【花雕动手做】行空板K10系列实验之网络服务动态时钟授时并屏幕显示日期与时间- Makelog(造物记)

行空板K10是一款专为快速体验物联网和学习人工智能而设计的开发学习板，100%采用国产芯片，知识产权自主可控，符合信息科技课程中编程学习、物联网及人工智能等教学需求。该板集成2.8寸LCD彩屏、WiFi蓝牙、摄像头、麦克风、扬声器、RGB指示灯、多种传感器及丰富的扩展接口。凭借高度集成的板载资源，教学过程中无需额外连接其他设备，便可轻松实现传感器控制、物联网应用以及人脸识别、语音识别、语音合成等AI人工智能项目。

主要特点
集成摄像头&内置算法，可进行离线图像检测
集成麦克风&内置算法，可进行离线语音识别
集成扬声器&内置算法，可进行离线语音合成
2.8寸彩色屏幕，数据展示更清晰
集成度高，利于教学
接口丰富，兼容软件多，扩展性好

网络服务 NTP 授时积木

网络服务 Wi-Fi 相关积木

辅助：屏幕显示相关积木

知识点：Wi-Fi

Wi-Fi（无线保真）是一种允许设备通过无线电波连接到互联网的技术。以下是一些关于Wi-Fi的关键知识点：

1、基本概念
无线局域网（WLAN）：Wi-Fi 技术基于无线局域网 (WLAN)，通过无线电波在有限的区域内传输数据。
频段：常用的 Wi-Fi 频段有2.4GHz 和5GHz，5GHz 频段提供更快的速度，但覆盖范围较小；2.4GHz 频段则覆盖范围较大，但速度相对较慢。

2、主要标准
Wi-Fi 有多个版本，每个版本在速度和覆盖范围上都有不同的性能：
802.11b：2.4GHz 频段，最大传输速度为11 Mbps。
802.11g：2.4GHz 频段，最大传输速度为54 Mbps。
802.11n：2.4GHz 和5GHz 频段，最大传输速度为600 Mbps。
802.11ac：5GHz 频段，最大传输速度可达到1Gbps 以上。
802.11ax（Wi-Fi 6）：2.4GHz 和5GHz 频段，支持更高的速度和更大的设备连接数。

3、Wi-Fi 的工作原理
接入点（AP）：Wi-Fi 网络的核心组件，用于发送和接收无线信号，通常为路由器。
客户端设备：例如智能手机、电脑、平板电脑等，通过无线网络适配器连接到接入点。
数据传输：无线电波在接入点和客户端设备之间传输数据，通过SSID（服务集标识符）和安全协议（如 WPA2）进行连接和加密。

4、安全与加密
WEP：一种较早的加密标准，安全性较低，易被破解。
WPA/WPA2：较新的加密标准，WPA2 是目前广泛使用的加密协议，安全性更高。
WPA3：最新的加密协议，提供更强大的安全性和易用性。

5、Wi-Fi 的应用
Wi-Fi 广泛应用于家庭、办公、公共场所等环境，提供无线互联网连接：
家庭网络：用于连接智能家居设备、智能电视等。
办公网络：用于企业内部的无线连接，提高办公效率。
公共热点：例如咖啡店、机场等，为用户提供免费或付费的无线连接服务。

6、常见问题与解决方法
信号弱：检查路由器位置，避免放置在金属物品或墙壁后面，可以使用Wi-Fi中继器或Mesh网络增强信号。
连接不稳定：检查是否有设备过多，导致网络拥堵，尝试重启路由器或更换频段。
慢速：确保路由器和设备支持最新的Wi-Fi标准，检查是否有网络干扰或带宽被占用。

知识点：NTP网络授时

NTP 即网络时间协议（Network Time Protocol），是一种用于在计算机网络中同步时钟的协议，以下从主要特点、工作原理、应用场景等方面进行详细介绍：

