) { days -= 30; } else { break; } } else { if (days > 31) { days -= 31; } else { break; } } month++; if (month > 12) { month = 1; year++; } }
​
RTC_TimeStruct.RTC_Hours = hours; RTC_TimeStruct.RTC_Minutes = minutes; RTC_TimeStruct.RTC_Seconds = secs; RTC_DateStruct.RTC_Date = days; RTC_DateStruct.RTC_Month = month; RTC_DateStruct.RTC_Year = year - 2000;
​
// 设置RTC时间和日期 
  RTC_SetTime(RTC_Format_BIN, &RTC_TimeStruct); 
  RTC_SetDate(RTC_Format_BIN, &RTC_DateStruct); }
​
int main() 
{ 
  // 初始化UART串口 
  uart_init();
​
  // 连接ESP8266到Wi-Fi
  connect_to_wifi();
​
// 获取NTP时间 
  uint32_t ntp_time; get_ntp_time(&ntp_time);
​
// 将时间设置到
  RTC set_rtc_time(ntp_time);
​
while (1) { // 做其他的事情... } }