如何利用ESP8266實現(xiàn)智能手表的設計

這是一款簡單的ESP8266手表，具有多個位置的 WiFi 連接、NTP 時間服務器同步和比較功能。

背景

你可以買一塊現(xiàn)成的智能手表，它有很多花哨的功能，但實質上你并沒有改變任何東西?；蛘吣憧梢再I一個類似蒸汽朋克的開發(fā)工具包手表，自己編寫你感興趣的功能。

這款手表實際上不是手表，而是一個設計為掃描 WiFi 網(wǎng)絡、阻止選定連接、創(chuàng)建數(shù)十個網(wǎng)絡和混淆 WiFi 掃描儀的設備。之前有人開發(fā)了類似的軟件，里面有很多有趣的功能，但就是沒有真正的時間顯示。造成這種情況的一個原因可能是該設備不包含實時時鐘 （RTC）。這意味著每次重新啟動設備時都會丟失時間設置。但是該設備有一個 WiFi 芯片，因此只需要使用正確的代碼之后，您就可以從時間服務器獲取時間了。

NTP

我對 WiFi 攻擊不感興趣，但對如何實現(xiàn)時間服務器功能感興趣。網(wǎng)絡時間協(xié)議（NTP） 是一種基于網(wǎng)絡的時鐘同步協(xié)議。espressive ESP SDK提供了訪問 NTP 服務器和輕松轉換時間的功能。讓您無需擔心 UDP 連接和數(shù)據(jù)交換。只需包含庫Time.h ，定義 NTP 服務器名稱，從服務器創(chuàng)建時間變量，配置通信并獲取時間：

通過這種簡單的方式，您可以從時間服務器獲取當前時間（以秒為單位）。此值（NTP 時間戳）編碼為自 1900 年 1 月 1 日 00:00:00 以來的秒數(shù)，也稱為“紀元”。例如，值1587775785對應于以下日期：Saturday， 25. April 2020 00:49:45

要將 epoch 值轉換為可管理的值，庫中提供了函數(shù)localtime_r（） 。此函數(shù)將紀元轉換為結構，以便您可以直接處理分鐘、秒、小時和日期值：

// the tm structure contains the following data:
//
// int tm_sec; --> 0 .. 59
// int tm_min; --> 0 .. 59
// int tm_hour; --> 0 .. 23
// int tm_mday; --> 1 .. 31
// int tm_mon; --> 0 .. 11 (0 = January)
// int tm_year; --> years since 1900
// int tm_wday; --> 0 .. 6 (0 = Sunday)
// int tm_yday; --> 0 .. 365
// int tm_isdst; --> Daylight Saving Time flag
//
tm dateTime;

void loop() {
// time() fetch the actual time from the NTP server
// and store it as epoch into the variable
time(&NTPTime);
// localtime_r() converts the epoch into the tm-structure
localtime_r(&NTPTime, &dateTime);
Serial.print(dateTime.tm_hour);
Serial.print(':');
Serial.print(dateTime.tm_min);
Serial.print(':');
Serial.println(dateTime.tm_sec);
delay(1000);
}

注意：月份 （ tm_mon ） 和星期幾 （ tm_wday ） 的值：它們從 0 開始，而不是從 1！要獲得正確的年份值，您只需將值tm_year添加 1900 。

手表

為了保持代碼簡單、干凈和可讀，我為手表編寫了一個類，它封裝了 LED、按鈕和顯示屏。Watch-object 需要在開始時進行初始化。然后您可以輕松訪問 LED、顯示屏或按鈕，而無需任何進一步的初始化。

該庫需要以下庫：

確保它們已安裝。最簡單的方法是在 Platformio.ini 文件中輸入 lib 依賴項：

還可以看到，我選擇了標準的espressif8266平臺和nodemcuv2作為板定義，這可以使上傳工作正常，無需任何進一步的調整。

時間漂移

由于手表沒有實時時鐘（RTC），因此必須使用處理器時鐘來計算時間。sysTime_now （）函數(shù)返回自系統(tǒng)啟動以來經過的秒數(shù)。該值也是一個紀元，因此可以使用函數(shù)localtime_r（）進行轉換。但這還不是全部：您還可以簡單地為其添加一個紀元并獲得一個新的時間值。這正是我在代碼中所做的，以使系統(tǒng)時間與 NTP 時間同步。啟動時系統(tǒng)時間為零，即 01.01.1970。按下導航按鈕，從時間服務器檢索當前時間信息。然后將此信息添加到系統(tǒng)時間。因此，系統(tǒng)時間具有當前時間，并且每次調用該函數(shù)sysTime_now（）實際時間被計數(shù)。再次向上按下按鈕可從時間服務器檢索當前時間值。但是現(xiàn)在當前系統(tǒng)時間值只與時間服務器值進行比較。時間本身沒有改變。如果處理器時鐘非常準確，那么即使在較長一段時間內也不會出現(xiàn)可測量的偏差。

時區(qū)

時間服務器的返回值始終為 UTC。但是有一種非常簡單的方法可以自動將時間轉換為所需的時區(qū)：您只需通過設置TZ環(huán)境變量來指定時區(qū)：

現(xiàn)在，無論何時調用localtime_r（）函數(shù)，值都會根據(jù)配置的時區(qū)自動轉換。時區(qū)字符串看起來很奇怪，但這里有一個時區(qū)字符串列表，可以簡單地復制您需要的字符串。最理想的情況是在字符串中也定義了夏令時，因此切換的同時也會自動變換。唯一需要注意的是電池始終處于充電狀態(tài)。根據(jù)使用情況，它可能會持續(xù)大約 7 小時左右。

其他版本

該固件“開箱即用”也適用于舊版手表和“DSTIKE WiFi Deauther OLED V6”板：

故障排除

例：使用最新版本的顯示驅動程序時，屏幕不再工作，并且屏幕顯示黑色。

為此，必須編輯 platformio.ini 文件中的 lib-deps：

然后用這些命令