第1步：所需組件

以下是該項(xiàng)目所需組件的列表，價(jià)格絕對(duì)最低！如果您發(fā)現(xiàn)某個(gè)地方便宜一些，請(qǐng)給我留言！

ESP8266-01?（http://goo.gl/o4fAfJ）

GPS模塊?（http://goo.gl/M8Y6pR）

USB至TTL接口?（http://goo.gl/da82Uc）

步驟2：沒(méi)有Internet連接的無(wú)線NTP服務(wù)器

沒(méi)有Internet連接的無(wú)線NTP服務(wù)器

如果需要非互聯(lián)網(wǎng)可靠的時(shí)間源，有多種選擇：無(wú)線電時(shí)間信號(hào)，原子鐘，gps等。

時(shí)間信號(hào)接收器是一種低成本的選擇，但其有效性取決于距離發(fā)射站有多近。另外，根據(jù)國(guó)家或地區(qū)的不同，頻率也不盡相同，因此并不是每個(gè)站點(diǎn)的通用替代方案。如果需要非常高的精度，則

原子鐘是最佳選擇。不久前，原子鐘很大，不是很輕便，也很耗電。但是，隨著小型化的發(fā)展，現(xiàn)在有可能獲得一個(gè)芯片大小的原子鐘，而該原子鐘不需要花費(fèi)幾毫瓦就能工作。如果成本不是決定因素（價(jià)格在千美元左右），則可以選擇！

全球定位系統(tǒng)其他國(guó)家/地區(qū)的GPS或等效系統(tǒng)（GLONASS，GALILEO，BEIDOU）是一種中間選擇，它比廣播時(shí)間信號(hào)帶來(lái)更大的靈活性（嗯，有些晴朗的天空是必需的），并且價(jià)格比原子鐘便宜得多。

如果需要非常高的耐用性（例如制造一個(gè)自制的核反應(yīng)堆），或者如果要連接大量執(zhí)行數(shù)百萬(wàn)秒鐘請(qǐng)求的設(shè)備，則首選已經(jīng)提出的解決方案。但是，如果出于實(shí)驗(yàn)?zāi)康南胍环N更簡(jiǎn)單的方法，并且可以容忍一秒鐘的偏移量，則可以使用anesp8266-01和一個(gè)GPS模塊構(gòu)建一個(gè)約10美元的支出，也可以使用具有串行NMEA輸出的手持GPS。

第3步：日期和時(shí)間協(xié)議：白天，時(shí)間和NTP

日期和時(shí)間協(xié)議：白天，時(shí)間和NTP

自從第一臺(tái)實(shí)用計(jì)算機(jī)開(kāi)始工作以來(lái)，使它們保持時(shí)間同步的想法就在不斷發(fā)展。為此有很多協(xié)議，其中一些是：白天，時(shí)間和NTP。

白天協(xié)議：

此協(xié)議在RFC867中進(jìn)行了描述。它是最古老的，現(xiàn)在幾乎沒(méi)有使用過(guò)。某些時(shí)間服務(wù)器仍然出于教育目的提供它，并作為仍然使用它的非常老舊的硬件/軟件應(yīng)用程序的替代。該協(xié)議在端口13上工作，并且以明文形式發(fā)送時(shí)間/日期信息。對(duì)于所使用的格式?jīng)]有特別的建議，唯一的好處是該信息可以被人類(lèi)讀取。

時(shí)間協(xié)議：

此協(xié)議在RFC868中進(jìn)行了描述，并在端口37上運(yùn)行。時(shí)間/日期信息編碼為從00:00開(kāi)始經(jīng)過(guò)的秒數(shù)： 1970年1月1日的00（午夜）以32位數(shù)字表示。

NTP協(xié)議：

NTP被認(rèn)為可以帶來(lái)時(shí)間/日期信息，在RFC5905中進(jìn)行了描述，其精度約為毫秒?；诟倪M(jìn)的Marzullo算法來(lái)計(jì)算信息包的可變延遲。該協(xié)議使用非常廣泛，信息包會(huì)通過(guò)UDP連接在端口123上傳輸以最大程度地減少處理時(shí)間。

步驟4：ESP8266 + GPS

ESP8266 + GPS

該項(xiàng)目是對(duì)Ray Burnette的Tardis Time的改進(jìn)，它的硬件元素基本相同，但是不發(fā)送時(shí)間/日期信息使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，因此必須在每個(gè)要同步的不同設(shè)備中開(kāi)發(fā)一個(gè)小型偵聽(tīng)器應(yīng)用程序。該項(xiàng)目利用了個(gè)人計(jì)算機(jī)中的內(nèi)置defacto時(shí)間同步應(yīng)用程序raspberry pi，ESP8266的NTP客戶端庫(kù)可以使用該項(xiàng)目。

使用的GPS模塊是EM-506，沒(méi)有PPS信號(hào)。同樣，具有RS232 NMEA輸出的手持GPS接收器也可以用于相同的目的。 ESP8266使用SDK版本1.5.2進(jìn)行編程。別忘了編程需要某種USB到TTL 3V接口！該軟件可以描述為3個(gè)主要部分：

