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本文接續簡易 OLED Clock 網路時鐘的上篇內容，將說明電路如何連接與完整程式碼的撰寫。

上篇連接： ESP32 | Micropython | OLED Clock 網路時鐘(上)| 601

小提醒：程式需要整合之前提及的多種模組，建議有需要瞭解基本概念的朋友可以參考下面文章：

1. 電路連接

這個簡易的網路時鐘僅需要 ESP32S 與 0.96 吋的 I2C介面 OLED模組，當然如果各位朋友有其他尺寸的 OLED 也是可以，後續修改程式內 OLED 的解析度與文字擺放位置即可。I2C線路規劃使用預設的 ESP32 硬體 ID1 的腳位，SCL=GPIO25、SDA=GPIO26，並接上 3.3V 與 GND，完整接線圖如下：

oled clock

2. 實作 OLED Clock

程式的主要架構依照前篇說明的流程撰寫，完整程式碼如下：

#website: https://jimirobot.tw by jimi
#import section and default setting
import machine,utime,time,network,urequests,ujson,ssd1306,gc
from machine import Timer
nyear=2000;nmonth=1;ndate=1;nhour=1;nmin=1;nsec=1; nweek=1;unumber=0;newT=0

# sub-program section
def go_wifi():
    try:
        wifi.active(False)
        wifi.active(True)
        wifi.connect('tp_station','09xxxxxxxx')		## wifi ssid and password
        print('start to connect wifi')
        for i in range(20):
            print('try to connect wifi in {}s'.format(i))
            utime.sleep(1)
            if wifi.isconnected():
                break          
        if wifi.isconnected():
            print('WiFi connection OK!')
            print('Network Config=',wifi.ifconfig())
        else:
            print('WiFi connection Error') 
    except Exception as e: print(e)

def get_net_time():
    clk_url='http://worldtimeapi.org/api/timezone/asia/taipei' 
    global nyear,nmonth,ndate,nhour,nmin,nsec,nweek,newT 
    try:
        gc.collect()
        clk_response= urequests.get(clk_url)	# get network time json
        if  clk_response.status_code == 200:   
            json_data=ujson.loads(clk_response.text)['datetime']
            week_data=ujson.loads(clk_response.text)['day_of_week']
            nyear=int(json_data[0:4])			#get year 
            nmonth =int(json_data[5:7])			#get month 
            ndate=int(json_data[8:10])
            nhour=int(json_data[11:13])
            nmin=int(json_data[14:16])
            nsec=int(json_data[17:19])
            nweek=int(week_data)
            print("Time_Update Okay")
            newT=1
            clk_response.close()
        else :
            clk_response.close()
            newT=0
            print("update fail")    
    except Exception as e: 
        print(e)
        print('get net error !')
        newT=0
        go_wifi()  
    
def update_oleddata(x):
    global newT,unumber
    if newT==1:					#if get net time from server sucessfully
        oyear=nyear
        omonth=nmonth
        odate=ndate
        ohour=nhour
        omin=nmin
        osec=nsec
        newT=0
        unumber+=1
    else :
        rdata=rtc.datetime()	#else get time from esp32 rtc
        oyear=rdata[0]
        omonth=rdata[1]
        odate=rdata[2]
        ohour=rdata[4]
        omin=rdata[5]
        osec=rdata[6]

    oled096.fill(0)     
    oled096.text('~ TAIPEI ZONE ~',0,0)
    oled096.text('TIME {}:{}:{}'.format(ohour,omin,osec),0,16)
    oled096.text('TODAY {}-{}-{}'.format(oyear,omonth,odate),0,32)
    oled096.text('TIME CHECK {}'.format(unumber),0,48) 
    oled096.show()

# initial section:  timer1, oled , rtc, establish wifi and get correct time 
tim1=Timer(1)
tim1.deinit()
hw_i2c1 = machine.I2C(1, freq=200000)        
oled096=ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, hw_i2c1)
oled096.fill(0) 
oled096.text('~ INITIALING ~',0,0)
oled096.show()

wifi= network.WLAN(network.STA_IF)
go_wifi()
get_net_time()
newT=0
rtc = machine.RTC()
rtc.init((nyear,nmonth,ndate,nweek,nhour,nmin,nsec,0))
tim1.init(period=1000, mode=Timer.PERIODIC, callback=update_oleddata)

# main-loop section
while 1:
    utime.sleep(60)
    get_net_time()

>> 程式說明

整段程式可以大致分成4個區塊（import / def / initial / main-loop section)，在說明順序上，會先跳過函式區塊，先瞭解主要流程，這樣應該會更容易瞭解。

#import section and default setting
import machine,utime,time,network,urequests,ujson,ssd1306,gc
from machine import Timer
nyear=2000;nmonth=1;ndate=1;nhour=1;nmin=1;nsec=1; nweek=1;unumber=0;newT=0

