9.16. เวลาและ NTP¶

กล้องที่เพิ่งเปิดใช้งานใหม่ไม่ทราบว่าเวลาปัจจุบันคืออะไร นาฬิกาภายในเครื่องเริ่มต้นจากจุดที่กำหนดโดยพลการ (1970-01-01 บนบอร์ดส่วนใหญ่) และนับเพิ่มขึ้นจากนั้นจนกว่าจะมีสิ่งใดมาบอกให้เปลี่ยนแปลง NTP -- Network Time Protocol -- คือวิธีที่กล้องขอเวลานาฬิกาจริงจากเครือข่ายและตั้งนาฬิกาของตัวเองตามคำตอบที่ได้รับ

9.16.1. เหตุใดกล้องจึงต้องรู้เวลา¶

สำหรับสคริปต์หลายอย่าง นาฬิกาของกล้องไม่สำคัญ -- ลูปจับภาพเฟรมไม่สนใจว่าวันนี้เป็นวันอะไร แต่สำหรับบางสิ่งที่พบบ่อย เวลาสำคัญมาก:

การประทับเวลาในล็อกหรือข้อมูลที่อัปโหลด รายการที่ระบุว่า 1970-01-01 ทั้งหมดนั้นเข้าใจยากในภายหลัง
งานตามตารางเวลา "รันเวลา 03:00" ต้องให้กล้องรู้ว่าเวลา 03:00 คือเมื่อไหร่

9.16.2. NTP ทำงานอย่างไร¶

NTP เป็นบริการสาธารณะขนาดเล็ก ประกอบด้วยเครือข่ายเซิร์ฟเวอร์ที่ตอบคำถาม "เวลาเท่าไหร่แล้ว?" ผ่านการแลกเปลี่ยน UDP ครั้งเดียว กล้องส่งคำขอสั้น ๆ ไปยังเซิร์ฟเวอร์ NTP ที่รู้จัก เซิร์ฟเวอร์ตอบกลับพร้อมการประทับเวลาที่แม่นยำ (แม่นยำถึงไม่กี่มิลลิวินาทีสำหรับเซิร์ฟเวอร์สาธารณะทั่วไป) จากนั้นกล้องใช้ข้อมูลนั้นตั้งนาฬิกาของตัวเอง เซิร์ฟเวอร์เริ่มต้นที่กล้องใช้คือ pool.ntp.org ซึ่งเป็นกลุ่มเซิร์ฟเวอร์ที่กระจายโหลดทั่วโลก ออกแบบมาเพื่อไคลเอนต์ประเภทนี้โดยเฉพาะ

9.16.3. Python API: `ntptime`¶

MicroPython รวมโปรโตคอลไว้ในการเรียกใช้ครั้งเดียว รูปแบบที่ใช้ทั่วไปคือเชื่อมต่อลิงก์ก่อน จากนั้นจึงขอเวลาจาก NTP:

import network
import ntptime
import time

wlan = network.WLAN(network.WLAN.IF_STA)
wlan.active(True)
wlan.connect("my-network", "my-password")

while not wlan.isconnected():
    time.sleep_ms(100)

ntptime.settime()                 # cam's clock is now UTC
print(time.localtime())

หลังจาก ntptime.settime() คืนค่าแล้ว นาฬิกาเรียลไทม์ภายในเครื่องและ time.localtime() จะสะท้อนเวลา UTC ปัจจุบัน มีตัวปรับสองตัวสำหรับค่าเริ่มต้น:

ntptime.host คือชื่อเซิร์ฟเวอร์ที่จะสอบถาม กำหนดค่าใหม่ (ntptime.host = "time.google.com") ก่อนเรียก settime() เพื่อชี้ไปยังเซิร์ฟเวอร์อื่น
ntptime.timeout คือจำนวนวินาทีที่รอการตอบกลับก่อนยกเลิก ค่าเริ่มต้นสั้นมาก

9.16.4. ควรเรียกใช้เมื่อใด¶

หลังจากลิงก์เครือข่ายทำงานแล้ว NTP ทำงานบน UDP ซึ่งทำงานบน IP setup ที่ตั้งค่าไว้แล้ว รอให้ isconnected() คืนค่า True ก่อน
เป็นระยะสำหรับกล้องที่ทำงานนาน นาฬิกาภายในเครื่องจะเดินช้าลงตามชั่วโมงและวัน การเรียก settime() รายวันหรือรายสัปดาห์จะรักษาความแม่นยำ

9.16.5. เขตเวลา¶

NTP คืนเวลา UTC MicroPython ไม่มีฐานข้อมูลเขตเวลา ดังนั้นการแปลง UTC เป็นเวลาท้องถิ่นจึงเป็นหน้าที่ของสคริปต์ วิธีที่ใช้บ่อยคือใช้ค่าชดเชยคงที่สำหรับเขตเวลาของการใช้งาน:

import time

offset = -5 * 3600                  # hours -> seconds, US Eastern
local = time.localtime(time.time() + offset)
print(local)

วิธีนี้ไม่รองรับการปรับเวลาตามฤดูกาล (Daylight Saving Time) วินาทีอธิกสุรทิน และการเปลี่ยนแปลงเขตเวลาในประวัติศาสตร์ สำหรับการใช้งานกล้องส่วนใหญ่ ค่าชดเชยคงที่ก็เพียงพอแล้ว หากสคริปต์ต้องการเวลาพลเรือนพร้อมการปรับเวลาตามฤดูกาลจริง ๆ ให้ทำการแปลงฝั่งเซิร์ฟเวอร์แทน

9.16.6. สิ่งที่อาจผิดพลาด¶

ยังไม่มีเครือข่าย ntptime.settime() จะส่ง OSError หากไม่สามารถเข้าถึงเซิร์ฟเวอร์ได้ ไม่ว่าจะเป็นเพราะลิงก์ยังไม่ทำงาน การค้นหาชื่อล้มเหลว เซิร์ฟเวอร์ไม่สามารถเข้าถึงได้ หรือไม่มีการตอบกลับภายใน ntptime.timeout ลองใหม่เมื่อลิงก์เสถียร
Captive portals เครือข่าย Wi-Fi ที่ดักจับ DNS อาจตอบชื่อเซิร์ฟเวอร์ NTP ด้วย IP ของพอร์ทัลเอง และคำขอ NTP ที่ส่งไปจะได้รับข้อมูลที่ผิดพลาด กล้องจะคิดว่าเครือข่ายทำงานปกติแต่การตั้งเวลาจะล้มเหลวหรือผิดพลาดอย่างมาก ให้เปลี่ยนไปใช้เครือข่ายที่ไม่มีการดักจับหรือระบุ IP แบบตายตัว
การส่งคำขอถี่เกินไปไปยัง public pools NTP pools สาธารณะมีการจำกัดอัตราสำหรับไคลเอนต์ที่ใช้งานมากเกินไป การส่งคำขอหนึ่งครั้งต่อชั่วโมงเพียงพอแล้ว หากส่งทุกนาทีกล้องอาจถูกแบน

สำหรับข้อมูลอ้างอิง ntptime ฉบับสมบูรณ์ โปรดดู ntptime --- ไคลเอนต์ NTP แบบง่าย