아두이노 나노 33 IoT 기반 NTP 세계 시계 사용

 

 

아두이노 나노 33 IoT를 사용하여 기존 장치를 개선하고 IoT를 포함하도록 새 장치를 만들고 네트워크 전용 애플리케이션을 설계할 수 있습니다. 이 기사에서는 전 세계 시스템 간의 시계 동기화를 통해 네트워크 시간 프로토콜을 사용하는 애플리케이션 중 하나에 중점을 둡니다. 아두이노 나노 33 IoT 보드에 대해 자세히 알아야 합니다.

 

아두이노 나노 33 IoT에는 2.4 GHz에서 작동하는 NINA -W10 칩셋이 있으며, 이 u-blox 모듈은 블루투스 및 WiFi 네트워크 연결에 사용됩니다. 이 WiFi 연결은 네트워크 시간 프로토콜을 통한 시계 동기화에 사용되어 다른 시스템에서 시간 정보를 가져올 수 있습니다. Nano 33 보드의 기본 프로세서는 저전력 Arm Cortex-M0 32비트 SAMD21이며, Microchip ECC608 칩으로 보안 통신을 보장합니다. 

 

아두이노 나노 33 IoT 주요 특징

• 암 코어텍스-M0 32비트 SAMD21
• 클럭 주파수 최대 48MHz
• 플래시 메모리 256KB
• 32KB SRAM
• NINA W10 블루투스 및 와이파이 연결
• 보안용 마이크로칩 ECC608 암호화 칩
• 회로 전압 3.3V, I/O: 아날로그 핀 8개, 디지털 핀 14개
• 인터페이스: UART 1개, SPI 1개, I2C
• Dimensions: 45x25mm 

 

코드는 아래와 같다.

 

/*
 Udp NTP Client
 Get the time from a Network Time Protocol (NTP) time server
 Demonstrates use of UDP sendPacket and ReceivePacket
 For more on NTP time servers and the messages needed to communicate with them,
 see http://en.wikipedia.org/wiki/Network_Time_Protocol
 created 4 Sep 2010
 by Michael Margolis
 modified 9 Apr 2012
 by Tom Igoe
 This code is in the public domain.
 */

#include <SPI.h>
#include <WiFiNINA.h>
#include <WiFiUdp.h>

int status = WL_IDLE_STATUS;
#include "arduino_secrets.h" 
///////please enter your sensitive data in the Secret tab/arduino_secrets.h
char ssid[] = SECRET_SSID;        // your network SSID (name)
char pass[] = SECRET_PASS;    // your network password (use for WPA, or use as key for WEP)
int keyIndex = 0;            // your network key index number (needed only for WEP)

unsigned int localPort = 2390;      // local port to listen for UDP packets

//IPAddress timeServer(129, 6, 15, 28); // time.nist.gov NTP server -> time-a-g.nist.gov
IPAddress timeServer(132, 163, 96, 1); // time-a-b.nist.gov NTP server

const int NTP_PACKET_SIZE = 48; // NTP timestamp is in the first 48 bytes of the message

byte packetBuffer[ NTP_PACKET_SIZE]; //buffer to hold incoming and outgoing packets

// A UDP instance to let us send and receive packets over UDP
WiFiUDP Udp;

void setup() {
  // Open serial communications and wait for port to open:
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial) {
    ; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
  }

  // check for the WiFi module:
  if (WiFi.status() == WL_NO_MODULE) {
    Serial.println("Communication with WiFi module failed!");
    // don't continue
    while (true);
  }

  String fv = WiFi.firmwareVersion();
  if (fv < WIFI_FIRMWARE_LATEST_VERSION) {
    Serial.println("Please upgrade the firmware");
  }

  // attempt to connect to WiFi network:
  while (status != WL_CONNECTED) {
    Serial.print("Attempting to connect to SSID: ");
    Serial.println(ssid);
    // Connect to WPA/WPA2 network. Change this line if using open or WEP network:
    status = WiFi.begin(ssid, pass);

    // wait 10 seconds for connection:
    delay(10000);
  }

  Serial.println("Connected to WiFi");
  printWifiStatus();

  Serial.println("\nStarting connection to server...");
  Udp.begin(localPort);
}

void loop() {
  sendNTPpacket(timeServer); // send an NTP packet to a time server
  // wait to see if a reply is available
  delay(1000);
  if (Udp.parsePacket()) {
    Serial.println("packet received");
    // We've received a packet, read the data from it
    Udp.read(packetBuffer, NTP_PACKET_SIZE); // read the packet into the buffer

