同步时模块时钟的N种方法
很多场景中，由于业务需要，模块需要保持正确的系统时钟，才能正常工作。但是模块上电后的初试时间戳是1338516000（即2012/06/01,10:00:00），所以同步时钟成为了开发者要解决的重要问题。
首先我们捋一下思路——模块要如何执行动作，执行何种动作，才可以同步时钟呢？基于这个疑问，我们先做一个定义：
只有当模块和外界以某种方式产生数据交互，且模块收到完整数据并正确解析时，才可以完成对应操作。
定义中指的“某种方式”是没有局限性的，也就是说开发者可以自由发挥想象力，只有你想不到，没有它做不到。接下来为大家介绍一些常见的和不常见的方式，方便开发者根据不同场景选择合适的方式。
（下文中，如无额外说明，均指Lua方式的二次开发）
一、常见且常用的NTP
NTP是大家众所周知的、广泛使用的、精确可靠的时钟同步方式。具有高效、准确、流量少，易实现的特点。NTP这种方式，就是使用“定义”中的蜂窝网络，和远端NTP服务器交互数据，收到服务器的回应并解析，重新设定系统时钟，完成同步。
我司的lua代码也提供了相应的基础库，开发者只需要简单的调用相应的函数，即可实现同步时钟：
luaScript:
require”ntp” --对，就这一行代码即可哦
luaTask:
require”ntp”
ntp.timeSync() --只同步一次
--ntp.timeSync(1) --每1小时同步一次
实际运行一下，看看效果如何：
需要注意的是，NTP使用的是多个免费公共的NTP服务器来同步时钟，所以不能保证任何时间任何地点都能百分百同步到正确的时间。如果开发者项目中的业务逻辑严格依赖于时钟同步功能，建议使用开发者自己的服务器进行同步。
二、精确到纳秒的GPS
如果开发者使用的是Air8xx系列模块，或者是其他挂载GPS模块的Air2xx系列产品，那么可以是用这个方式进行同步。
由于卫星定位系统的特性，每颗卫星都有精确到纳秒级的铯原子钟，才能实现全球的精确定位。故此，当开发者使用含GPS功能的模块时，可以使用GPS授时特性实现同步时钟。此种方式，就是使用“定义”中的GPS卫星信号，解析数据，设定模块系统时钟，完成同步。
实现原理并不复杂，只要解析GPS模块上报GGA即可：
格式：$--GGA,hhmmss.ss,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x,xx,x.x,x.x,M,x.x,M,x.x,xxxx*hh
示例：$GPGGA,065545.789,2109.9551,N,12023.4047,E,1,9,0.85,18.1,M,8.0,M,,*5E
|
名称 |
样例 |
单位 |
描述 |
|
消息ID |
$GPGGA |
|
GGA 协议头 |
|
UTC 时间 |
065545.789 |
|
hhmmss.sss |
|
纬度 |
2109.9551 |
|
ddmm.mmmm |
|
N/S |
N |
|
N=北，S=南 |
|
经度 |
12023.4047 |
|
dddmm.mmmm |
|
E/W |
|
|
W=西，E=东 |
|
定位指示 |
|
|
0:未定位 1:SPS 模式，定位有效 2:差分，SPS 模式，定位有效 3:PPS 模式，定位有效 |
|
卫星数目 |
9 |
|
范围 0 到 12 |
|
HDOP |
0.85 |
|
水平精度 |
|
MSL 幅度 |
18.1 |
米 |
|
|
单位 |
M |
米 |
|
|
大地 |
-2.2 |
米 |
|
|
单位 |
M |
|
- |
|
差分时间 |
8.0 |
秒 |
当没有 DGPS 时，无效 |
|
差分 ID |
0000 |
|
|
|
校验和 |
*5E |
|
|
|
<CR><LF> |
|
|
消息结束 |
当然，解析RMC亦可哦：
格式：$--RMC,hhmmss.ss,A,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x.x,x.x,xxxx,x.x,a*hh
例句：$GPRMC,100646.000,A,3109.9704,N,12123.4219,E,0.257,335.62,291216,,,A*59
