[TH] แสดงเวลาจาก NTP และ TimeLib ด้วย esp8266

บทความนี้เป็นตัวอย่างการใช้ไลบรารี NTP และ TimeLib ของเฟรมเวิร์ก Arduino กับ ESP-01s (ดังภาพที่ 1) หรือ esp8266 เพื่อรายงานเวลาปัจจุบันผ่านทางเว็บที่ให้บริการโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ esp8266 ซึ่งในตัวอย่างนี้มีการเรียกใช้ไลบรารี NTPClient และ TimeLib โดยต้องมีการเชื่อมต่อเข้ากับเครือข่ายอินเทอร์เน็ตในการอ่านวันที่และเวลาจากเครื่องให้บริการ NTP เช่น time.nist.gov เป็นต้น

ภาพที่ 1 โมดูล ESP-01s บนบอร์ด dCore-0 รุ่น 0.7

อุปกรณ์

อุปกรณ์สำหรับการทดลองในครั้งนี้ คือ โมดูล ESP-01s หรือ ESP-01 พร้อมชุดโปรแกรมชิพและใช้งานชิพ โดยพวกเราใช้บอร์ด dCore-0 รุ่น 0.7 ที่พัฒนาขึ้น หรือ บอร์ด NodeMCU

NTPClient

การเรียกใช้บริการ NTP หรือ Network Time Protocol ซึ่งเป็นโพรโทคอลสำหรับอ่านค่าวันที่และเวลาบทเครือข่ายทำให้เครื่องในเครือข่ายนั้นตั้งเวลาได้ตรงกันหรือคลาดเคลื่อนน้อยที่สุด นอกจากนี้ด้วยการที่เป็นโพรโทคอลที่ทำงานแบบ UDP จึงมีความรวดเร็วในการสื่อสาร ดังนั้น การเรียกใช้ไลบรารี NTPClient ขึงต้องเรียกใช้ไฟล์ส่วนหัวดังนี้

#include <NTPClient.h>
#include <WiFiUdp.h>

การสร้างวัตถุประเภท NTP เพื่อใช้สำหรับเป็นตัวอ้างอิงการทำงานทำดังนี้

WiFiUdp ชื่อวัตถุยูดีพี;
NTPClient ชื่อวัตถุ( ชื่อวัตถุยูดีพี, “ชื่อเครื่องให้บริการntp”, ค่าช่วงเวลา, time_interval )

ซึ่งค่าชื่อเครื่องให้บริการntp ที่เป็นแหล่งหลัก คือ time.nist.gov และค่าช่วงเวลาเป็นค่าระบุจำนวนวินาทีจากเวลาของกรีนิช ดังนั้น เมื่อใช้กับประเทศไทยจึงเป็นค่า 7*3600 หรือ GMT+7 โดยรายชื่อเครื่องให้บริการ NTP ภายในประเทศไทยได้แก่

1.th.pool.ntp.org
asia.pool.ntp.org
1.asia.pool.ntp.org
time.navy.mi.th (เวลามาตรฐานประเทศไทย โดย กรมอุทกศาสตร์ กองทัพเรือ)
time2.navy.mi.th (เวลามาตรฐานประเทศไทย โดย กรมอุทกศาสตร์ กองทัพเรือ)

คำสั่งที่สามารถใช้งานได้เป็นดังนี้

ชื่อวัตถุ.begin() เริ่มต้นการทำงานของ NTPClient
ชื่อวัตถุ.update() สั่งซิงค์ข้อมูล
ตัวแปร = ชื่อวัตถุ.getEpochTime() สำหรับอ่านค่าวันที่และเวลาในรูปแบบ UNIX ไปเก็บไว้ในตัวแปร

TimeLib

ทางเราเลือกใช้ไลบรารี Time หรือ TimeLib.h ของ Paul Stoffregen บน github เป็นไลบรารีช่วยจัดการแปลงข้อมูลวันที่และเวลาที่อยู่ในรูปแบบของ NTPClient โดยต้องดาวน์โหลดจาก github และคัดลอกไปไว้ในโฟลเดอร์ libraries ของ Arduino หลังจากนั้นเรียกใช้ด้วยการนำเข้าไฟล์ TimeLib.h ดังนี้