    //the timestamp starts at byte 40 of the received packet and is four bytes,
    // or two words, long. First, extract the two words:

    unsigned long highWord = word(packetBuffer[40], packetBuffer[41]);
    unsigned long lowWord = word(packetBuffer[42], packetBuffer[43]);
    // combine the four bytes (two words) into a long integer
    // this is NTP time (seconds since Jan 1 1900):
    unsigned long secsSince1900 = highWord << 16 | lowWord;
    Serial.print("Seconds since Jan 1 1900 = ");
    Serial.println(secsSince1900);

    // now convert NTP time into everyday time:
    Serial.print("Unix time = ");
    // Unix time starts on Jan 1 1970. In seconds, that's 2208988800:
    const unsigned long seventyYears = 2208988800UL;
    // subtract seventy years:
    unsigned long epoch = secsSince1900 - seventyYears;
    // print Unix time:
    Serial.println(epoch);


    // print the hour, minute and second:
    Serial.print("The UTC time is ");       // UTC is the time at Greenwich Meridian (GMT)
    Serial.print((epoch  % 86400L) / 3600); // print the hour (86400 equals secs per day)
    Serial.print(':');
    if (((epoch % 3600) / 60) < 10) {
      // In the first 10 minutes of each hour, we'll want a leading '0'
    }
    Serial.print((epoch  % 3600) / 60); // print the minute (3600 equals secs per minute)
    Serial.print(':');
    if ((epoch % 60) < 10) {
      // In the first 10 seconds of each minute, we'll want a leading '0'
    }
    Serial.println(epoch % 60); // print the second
  }
  // wait ten seconds before asking for the time again
  delay(10000);
}

// send an NTP request to the time server at the given address
unsigned long sendNTPpacket(IPAddress& address) {
  // set all bytes in the buffer to 0
  memset(packetBuffer, 0, NTP_PACKET_SIZE);
  // Initialize values needed to form NTP request
  // (see URL above for details on the packets)
  packetBuffer[0] = 0b11100011;   // LI, Version, Mode
  packetBuffer[1] = 0;     // Stratum, or type of clock
  packetBuffer[2] = 6;     // Polling Interval
  packetBuffer[3] = 0xEC;  // Peer Clock Precision
  // 8 bytes of zero for Root Delay & Root Dispersion
  packetBuffer[12]  = 49;
  packetBuffer[13]  = 0x4E;
  packetBuffer[14]  = 49;
  packetBuffer[15]  = 52;

  // all NTP fields have been given values, now
  // you can send a packet requesting a timestamp:
  Udp.beginPacket(address, 123); //NTP requests are to port 123
  Udp.write(packetBuffer, NTP_PACKET_SIZE);
  Udp.endPacket();
}


void printWifiStatus() {
  // print the SSID of the network you're attached to:
  Serial.print("SSID: ");
  Serial.println(WiFi.SSID());

  // print your board's IP address:
  IPAddress ip = WiFi.localIP();
  Serial.print("IP Address: ");
  Serial.println(ip);

  // print the received signal strength:
  long rssi = WiFi.RSSI();
  Serial.print("signal strength (RSSI):");
  Serial.print(rssi);
  Serial.println(" dBm");
}

 

 

동작 확인

시리얼 모니터를 실행하면 WiFi에 접속해서 NTP 서버에 접속해서 시간을 가져옵니다. 

 

 

 

 

참고자료

NTP 서버에 대한 자세한 설명

ESP8266 / ESP32 - time.h 라이브러리 이용 시간 출력 및 NTP 서버 시간 동기화 하기 

 

 

- 참고 삼아 NTP IP주소 리스트 링크 추가해 두겠습니다.

  https://tf.nist.gov/tf-cgi/servers.cgi

 

 

<참고사이트>

1. NTP: The Network Time Protocol

http://ntp.org/ 

2. NTP   Network Time Protocol   네트워크 타임 프로토콜

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=2106

3. 국내 타임 서버 리스트

http://time.ewha.or.kr/domestic.html

4. Network Time Protocol

https://en.wikipedia.org/wiki/Network_Time_Protocol

5. arduino-libraries/WiFiNINA

https://github.com/arduino-libraries/WiFiNINA/blob/master/examples/WiFiUdpNtpClient/WiFiUdpNtpClient.ino    

 

 

세계 시간대