|
名称 |
样例 |
单位 |
描述 |
|
消息ID |
$GPRMC |
|
RMC 协议头 |
|
UTC 时间 |
100646.000 |
|
hhmmss.sss |
|
状态 |
A |
|
A=数据有效；V=数据无效 |
|
纬度 |
2109.9704 |
|
ddmm.mmmm |
|
N/S |
N |
|
N=北，S=南 |
|
经度 |
11123.4219 |
|
dddmm.mmmm |
|
E/W |
|
|
W=西，E=东 |
|
地面速度 |
0.257 |
Knot（节） |
|
|
方位 |
335.62 |
度 |
|
|
日期 |
291216 |
|
ddmmyy |
|
磁变量 |
|
|
- |
|
校验和 |
*59 |
|
|
|
<CR><LF> |
|
|
消息结束 |
我司的lua代码也提供了相应的基础库，开发者只需要简单的调用相应的函数，即可实现同步时钟：
luaScript:
require"gps"
gps.init() --初始化
gps.setfixmode(0) --GPS+BD定位
gps.settimezone(gps.GPS_BEIJING_TIME) --设置时区为北京
gps.open(gps.DEFAULT,{cause="time_sync"}) --打开gps
--剩下的gps.lua都会自动处理好了
luaTask:
require"gps"
require”sys”
require”misc”
gps.open(gps.DEFAULT,{tag="time_sync"})
sys.timeLoopStart( function()
If gps.isFix then
misc.setClock(gps.getUtcTime())
end
end, 60000)
相对于使用NTP等方式，此方法不受蜂窝网络限制，即使无卡或者卡欠费，也可以准确校时。但是需要注意的是，此种方法略有局限性：
- 必须使用有GPS芯片的模块，或者挂在GPS模块，且必须可以搜到1颗以上卫星才能获取时间；
- 卫星播发的时间是UTC，所以开发者还需要根据经度判断时区做对应的加减才可以；
- 要注意定位数据的有效性。
三、薅基站羊毛的AT+CLTS
如果我告诉你，基站也有授时服务哦，惊不惊喜，意不意外？
模块首次搜到基站的时候，即可获得基站下发的时间信息。发AT+CLTS即可。
由于此方法通用性并不是非常强，所以仅贴出AT交互流程，有能力的开发者请自行改写lua代码吧：
需要注意的是，此方法存在一定局限性：1、不是所有的基站都会下发，存在返回是nil的情况（具体要看基站的配置）；2、只有附着的那一刻是准确的，随后再发AT+CLTS都是恒定值（即附着时），除非进入飞行模式后再离开飞行模式，重新获取一次；3、需要有卡才能使用。
四、让运营商来给你打工的SMS
有什么办法让运营商来给你打工吗？当然啦，今天就让运营商来出一次血——利用运营商下行短信的时间同步模块时钟。
luaScript & luaTask:
require”sms”
local function procnewsms(num, data, datetime)
print("procnewsms", num, data, datetime)
end
sms.regnewsmscb(procnewsms)
sms.send("10086", "hi, china mobile")
--给10068发一条内容为“hi, china mobile”的短信，等他返回短信的时候，就自带datetime啦，开发者可以根据datetime同步时系统时钟。
此种方法基本上百试百灵，而且给运营商发短信时双向免费的哦；不过一定要注意使用的SIM卡是否又短信功能。如果没有，是无法使用这个方法同步时钟的。
结束语
不论是直接去访问time.123cha.com这种提时钟的网页，抓取关键数据；还是通过mqtt传输时间字符串；哪怕打电话给模块，通过DTMF设置时间，都是完全没问题的。
正如“定义”所言，只要能产生数据交互，一切就皆有可能。
- 发表于 2018-08-28 20:45
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