先匯入需要的模組，像是 machine、time、network、urequests 、Timer ，這邊會同時將程式需要的參數值建立，nyear ~ nsec 指的是來自網路的時間參數（分別對應西元/月份/日期等），在程式初始化階段如網路無法連線，時間參數將會用預設值填入；nmumber 為網路更新次數；newT 是網路時間更新成功的旗標，『newT=1』 為網路時間有更新值，反之則沒有，因網路有諸多因素會導致偶爾連線異常，因此設定此參數作為標記。

# initial section:  timer1, oled , rtc, establish wifi connection and get correct time 
tim1=Timer(1)		# use timer1
tim1.deinit()		# close time1 
hw_i2c1 = machine.I2C(1, freq=200000) 	#initial esp32 i2c      
oled096=ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, hw_i2c1)	#initial oled module
oled096.fill(0) 
oled096.text('~ INITIALING ~',0,0)
oled096.show()

wifi= network.WLAN(network.STA_IF)
go_wifi()
get_net_time()
newT=0
rtc = machine.RTC()
rtc.init((nyear,nmonth,ndate,nweek,nhour,nmin,nsec,0))
tim1.init(period=1000, mode=Timer.PERIODIC, callback=update_oleddata)

從程式第82行開始為初始化階段，將 timer 、i2c 建立起物件，分別採用 ESP32 內部的 timer1、硬體 i2c id1 ，其中 i2c 操作頻率為 200K，接著利用建立好的 i2c 物件，初始化 0.96 吋的 OLED，解析度為 128*64，在系統初始化時，畫面顯示” ~ INITIALING ~”。（如對於此上述基本設定較不熟的朋友，可以參考前言所列出的那些文章）

程式第 91 行建立wifi物件後，go_wifi() 此函式為開啟進行wifi連線，取得網路 IP，接著執行第 93 行 get_net_time()函式 ，連線 worldtimeapi 以取得第一次的網路時間參數（nyear-nsec 共7個，最後一個毫秒這邊直接忽略填0），之後放入 ESP32 rtc 的時間初始值。

當 ESP32 RTC 已開始正確運行後，此時可以啟動 timer1 的週期呼叫功能，此週期設定為 1000ms，也就是每一秒就會呼叫一次 update_oleddata() 函式，這個函式的作用就是更新 OLED 的時間畫面，讓我們在看 oled 畫面時可以看到類似時鐘的效果。（秒數會跟電子時鐘一樣更新）

# main-loop section
while 1:
    utime.sleep(60)
    get_net_time() 			#update the newest time

主程式 while 迴圈就做兩件事：『等待』—>『從網路更新時間』，utime.sleep() 目前是設定 60 秒，等待後再度執行 get_net_time() 連上 worldtimeapi 取得最新的時間。因這個專案主要是以內部 rtc 值做為我們時間參考依據，所以這邊的等待時間，如連線測試順利後，可自行將其參數改成小時以上，避免較無意義的 wifi 連線動作。

# sub-program section
def go_wifi():
    try:
        wifi.active(False)
        wifi.active(True)
        wifi.connect('tp_station','09xxxxxxxx')		## wifi ssid and password
        print('start to connect wifi')
        for i in range(20):
            print('try to connect wifi in {}s'.format(i))
            utime.sleep(1)
            if wifi.isconnected():
                break          
        if wifi.isconnected():
            print('WiFi connection OK!')
            print('Network Config=',wifi.ifconfig())
        else:
            print('WiFi connection Error') 
    except Exception as e: print(e)

最後就來講一下程式內定義的3個函式內容。

go_wifi() 的功用在於連線到指定的 ap 基地台，取得所需要的IP位址，在連線的過程中，利用 for 迴圈，設計一個簡單的20 秒 timeout 機制（程式第12行-第16行），一旦連線成功，print 出獲得的 ip，連線失敗則顯示網路異常。

def get_net_time():
    clk_url='http://worldtimeapi.org/api/timezone/asia/taipei' 
    global nyear,nmonth,ndate,nhour,nmin,nsec,nweek,newT 
    try:
        gc.collect()
        clk_response= urequests.get(clk_url)	# get network time json
        if  clk_response.status_code == 200:   
            json_data=ujson.loads(clk_response.text)['datetime']
            week_data=ujson.loads(clk_response.text)['day_of_week']
            nyear=int(json_data[0:4])			#get year 
            nmonth =int(json_data[5:7])			#get month 
            ndate=int(json_data[8:10])
            nhour=int(json_data[11:13])
            nmin=int(json_data[14:16])
            nsec=int(json_data[17:19])
            nweek=int(week_data)
            print("Time_Update Okay")
            newT=1
            clk_response.close()
        else :
            clk_response.close()
            newT=0
            print("update fail")    
    except Exception as e: 
        print(e)
        print('get net error !')
        newT=0
        go_wifi()

get_net_time() 是我們連線 worldtimeapi 網站的重頭戲，關於怎麼取得對應地區的時間方法，在上篇的內容已說明，想得到台灣地區的時間， http request請求的連線網址設定成  http://worldtimeapi.org/api/timezone/asia/taipei。

