第1步：所需組件

以下是該項目所需組件的列表，價格絕對最低！如果您發(fā)現某個地方便宜一些，請給我留言！

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：沒有Internet連接的無線NTP服務器

沒有Internet連接的無線NTP服務器

如果需要非互聯網可靠的時間源，有多種選擇：無線電時間信號，原子鐘，gps等。

時間信號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，根據國家或地區(qū)的不同，頻率也不盡相同，因此并不是每個站點的通用替代方案。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，現在有可能獲得一個芯片大小的原子鐘，而該原子鐘不需要花費幾毫瓦就能工作。如果成本不是決定因素（價格在千美元左右），則可以選擇！

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

如果需要非常高的耐用性（例如制造一個自制的核反應堆），或者如果要連接大量執(zhí)行數百萬秒鐘請求的設備，則首選已經提出的解決方案。但是，如果出于實驗目的想要一種更簡單的方法，并且可以容忍一秒鐘的偏移量，則可以使用anesp8266-01和一個GPS模塊構建一個約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：日期和時間協議：白天，時間和NTP

日期和時間協議：白天，時間和NTP

自從第一臺實用計算機開始工作以來，使它們保持時間同步的想法就在不斷發(fā)展。為此有很多協議，其中一些是：白天，時間和NTP。

白天協議：

此協議在RFC867中進行了描述。它是最古老的，現在幾乎沒有使用過。某些時間服務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/軟件應用程序的替代。該協議在端口13上工作，并且以明文形式發(fā)送時間/日期信息。對于所使用的格式沒有特別的建議，唯一的好處是該信息可以被人類讀取。

時間協議：

此協議在RFC868中進行了描述，并在端口37上運行。時間/日期信息編碼為從00:00開始經過的秒數： 1970年1月1日的00（午夜）以32位數字表示。

NTP協議：

NTP被認為可以帶來時間/日期信息，在RFC5905中進行了描述，其精度約為毫秒。基于改進的Marzullo算法來計算信息包的可變延遲。該協議使用非常廣泛，信息包會通過UDP連接在端口123上傳輸以最大程度地減少處理時間。

步驟4：ESP8266 + GPS

ESP8266 + GPS

該項目是對Ray Burnette的Tardis Time的改進，它的硬件元素基本相同，但是不發(fā)送時間/日期信息使用標準協議，因此必須在每個要同步的不同設備中開發(fā)一個小型偵聽器應用程序。該項目利用了個人計算機中的內置defacto時間同步應用程序raspberry pi，ESP8266的NTP客戶端庫可以使用該項目。

使用的GPS模塊是EM-506，沒有PPS信號。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個主要部分：

串行數據接收

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

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

當僅接收到幾個字符（小于閾值）并且在確定的時間間隔內未檢測到更多字符時，將使用超時中斷。在這種特殊情況下，編程的超時時間為10個字節(jié)。

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

字符串解析，實際時間/日期和微秒率校正

串行ISR將接收到的字符寫入循環(huán)緩沖區(qū)，最大大小應為循環(huán)緩沖區(qū)長度的兩倍。要解析的最長NMEA字符串。在這種情況下，以$ GPRMC標頭開頭的字符串。此特定字符串包含時間/日期信息。一旦使用SDK system_os_post提供的消息傳遞系統將所有接收到的字符寫入循環(huán)緩沖區(qū)，ISR就會調用處理字符串的函數。

NMEA字符串的長度是可變的，因此應避免使用絕對字符位置來解析值。對于特定類型的字符串，定界符的數量在這種情況下以逗號“，”為常數，并用于提取時間和日期值。字符串示例如下：

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

在逗號之間” ，”定界符＃1 y＃2位于字符串201705.000，表示20小時17分鐘05，000秒。在逗號“，”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，還存儲了系統的微秒級環(huán)形計數器（不是來自GPS），以進行調整并提供更準確的時間戳。

傳遞數據，套接字

創(chuàng)建了三個獨立的套接字來偵聽任何類型的服務：白天，時間或NTP。對于白天，當接收到查詢時，將從保存日期和時間信息的全局變量中讀取數據，并將其轉換為人類可讀的文本字符串。對于時間服務情況，日期和時間信息應該以適當的方式編碼，幫助功能SecondsSince1900可以完成任務。

對于NTP，應暫時存儲收到的數據包，一些信息需要修改/更新并作為答案發(fā)送回去。由于項目中使用的GPS僅每秒帶來一次時間/日期信息，并且在該間隔的中間可能會發(fā)生NTP查詢，為緩解此問題，請使用system_get_time（ ），每次接收到新的GPS幀。接收到NTP查詢后，將再次讀取該計數器，并使用這兩個值可以估算出上一次GPS更新和NTP查詢接收之間的時間。將此時間添加到全局變量中存儲的時間（每秒更新一次）中，并發(fā)送應答NTP數據包。

步驟5：測試和結論

測試和結論

-使用標準應用（在這種特定的情況下為Linux應用）來測試在ESP8266中編程的時間服務，例如netca， rdate，ntpdate。

-由于其體積小，功耗低和無線連接性，可以將其安裝在天空更清晰的地方：窗戶，屋頂等附近。

-使用帶有PPS的GPS，可以實現更高的精度。

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

-根據GPS的類型，必須使用某些轉換的信號電平，例如5V TTL到3V TTL或RS232到3V TTL。

責任編輯：wv