Микроконтроллер ESP32 благодаря своим возможностям Wi-Fi давно стал любимцем разработчиков проектов Интернета вещей (IoT). Одной из ключевых задач в таких проектах является синхронизация времени. Устройство должно уметь определять дату и время с высокой точностью, чтобы использовать временные метки или планировать задачи. С этим успешно справляется протокол сетевого времени (NTP), который доступен для Wi-Fi-устройств, включая ESP32.

Что такое NTP, и зачем он нужен?

Протокол сетевого времени (NTP, Network Time Protocol) — это инструмент для синхронизации часов между устройствами в сети, который обеспечивает точность до миллисекунд. С помощью NTP ваш ESP32 и другие устройства могут согласовать время с глобальными серверами, к примеру, pool.ntp.org. Этот сервер доступен всем пользователям, а любое устройство, выступающее клиентом, может получать от него текущее время.

Как это работает?

ESP32 запрашивает сервер на предмет времени, отправляя запрос NTP. Сервер возвращает ответ, содержащий точную дату и время. Затем микроконтроллер определяет локальное время, используя заданные часовой пояс и при необходимости смещение на летнее время. Весь процесс занимает считаные миллисекунды.

Настройка NTP-клиента с использованием Arduino IDE.

Для успешной работы ESP32 потребуется сначала настроить среду разработки Arduino IDE. В руководстве на сайте Arduino-tex.ru подробно объясняется процесс установки настроек для ESP32. После подготовки вы сможете использовать встроенные стандартные библиотеки ESP32, такие как time.h и WiFi.h, чтобы отправить запрос к NTP-серверу и получить точное время.

Помимо этого, важно задать следующие параметры:

• NTP-сервер: обычно используется pool.ntp.org, но доступны и региональные серверы, например, ru.pool.ntp.org.

• Смещение времени от GMT: например, для Москвы (UTC+3) нужно указать 10800 секунд.

• Учет летнего времени: если в вашем регионе используется переход на летнее время, добавьте 3600 секунд (1 час), или оставьте 0, если летнее время не применяется.

Пример кода.

Чтобы проверить работу NTP-клиента, достаточно загрузить специальный скетч на ESP32. В статье вы найдете полный программный код, который содержит описание всех настроек, подключение к Wi-Fi, запрос времени с NTP-сервера, а также его вывод в Монитор последовательного порта.

Ключевые функции:

• WiFi.begin(): подключение к сети Wi-Fi.

• configTime(): установка конфигурации для NTP (сервер, смещение GMT, учет летнего времени).

• getLocalTime(): получение синхронизированного локального времени.

Важные моменты.

• Стабильность интернета: ESP32 получает время с сервера только при наличии активного подключения к Wi-Fi.

• Настройки часового пояса: для уверенности в правильности локального времени всегда проверяйте значение смещения GMT для вашего региона и актуальные правила перехода на летнее время.

• Энергопотребление: если вам не нужно поддерживать постоянное интернет-соединение, его можно отключить после синхронизации времени, что уменьшит расход энергии устройства.

Преимущества использования NTP.

Этот метод прост и универсален, поскольку не требует дополнительных аппаратных модулей, таких как часы реального времени (RTC). Он идеально подходит для проектов, которые имеют постоянное соединение с интернетом и в которых допустимо периодически обновлять время.

Ограничения.

Если ваш проект должен предоставлять точное время в условиях отсутствия интернета, использование NTP может быть неудобно. Для автономной работы рекомендуются внешние часы реального времени (RTC) — например, модуль DS3231.

Есть ноут, нет изображения, знакомый ремонтёр приговорил мост (и это без разборки ноутбука) для этого ноута, ремонт дороговато, наше дело, подтвердить или опровергнуть, будем разбираться. Выкручиваем все здесь, снимаем заглушки и выкручиваем винт:

После переворачиваем, снимаем накладку и отключаем шлейф:

Откручиваем и убираем в сторону матрицу, снимаем верхнюю крышку (она на защёлках) и смотрим сюда:

Первое что проверяем батарейка 2032, в старых ноутах причина отсутствия изображения может быть она и это первое, что нужно смотреть, не считая оперативной памяти, которую можно достать и протереть ластиком контакты, не разбирая ноут, смотрим, убеждаемся:

и заменяем ее, попутно почистив от пыли и заменив термопасту, собираем все обратно:

Ноут включается, изображение появилось, север менять не надо.

Сегодня предлагаю рассмотреть возможность ардуинки уходить в режим сна и выходить из него по таймеру в целях экономии энергопотребления.

Для тех, кто не знает, в ардуине есть возможность настроить прерывания. Например поставить кнопку на прерывание и выполнять определенную задачу по нажатию в независимости от того, какая операция в данный момент.

Детальнее о прерываниях и о том, какие входа можно использовать под прерывания можно прочитать здесь  https://www.arduino.cc/en/Reference/AttachInterrupt

Если будут вопросы по этому, могу ответить в комментариях или сделать дополнительный пост.

Следующая возможность ардуинки - уходить в сон для сбережения энергопотребления. Детальнее о режимах сна и потреблениях тока в разных режимах можно прочитать здесь https://www.gammon.com.au/forum/?id=11497

Самый экономный режим - это SLEEP_MODE_PWR_DOWN : 0.36 mA

Теперь рассмотрим каким образом можно выйти из сна.

Выход из может осуществлятся двумя методами:

1) WatchDog Timer - грубо говоря внутренний таймер. Максимальное время сна от 7-9 секунд. Можно использовать и его, как таймер. Например если вам надо, чтобы ардуинка выполняла какое-то деуствие каждый час, а между этим спала, то можно просыпаться каждые 7-9 секунд, суммировать время сна и если набежал час, то выполнять действие. Недостатком этого метода является то, что нужно часто просыпаться и время сна 7-9 секунд не является константой, а колебается постоянно в этих пределах, соответственно на большом отрезке времени будет большая ошибка суммарного времени.

2) по внешнему прерыванию (нажатие кнопки, геркон и т.д.)

Об этих методах вы также можете прочитать здесь https://www.gammon.com.au/forum/?id=11497

В методе рассмотреном  в данном посте мы будем использовать внешнее прерывания и модуль часов (RTC DS3231), который будет выполнять функцию будильника.

Собираем схемку как показано на картинке

Модуль RTC DS3231 работает по I2C и на нем можно запрограммировать будильники (возможно установить 2 будильника). В обычном режиме на выходе SQW сигнал HIGH, при срабатывании будильника сигнал будет LOW - это мы и будем использовать на прерывании.

Стоит еще сказать, что будильник устанавливается на конкретное время, поэтому, чтобы использовать его как таймер, мы будем отсчитывать определенное количество минут и добавлять к исходному времени.

Для работы с будильниками нужно скачать библиотеку https://github.com/jarzebski/Arduino-DS3231

И пример моего кода я выложил тут http://paste.ofcode.org/7DPT3ZmdjEe5NjqS2jrEX2

Вот то, что вы должны видеть в мониторе последовательного порта

21-02-2000 00:58:52 - Wednesday

Sleep

Wake UP

21-02-2000 00:59:52 - Wednesday

Sleep

таймер выставляется в минутах тут

setSleepTimer(1); - в данном случае стоит 1 минута

также, если вам нужно, чтобы платка перезагружалась после выхода из сна и заново выполнялся бы setup(), вы можете раскомментировать строку resetFunc();

В данном посте я не рассматривал примеры работы с модулем RTC DS3231, для этого есть примеры в библиотеке. Но если нужно, могу ответить на вопросы или сделать пост.

В следующем посте собираюсь описать возможности прошивки WiFi модуля ESP8266