マイコンからSNTPを利用するためのテスト

技

某ハードウェア版もえくろ の件。
　
ハードウェアの準備や設計は後回しで、とりあえずSNTPというプロトコルと、その時計合わせの仕組みを理解するところから。
　
まず、LAN内にNTPサーバを立て、Delphi上で書いたコードから問い合わせを行い時間情報を取得するまでをやってみる。
　

１．SNTPサーバの123ポートに対し、UDPで$23000000…(以下、44バイト分のゼロデータ)を送出
２．wktkしながらUDPで受信待ち（タイムアウトは仮で1000ms）
３．同じサイズ（48バイト）のデータが戻ってくる
　
データから時間情報を取り出す。
まず、LIに変なフラグが立ってないかとか、Modeフラグが４（Serverからの返答）かをチェック。
使えそうなデータだったら、
41バイト目から４バイト（32ビット）を取り出し、サーバが応答を送信した時刻(1900/01/01 00:00:00 からの秒数)を計算。続く45バイト目をとりだし、先頭の４ビット程度を下記の要領で計算。

ミリ秒用の変数（msdとする）を用意・初期化。
１ビットが１なら、msdに２の−１乗を加算。
２ビットが１なら、msdに２の−２乗を加算。
３ビットが１なら、msdに２の−３乗を加算。
これを必要なだけ繰り返し、最後にmsdへ1000を掛ける。
（３２ビット全てを計算する必要はない。せいせい６ビット程度で十分。有効桁以降は乱数が埋め込まれているので計算するだけ無駄）

　
本来は要求を受信した時刻も計算し、サーバの応答にかかった時間を続くラグ計算に組み込むべきだが、高負荷なサーバでないプライベートなSNTPサーバであれば無視できるので、ここでは割愛。
　
次に、サーバが返答を送ってこちらに届くまでに生じるラグを計算する。
こちらがSNTPパケットを送出した時刻（ローカルのタイマ。時刻は合っていなくてもOK）から返答を受け取るまでの時刻（同様）の差を計算、それを２で割ったものをサーバが応答を返した時刻に加算する。
　
これで求められた時刻が、SNTPの応答を受信した瞬間の時刻ということになる。
　
　
　
ここで、1900/01/01 00:00:00 からの経過秒のデータをAVR上で年月日に計算する手間を考えて愕然としたが、もえくろ 時計サーバから送られるデータフォーマットを、この 1900/01/01 00:00:00 基準の計算方法に揃えておけばいい（専用のCGIを作成）。
そうすれば、年月日や閏年、閏秒などの面倒な事は一切無視して、純粋な整数値で時間を計算できる。うん、この手でなんとかいけそうだ。
　
　
これでSNTP経由でいつでも正確な時間が取り出せるという理屈。
マイコン上で生成する１秒の精度には限界があるので、１時間に１回程度の時計合わせが必要になりそうだが・・・。クロックモジュールを実装してもいいが、そうなると年月日の計算がからんでくるからなぁ。内部的には日付は適当にしておいて、時刻だけ一致させて使えばいいか。
　
　
本当はイーサネットのデータ制御という、一番低レベルな処理もゴリゴリ書かなくちゃいけないんだけどね・・・。
うーむ。来月頃にEthernet付きのマイコンボードを買って（組んで？）、ぼちぼち実装テストも始めてみるかな。