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单片机获取真实时间的实现方法

web 2025/7/5 22:06:58

单片机获取真实时间（即当前的年月日、时分秒等）通常需要依赖外部时间源或模块，因为单片机本身没有内置的实时时钟（RTC）功能。

在 C 语言环境下，单片机获取真实时间通常需要依赖 外部硬件模块（如 RTC、GPS）或 网络协议（如 NTP）。以下是几种常见方法的详细实现（基于 C 语言，不依赖 Arduino 库）：

1. 通过外部 RTC 模块（如 DS3231）

硬件连接

使用 I²C 接口连接 RTC 模块（如 SDA→P1.0, SCL→P1.1）。
为 RTC 模块连接备用电池（如 CR2032）。

C 语言代码示例

#include <stdint.h>
#include "i2c.h"  // 假设已实现 I2C 底层驱动#define DS3231_ADDR 0x68 // DS3231 的 I2C 地址// 从 DS3231 读取时间（BCD 格式）
void ds3231_get_time(uint8_t *sec, uint8_t *min, uint8_t *hour, uint8_t *day, uint8_t *month, uint8_t *year) {uint8_t buf[7];i2c_start();i2c_write(DS3231_ADDR << 1); // 写模式i2c_write(0x00);             // 从寄存器 0 开始读i2c_stop();i2c_start();i2c_write((DS3231_ADDR << 1) | 1); // 读模式for (int i = 0; i < 6; i++) buf[i] = i2c_read(1); // 带 ACKbuf[6] = i2c_read(0);             // 最后一个字节不带 ACKi2c_stop();*sec   = buf[0] & 0x7F; // 去掉最高位（时钟停止标志）*min   = buf[1];*hour  = buf[2];*day   = buf[4];*month = buf[5];*year  = buf[6];
}// BCD 转十进制
uint8_t bcd_to_dec(uint8_t bcd) {return (bcd >> 4) * 10 + (bcd & 0x0F);
}int main() {uint8_t sec, min, hour, day, month, year;ds3231_get_time(&sec, &min, &hour, &day, &month, &year);printf("20%02d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",bcd_to_dec(year), bcd_to_dec(month), bcd_to_dec(day),bcd_to_dec(hour), bcd_to_dec(min), bcd_to_dec(sec));return 0;
}

2. 通过网络协议（NTP）获取时间

适用于 ESP8266/ESP32 等带网络功能的单片机。

C 语言代码示例（基于 ESP-IDF）

#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include "esp_sntp.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "nvs_flash.h"void initialize_sntp() {sntp_setoperatingmode(SNTP_OPMODE_POLL);sntp_setservername(0, "pool.ntp.org");sntp_init();
}void print_local_time() {time_t now;struct tm timeinfo;time(&now);localtime_r(&now, &timeinfo);printf("当前时间: %04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d\n",timeinfo.tm_year + 1900, timeinfo.tm_mon + 1, timeinfo.tm_mday,timeinfo.tm_hour, timeinfo.tm_min, timeinfo.tm_sec);
}void app_main() {nvs_flash_init();wifi_init_sta(); // 假设已实现 WiFi 连接initialize_sntp();while (sntp_get_sync_status() != SNTP_SYNC_STATUS_COMPLETED) {vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);}print_local_time();
}

3. 通过 GPS 模块获取时间

解析 GPS 模块输出的 NMEA 协议（如 $GPRMC 语句）中的 UTC 时间。

C 语言-解析GPRMC语句代码示例

#include <string.h>// 解析 GPRMC 语句中的时间（格式：$GPRMC,hhmmss.ss,A,ddmm.mm,N,...*hh）
void parse_gprmc_time(const char *nmea, uint8_t *hour, uint8_t *min, uint8_t *sec) {char *token = strtok((char *)nmea, ",");for (int i = 0; i < 7; i++) token = strtok(NULL, ","); // 跳过前7字段if (token != NULL && strlen(token) >= 6) {*hour = (token[0] - '0') * 10 + (token[1] - '0');*min  = (token[2] - '0') * 10 + (token[3] - '0');*sec  = (token[4] - '0') * 10 + (token[5] - '0');}
}int main() {const char *gprmc = "$GPRMC,123519.00,A,4807.038,N,01131.000,E,022.4,084.4,230394,,,*6A";uint8_t hour, min, sec;parse_gprmc_time(gprmc, &hour, &min, &sec);printf("UTC 时间: %02d:%02d:%02d\n", hour, min, sec);return 0;
}

GNRMC语句获取时间，具体实现代码可以参考上篇文章https://blog.csdn.net/kivenx/article/details/147441407?fromshare=blogdetail&sharetype=blogdetail&sharerId=147441407&sharerefer=PC&sharesource=kivenx&sharefrom=from_link

4. 手动设置时间（无外部模块）

如果无需高精度，可通过用户输入或编译时间初始化：

#include <stdio.h>
#include <time.h>void set_manual_time() {struct tm manual_time = {.tm_year = 124,  // 2024 - 1900.tm_mon  = 4,     // 5月（0-based）.tm_mday = 1,.tm_hour = 12,.tm_min  = 0,.tm_sec  = 0};time_t t = mktime(&manual_time);printf("手动设置时间: %s", ctime(&t));
}

关键点总结

方法	优点	缺点	适用场景
RTC 模块	高精度，掉电不丢失	需额外硬件	离线设备（如电子钟）
NTP	自动同步网络时间	依赖网络	联网设备（如 IoT）
GPS	全球可用，自带定位	功耗高，需户外信号	车载/户外设备
手动设置	无需外部模块	不精确，需人工干预	调试或简单应用