1、定义与基本信息
NTP 属于应用层协议，基于 UDP（用户数据报协议）传输，使用 UDP 端口号 123。它的设计目标是使网络中的各个计算机保持时间同步，将所有计算机的时间同步到一个统一的时间基准上，其时间精度在局域网内可达亚毫秒级，在广域网中通常能达到几十毫秒的精度。

2、主要特点
高精度：通过复杂的算法和同步机制，NTP 能够实现较高的时间同步精度，满足大多数网络应用对时间准确性的要求。
稳定性：具有良好的稳定性，能够在不同的网络环境和系统负载下保持时间同步的可靠性，确保时间信息的准确传递和系统的稳定运行。
分层架构：采用分层的时间同步体系，将时间服务器组织成不同的层级，形成一个树形结构。顶层是权威时间源，如原子钟或 GPS 时钟，底层是普通的客户端。这种架构使得 NTP 能够适应大规模的网络环境，实现高效的时间同步。
可扩展性：协议具有良好的可扩展性，能够方便地添加新的功能和特性，以适应不断变化的网络需求和技术发展。

3、工作原理
NTP 客户端向 NTP 服务器发送时间请求报文，服务器接收到请求后，会在报文中填入当前的时间戳并返回给客户端。客户端根据接收到的时间戳和本地时间计算出时间偏移量，从而调整本地时钟。为了提高精度，NTP 还会考虑网络延迟等因素，采用多种算法对时间进行校准。

4、应用场景
金融领域：在银行系统、证券交易等金融业务中，时间的准确性至关重要。如股票交易的时间戳用于记录交易顺序和确定交易价格，时间不同步可能导致交易记录混乱、价格不一致等问题，影响市场的公平性和稳定性。
电信行业：通信网络中的各种设备需要精确的时间同步来保证信号的传输、交换和处理的准确性。如在 CDMA、GSM 等移动通信系统中，基站之间需要精确同步，以避免信号干扰，确保用户通话质量和数据传输的稳定性。
分布式系统：在云计算、大数据处理等分布式系统中，多个节点之间需要进行协同工作，时间同步能够保证数据的一致性和操作的顺序性。如分布式数据库中的事务处理，需要准确的时间戳来确保数据的更新顺序正确，避免数据冲突和不一致。
工业自动化：在工业生产过程中，各种自动化设备和控制系统需要精确的时间同步，以实现生产流程的协调和监控。如汽车制造生产线中的机器人操作、流水线的启停控制等，时间同步能够保证生产过程的准确性和高效性，提高产品质量和生产效率。

5、需要注意的事项
网络延迟：网络延迟可能会对时间同步的精度产生影响，在跨广域网进行时间同步时，需要考虑网络延迟的变化，采用合适的算法进行补偿。
服务器可靠性：NTP 服务器的可靠性直接影响时间同步的效果，应选择可靠的 NTP 服务器，并建立备份服务器，以防止单点故障。
安全问题：NTP 通信可能会受到网络攻击，如时间欺骗、拒绝服务攻击等，需要采取相应的安全措施，如使用认证机制、加密传输等，以确保时间同步的安全性和准确性。

【花雕动手做】行空板K10系列实验之网络服务动态时钟授时并屏幕显示日期与时间
实验开源代码

代码

#include <DFRobot_Iot.h>      // 引入DFRobot_Iot库，用于Wi-Fi连接及相关物联网功能
#include "unihiker_k10.h"     // 引入UNIHIKER_K10库，用于控制行空板K10系列硬件，如屏幕显示、画布操作等
#include <MPython_NtpTime.h>  // 引入MPython_NtpTime库，用于获取NTP时间

// 创建对象
uint8_t screen_dir = 3;           // 定义屏幕方向变量，设置为3
DFRobot_Iot myIot;                // 创建DFRobot_Iot对象，用于处理Wi-Fi联网功能
MPython_NtpTime ntptime;          // 创建MPython_NtpTime对象，用于处理NTP时间同步
UNIHIKER_K10 k10;                 // 创建UNIHIKER_K10对象，用于操作行空板K10功能

