Arduino -- Elektronik-Experimentierkasten -- Lectron Lehrsytem -- Jugendarbeit -- Elektronik -- Amateurfunk -- Notfunk -- Shop

Arduino-UTC-Uhr, mit Anbindung an NTP-Zeitserver

Als "Fingerübung" habe ich eine einfache UTC-Uhr programmiert. Die Uhr
holt sich die aktuelle Zeit von einem NTP-Server und zeigt sie auf
einem LCD-Display an. Variante I  [ LCD-Anzeige 2 x 16 Zeichen ]
Variante II [ LCD-Anzeige LCD4884 ]  Auf den Duemilanove wird das Ethernet-Shield gesteckt. Über die
Ethernet-Verbindung wird die aktuelle Zeit von einem NTP-Server geholt.
Die Zeit wird dann auf dem LCD-Shield  angezeigt. Als Ausgangsbasis habe ich das Sketch "UdpNtpClient"
verwendet und es um die Funktionen zur Ansteuerung der LCD-Anzeige
ergänzt. Die darin enthaltende Ausgabe der Uhrzeit auf der seriellen
Schnittstelle ist dabei entfallen. Diese Beispiel wurden "schnell runterprogrammiert". Sie erheben
keinesfalls den Anspruch als Beispiel für gute Programmierung zu dienen
;-) Ich möchte damit einfach zeigen das man durch "zusammenstecken" von
Arduino-Hardware und Software mit wenig Aufwand was Nützliches
zusammenbauen kann. Vielleicht sind sie auch die Basis für die eine
oder andere Weiterentwicklung. Hardware:


Anmerkungen: Das hier verwendete LCD-Shield 16x2 kann nicht richtig auf das
Ethernet-Shield gesteckt werden. Die Netzwerkbuchse des
Ethernet-Shields ist zu hoch. Entweder man steckt die Anzeigeplatine
"schräg" drauf oder verwendet Stift-/Buchsenleisten als
Abstandverlängerung. Als alternative Anzeige habe ich in der Variante II das LCD-Shield
LCD4884 von DFROBOT verwendet. Diese Shield kann direkt auf das
Ethernet-Shield ohne mechanische Probleme aufgesteckt werden. Verbesserungsmäglichkeiten: Die aktuelle Zeit wird hier mehrfach pro Sekunde beim Zeitserver
abgerufen. Besser wäre es eine "freilaufende" Uhr auf dem Arduino als
Softwarelösung einzubauen und diese dann in deutlich längeren
Zeitabständen mit dem NTP-Zeitserver abzugleichen. Erweiterung mit Datumsanzeige, Anzeige der lokalen Zeit mit Umschaltung Sommer / Winterzeit Durch die Verwendung einer anderen LCD-Anzeige die besser auf das
Ethernet-Shield gesteckt wird kann man das mechanische Problem mit dem
16x2-LCD-Shield umgehen.
Code: (Variante I - LCD 16x2)





/*

 Udp NTP Client für LCD 16x2



 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 17 Sep 2010

 by Tom Igoe

 modified 23 Oct 2010

 by Juergen Mayer, DL8MA, Grossheppach



 This code is in the public domain.



 */



#include <LCD4Bit_mod.h>

LCD4Bit_mod lcd = LCD4Bit_mod(2);



#include <SPI.h>        

#include <Ethernet.h>

#include <Udp.h>



// Enter a MAC address and IP address for your controller below.

// The IP address will be dependent on your local network:

byte mac[] = { 

  0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };

byte ip[] = { 192,168,178,15 };



char string[ 17 ] = { "" };



int stunde, minute, sekunde;



unsigned int localPort = 8888;      // local port to listen for UDP packets



byte timeServer[] = { 192, 43, 244, 18}; // time.nist.gov NTP server



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



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



void setup()

{

  // start Ethernet and UDP

  Ethernet.begin(mac,ip);

  Udp.begin(localPort);



  lcd.init();

  lcd.clear();

  lcd.printIn("NTP-Uhr");

}



void loop()

{

  sendNTPpacket(timeServer); // send an NTP packet to a time server



    // wait to see if a reply is available

  delay(1000); 

  if ( Udp.available() ) { 

    Udp.readPacket(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, esxtract 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; 



    // now convert NTP time into everyday 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; 



    stunde = (epoch % 86400L) / 3600;         

    minute = (epoch % 3600) / 60;

    sekunde = (epoch % 60);



    sprintf( string, "%02d:%02d:%02d UTC", stunde, minute, sekunde );



    lcd.cursorTo(2, 0);  //line=2, x=0

    lcd.printIn( string );



  }

  // wait ten seconds before asking for the time again

  delay( 333 );

}



// send an NTP request to the time server at the given address

unsigned long sendNTPpacket(byte *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.sendPacket( packetBuffer,NTP_PACKET_SIZE,  address, 123); //NTP requests are to port 123

}
 

Code: (Variante I - LCD4884)





/*  Udp NTP Client für LCD4884 (DFROBOT)  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 17 Sep 2010  by Tom Igoe  modified 23 Oct 2010  by Juergen Mayer, Grossheppach  This code is in the public domain.  */ #include <LCD4884.h> #include <SPI.h>         #include <Ethernet.h> #include <Udp.h> // Enter a MAC address and IP address for your controller below. // The IP address will be dependent on your local network: byte mac[] = {    0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED }; byte ip[] = { 192,168,178,15 }; char string[ 17 ] = { "" }; int stunde, minute, sekunde; unsigned int localPort = 8888;      // local port to listen for UDP packets byte timeServer[] = { 192, 43, 244, 18}; // time.nist.gov NTP server const int NTP_PACKET_SIZE= 48; // NTP time stamp is in the first 48 bytes of the message byte packetBuffer[ NTP_PACKET_SIZE]; //buffer to hold incoming and outgoing packets void setup() {   // start Ethernet and UDP   Ethernet.begin(mac,ip);   Udp.begin(localPort);   lcd.LCD_init();   lcd.LCD_clear();   lcd.LCD_write_string( 0, 0, "NTP-UTC-Uhr", 0 ); } void loop() {   sendNTPpacket(timeServer); // send an NTP packet to a time server     // wait to see if a reply is available   delay(1000);    if ( Udp.available() ) {      Udp.readPacket(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, esxtract 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;      // now convert NTP time into everyday 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;      stunde = (epoch % 86400L) / 3600;              minute = (epoch % 3600) / 60;     sekunde = (epoch % 60);     sprintf( string, "%02d:%02d:%02d UTC", stunde, minute, sekunde );     lcd.LCD_write_string( 0, 2, string, 0 );   }   // wait ten seconds before asking for the time again   delay( 333 ); } // send an NTP request to the time server at the given address unsigned long sendNTPpacket(byte *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.sendPacket( packetBuffer,NTP_PACKET_SIZE,  address, 123); //NTP requests are to port 123 }



23.10.2010

Dipl.-Ing. (FH) Jürgen Mayer, DL8MA - Weinstadt-Grossheppach
Impressum

zurück zu www.DL8MA.de