串行數(shù)據(jù)接收

ESP8266的UART具有最大容量為256個(gè)字符和多個(gè)源的硬件FIFO。的中斷。程序中使用了字符接收閾值和超時(shí)中斷。

字符閾值中斷用于在某些字符到達(dá)UART的FIFO時(shí)自動(dòng)觸發(fā)功能。在這種特殊情況下，由于GPS需要NMEA字符串，并且它們的長(zhǎng)度約為30-80個(gè)字符，因此使用了它們之間的閾值。此函數(shù)從FIFO讀取字符并將其寫(xiě)入循環(huán)緩沖區(qū)。

當(dāng)僅接收到幾個(gè)字符（小于閾值）并且在確定的時(shí)間間隔內(nèi)未檢測(cè)到更多字符時(shí)，將使用超時(shí)中斷。在這種特殊情況下，編程的超時(shí)時(shí)間為10個(gè)字節(jié)。

此函數(shù)需要快速執(zhí)行以盡快從中斷中返回，因此此處無(wú)需進(jìn)行任何處理，只需進(jìn)行讀取和復(fù)制即可。

字符串解析，實(shí)際時(shí)間/日期和微秒率校正

串行ISR將接收到的字符寫(xiě)入循環(huán)緩沖區(qū)，最大大小應(yīng)為循環(huán)緩沖區(qū)長(zhǎng)度的兩倍。要解析的最長(zhǎng)NMEA字符串。在這種情況下，以$ GPRMC標(biāo)頭開(kāi)頭的字符串。此特定字符串包含時(shí)間/日期信息。一旦使用SDK system_os_post提供的消息傳遞系統(tǒng)將所有接收到的字符寫(xiě)入循環(huán)緩沖區(qū)，ISR就會(huì)調(diào)用處理字符串的函數(shù)。

NMEA字符串的長(zhǎng)度是可變的，因此應(yīng)避免使用絕對(duì)字符位置來(lái)解析值。對(duì)于特定類(lèi)型的字符串，定界符的數(shù)量在這種情況下以逗號(hào)“，”為常數(shù)，并用于提取時(shí)間和日期值。字符串示例如下：

$ GPRMC，201705.000，A，0000.0000，N，00000.0000，W，1.10，265.50，120816 ，，， A * 79

在逗號(hào)之間” ，”定界符＃1 y＃2位于字符串201705.000，表示20小時(shí)17分鐘05，000秒。在逗號(hào)“，”定界符＃9 y＃10之間放置字符串120816，表示日期12，月份08（八月）和年份16（2016）。此外，還存儲(chǔ)了系統(tǒng)的微秒級(jí)環(huán)形計(jì)數(shù)器（不是來(lái)自GPS），以進(jìn)行調(diào)整并提供更準(zhǔn)確的時(shí)間戳。

傳遞數(shù)據(jù)，套接字

創(chuàng)建了三個(gè)獨(dú)立的套接字來(lái)偵聽(tīng)任何類(lèi)型的服務(wù)：白天，時(shí)間或NTP。對(duì)于白天，當(dāng)接收到查詢時(shí)，將從保存日期和時(shí)間信息的全局變量中讀取數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為人類(lèi)可讀的文本字符串。對(duì)于時(shí)間服務(wù)情況，日期和時(shí)間信息應(yīng)該以適當(dāng)?shù)姆绞骄幋a，幫助功能SecondsSince1900可以完成任務(wù)。

對(duì)于NTP，應(yīng)暫時(shí)存儲(chǔ)收到的數(shù)據(jù)包，一些信息需要修改/更新并作為答案發(fā)送回去。由于項(xiàng)目中使用的GPS僅每秒帶來(lái)一次時(shí)間/日期信息，并且在該間隔的中間可能會(huì)發(fā)生NTP查詢，為緩解此問(wèn)題，請(qǐng)使用system_get_time（ ），每次接收到新的GPS幀。接收到NTP查詢后，將再次讀取該計(jì)數(shù)器，并使用這兩個(gè)值可以估算出上一次GPS更新和NTP查詢接收之間的時(shí)間。將此時(shí)間添加到全局變量中存儲(chǔ)的時(shí)間（每秒更新一次）中，并發(fā)送應(yīng)答NTP數(shù)據(jù)包。

步驟5：測(cè)試和結(jié)論

測(cè)試和結(jié)論

-使用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用（在這種特定的情況下為Linux應(yīng)用）來(lái)測(cè)試在ESP8266中編程的時(shí)間服務(wù)，例如netca， rdate，ntpdate。

-由于其體積小，功耗低和無(wú)線連接性，可以將其安裝在天空更清晰的地方：窗戶，屋頂?shù)雀浇?/p>

-使用帶有PPS的GPS，可以實(shí)現(xiàn)更高的精度。

-可以通過(guò)太陽(yáng)能供電（夜間使用電池），以獲得完全無(wú)線的連續(xù)操作系統(tǒng)。

-根據(jù)GPS的類(lèi)型，必須使用某些轉(zhuǎn)換的信號(hào)電平，例如5V TTL到3V TTL或RS232到3V TTL。

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