如伺服器連線正常，也就是 http 的狀態碼為 200，將回傳的內容 clk_response.text 字串型態透過 ujson.loads() 方法轉成 dict ，並分別取出 KEY 為 datetime 與 day_of_week 的資料，datetime 內含當下時間值，day_of_week 則為星期幾的標示。

完整 datetime 的內容字串格式如下：2021-05-05T14:36:51.413220+08:00，所以西元年就是字串 index 的 0-3 位，月份就是5-6，以此類推；day_of_week 回傳的內容就是 0-6，星期天為 0，星期一為 1。因為取出的數值仍然為字串型態，記得用 int 的型別轉換成數字型態。順利完成時間參數更新後，將 newT 旗標設為1，並關閉 http 連線。

如果連線伺服器失敗的話（程式第45行），則是關閉 http 連線，並將 newT 指派0（系統 timer 每次呼叫 update_oleddat 函式時，該次就不會使用網路更新的數值）。如在連線中發生系統意外（最常出現-202），就再次啟動連線 wifi，等待下次更新時間程序。

def update_oleddata(x):
    global newT,unumber
    if newT==1:					#if get net time from server sucessfully
        oyear=nyear
        omonth=nmonth
        odate=ndate
        ohour=nhour
        omin=nmin
        osec=nsec
        newT=0
        unumber+=1
    else :
        rdata=rtc.datetime()	#else get time from esp32 rtc
        oyear=rdata[0]
        omonth=rdata[1]
        odate=rdata[2]
        ohour=rdata[4]
        omin=rdata[5]
        osec=rdata[6]

    oled096.fill(0)     
    oled096.text('~ TAIPEI ZONE ~',0,0)
    oled096.text('TIME {}:{}:{}'.format(ohour,omin,osec),0,16)
    oled096.text('TODAY {}-{}-{}'.format(oyear,omonth,odate),0,32)
    oled096.text('TIME CHECK {}'.format(unumber),0,48) 
    oled096.show()

此函式與 ESP32 的 timer 連動，timer 啟動時已設定 1秒週期性呼叫update_oleddata() ，因此 oled 的顯示資訊將會1秒更新一次，程式的邏輯主要為『如果連線 worldtimeapi 有順利更新時間時（newT=1）』，將最新的時間內容放到 oyear 等參數內；反之，在平常狀態或更新失敗( newT=0）時，則將 rtc 內部時間取出放入 oyear-osec 等參數。也就是這個專案架構下，一般平常時間的顯示都是利用 rtc 讀取來顯示，等到需要校正時，在連線網路來更新。

程式第 75-80 行，oled 會顯示目前的時間/日期，『TIME CHECK』 是參考用的數值，顯示目前已透過網路更新幾次。

>> OLED 執行畫面

整段程式碼如果順利執行的話，OLED 畫面如下：

3. 總結

這個網路時鐘的專案，簡單來說就只需要 oled 的顯示模組與 esp32s 這兩個硬體即可完成，各位朋友如果有需要的話，後續還可以再增加 DHT11 的溫濕度感測在程式內，有了時間+溫濕度感測這兩個數值，一個簡易的帶溫濕度計的網路時鐘就完成了，硬體 DIY 僅需 200-300 新台幣。

不過上述這段程式碼，JIMI哥自己幾天測試下，雖說可以穩定執行，還是有一些細節可以注意：

  1. 網路校正延遲問題： 雖然我們是透過 RTC 為主，網路時間為校正用，當透過 http 請求連線時間伺服器後，這個網路的封包傳遞了多久才回到我們 esp32 系統，此因素就會造成這個現象。更新後的時間比原本 rtc 的誤差大，也是有可能的。
  2. urequest 系統意外：使用 urequest 這個模組可以很方便送出 http 請求，但如遇到需要比較大記憶體的需求時(https 傳輸)，偶爾還是會出現 OSErr 的情況，程式內部已透過 try- except 程序讓程式都可以穩定執行， 但此現象會成造成畫面突然當住1秒左右，接著畫面才持續更新，哥自己的推測應該是系統意外的優先權大於 timer 中斷向量，導致 micropython 會”暫時” 先處理一下此程序，接著再回到原本的 main-loop 迴圈。

單就 DIY 的小型專案而言，穩定的執行不當機，精度保持在可接收的範圍，就可以滿足基本需求啦，所以各位朋友如果還不滿足的話，可以再深思一下如何精進，今天的內容就到這邊，如果有遇到什麼問題或想法，歡迎在下面留言或寫信給我討論囉！

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