#include <TimeLib.h>

คำสั่งใช้งานมีดังนี้

hour() สำหรับอ่านข้อมูลค่าชั่วโมง ซึ่งมีช่วงค่า 0 ถึง 23
minute() สำหรับอ่านข้อมูลค่านาที ซึ่งมีช่วงค่า 0 ถึง 59
second() สำหรับอ่านข้อมูลค่าวินาที ซึ่งมีช่วงค่า 0 ถึง 59
day() สำหรับอ่านข้อมูลค่าวัน ซึ่งมีช่วงค่า 1 ถึง 31
weekday() สำหรับอ่านข้อมูลค่าวันในสัปดาห์ มีช่วงค่า 1 ถึง 7
month() สำหรับอ่านข้อมูลค่าเดือน มีช่วงค่า 1 ถึง 12
year() สำหรับอ่านข้อมูลค่าปีแบบ ค.ศ.
hourFormat12() สำหรับตั้งการทำงานของรูปแบบชั่วโมงเป็น 12 ชั่วโมง
isAM() สำหรับตรวจสอบค่าชั่วโมงที่อ่านได้นั้นเป็นหลังเที่ยงคืนและก่อนเที่ยงวัน
isPM() สำหรับตรวจสอบค่าชั่วโมงที่อ่านได้นั้นเป็นหลังเที่ยงวันและก่อนเที่ยงคืน
now() สำหรับอ่านข้อมูลค่าเวลาปัจจุบัน
setTime() สำหรับตั้งค่าวันที่และเวลาจากค่า time_t
adjustTime() สำหรับตั้งค่าวันที่และเวลา
timeStatus() สำหรับอ่านข้อมูลค่าสถานะของการซิงค์เวลา ซึ่งคืนค่าเป็น
1. timeNotSet หมายถึงวันที่และเวลานั้นไม่เคยถูกตั้งค่า
2. timeNeedsSync หมายถึงต้องดำเนินการซิงค์ค่าวันที่และเวลา
3. timeSet หมายถึงวันที่และเวลาถูกตั้งค่าและซิงค์แล้ว
setSyncProvider() สำหรับกำหนดตัวให้ค่าวันที่และเวลาจากภายนอก
setSyncInterval() สำหรับกำหนดระยะเวลาของการซิงค์วันที่และเวลา

ตัวอย่างโปรแกรม

ตัวอย่างโปรแกรมสำหรับเชื่อมต่อและอ่านค่าวันที่/เวลาจาก time.nist.gov และเก็บสตริงวันที่และเวลาในตัวแปร dateMsg และ timeMsg เป็นดังนี้

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <NTPClient.h>
#include <TimeLib.h>

const char *ssid     = "ชื่อap";
const char *password = "รหัสของap";

WiFiUDP ntpUDP;


NTPClient timeClient(ntpUDP, "time.nist.gov", 7 * 3600, 60000);
unsigned long unix_epoch;
char dateMsg[64];
char timeMsg[64];

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  WiFi.begin(ssid, password);
  while ( WiFi.status() != WL_CONNECTED ) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  timeClient.begin();
}

void showRTC() {
  char dow_matrix[7][10] = {"SUNDAY", "MONDAY", "TUESDAY", "WEDNESDAY", "THURSDAY", "FRIDAY", "SATURDAY"};
  byte x_pos[7] = {29, 29, 23, 11, 17, 29, 17};
  static byte previous_dow = 0;

  if ( previous_dow != weekday(unix_epoch) )   {
    previous_dow = weekday(unix_epoch);
  }

  sprintf( dateMsg, "%02u-%02u-%04u", day(unix_epoch), month(unix_epoch), year(unix_epoch) );
  sprintf( timeMsg, "%02u:%02u:%02u", hour(unix_epoch), minute(unix_epoch), second(unix_epoch) );
  Serial.println(dateMsg);
  Serial.println(timeMsg);

}

void loop() {
  timeClient.update();
  unix_epoch = timeClient.getEpochTime();   // get UNIX Epoch time

  showRTC();
  delay(500);
}

เมื่อนำไปประยุกต์เข้ากับการให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ esp8266 เป็นตัวให้บริการ AP และเมื่อเข้าเว็บของชิพจะรายงานวันที่และเวลาดังตัวอย่างภาพที่ 2

ภาพที่ 2 ตัวอย่างผลลัพธ์เมื่อนำไปประยุกต์กับการเป็น AP และให้บริการเว็บ

สรุป

จากบทความนี้จะพบว่า ไมโครคอนโทรลเลอร์ esp8266 หรือโมดูลตระกูล ESP-01/ESP-01s ทำให้สามารถเข้าใช้บริการ NTP ได้อย่างสะดวก ดังนั้น เมื่อพัฒนาระบบที่เกี่ยวข้องกับวันที่และเวลาจึงสามารถเข้าใช้ค่าที่ตรงกับประเทศที่กำหนดได้ ซึ่งสามารถนำไปประยุกต์เข้ากับการทำ data logger ที่เก็บค่าจากเซ็นเซอร์และบันทึกค่าตามวันที่และเวลาที่กำหนด โดยไม่ต้องติดตั้งวงจรของชุด RTC เพิ่มเติม สุดท้ายนี้ขอให้สนุกกับการเขียนโปรแกรมครับ

ท่านใดต้องการพูดคุยสามารถคอมเมนท์ไว้ได้เลยครับ

แหล่งอ้างอิง

Paul Stoffregen : Time
ThaiCERT : NTP Reflection DDoS attack

(C) 2020-2021, โดย อ.ดนัย เจษฎาฐิติกุล/อ.จารุต บุศราทิจ
ปรับปรุงเมื่อ 2021-08-29, 2021-11-26