// 主程序开始
void setup() {
    k10.begin();                          // 初始化k10硬件
    k10.initScreen(screen_dir);           // 配置屏幕方向，参数为screen_dir
    k10.creatCanvas();                    // 创建并初始化画布，用于显示文本和图形
    myIot.wifiConnect("zhz3", "zy156721"); // 连接Wi-Fi网络，参数为SSID "zhz3"和密码 "z6156721"
    
    // 等待Wi-Fi连接成功
    while (!myIot.wifiStatus()) {}

    // 设置NTP时间同步，使用中国教育网NTP服务器 "edu.ntp.org.cn"
    ntptime.setNtpTime(ntptime.UTCEast8_t, "edu.ntp.org.cn");
    
    // 在画布上显示初始信息
    k10.canvas->canvasText("行空板K10系列实验NTP授时", 3, 0xFF0000); // 显示实验标题，字体大小为3，颜色为红色（0xFF0000）
}

void loop() {
    k10.canvas->canvasClear(7);  // 清除画布上的内容，保留7像素边距

    // 获取并显示当前年份，字体大小为5，颜色为蓝色（0x0000FF）
    k10.canvas->canvasText((String("年份：") + String(ntptime.localTime(ntptime.Year))), 5, 0x0000FF);
    
    // 获取并显示当前日期，字体大小为6，颜色为蓝色（0x0000FF）
    k10.canvas->canvasText((String("日期：") + String(ntptime.getDate())), 6, 0x0000FF);
    
    // 获取并显示当前时间，字体大小为7，颜色为蓝色（0x0000FF）
    k10.canvas->canvasText((String("时间：") + String(ntptime.getTime())), 7, 0x0000FF);
    
    k10.canvas->updateCanvas();  // 更新画布，将所有已绘制的文本刷新到屏幕上显示
    delay(1000);                 // 延迟1秒，等待下一个循环
}

代码解读

1、库的引入与对象创建

引入了三个库：DFRobot_Iot.h 用于Wi-Fi连接，unihiker_k10.h 用于行空板K10硬件控制，MPython_NtpTime.h 用于NTP时间同步。

定义了四个对象：k10 对象用于操作K10的屏幕和其他外设，myIot 对象处理Wi-Fi连接，ntptime 对象处理NTP时间同步，screen_dir 用于设置屏幕方向。

2、初始化设置（setup 函数）

在 setup() 函数中，调用 k10.begin() 初始化行空板K10硬件，配置屏幕方向，创建画布，设置背景颜色。

使用 myIot.wifiConnect("zhz3", "zy156721") 连接指定的Wi-Fi网络，然后通过 while (!myIot.wifiStatus()) {} 循环等待Wi-Fi连接成功。

成功连接后，调用 ntptime.setNtpTime(ntptime.UTCEast8_t, "edu.ntp.org.cn") 设置NTP时间同步，使用中国教育网NTP服务器。

初始化信息在画布中显示，使用 canvasText 方法绘制实验标题，并使用 updateCanvas 刷新屏幕。

3、主循环处理（loop 函数）

每次 loop() 运行时，首先使用 canvasClear(7) 清除画布内容，保留7像素边距。

获取并显示当前年份、日期和时间，分别使用 canvasText 方法绘制到屏幕上，设置相应的字体大小和颜色。

最后，通过 updateCanvas 方法更新显示内容，每次循环延迟1秒。

该代码适用于演示如何通过Wi-Fi连接网络并使用NTP同步时间，同时在K10设备屏幕上显示同步后的当前时间信息。这对于物联网设备时间同步和显示功能的开发非常有用。

Mind+图形编程

实验场景图动态图（每秒钟跳字）

【花雕动手做】行空板K10系列实验之网络服务动态时钟授时并屏幕显示日期与时间 简单

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