注目キーワード

【Arduino】Raspberry Pi Pico W をArduinoでプログラミング!時刻同期する

すけろく
前回の記事で、Raspberry Pi Pico Wを
Wi-Fi接続できた。
げんろく
ああ。インターネットへのアクセスが
できるようになったな。
すけろく
これで、Raspberry Pi Pico Wの時刻を
正確に合わせることもできるな!
げんろく
よし。インターネット上の
NTP(時刻提供)サーバと時刻同期してみるか!
今回は記事では、「Raspberry Pi Pico W」をArduinoでプログラミングして、インターネット上の時刻提供サーバ(NTPサーバ)と時刻同期してみます。
Raspberry Pi Pico W」を時刻同期することで、正確な時刻を元にデータ取得や、命令の実行を行うことができます。
この記事の前提となる「Raspberry Pi Pico W」のはじめかたについては、次の記事で紹介しています。
関連記事

すけろく ついに、国内でもRaspberry Pi Pico Wを手に入れたぞ! げんろく Wi-Fiモジュールがついているので、 国内の技適取得が必要だったからな。 すけろ[…]

前回の記事はこちら
関連記事

すけろく Raspberry Pi Pico W がArduinoで プログラムを書き込めることは確認できた。 げんろく ああ。無事、初回書き込みが出来て、 COMポートとしても認識されたな。 […]

記事内でご紹介する「Raspberry Pi Pico W」はこちら!

ピンヘッダ実装済み
created by Rinker
ノーブランド品
¥2,290 (2024/07/18 10:07:00時点 Amazon調べ-詳細)
ピンヘッダを自分ではんだ付けするもの
created by Rinker
Raspberrypi
¥1,630 (2024/07/18 01:15:04時点 Amazon調べ-詳細)

Arduino、C/C++、MicroPythonに対応している組み込み開発キットです。
正確なタイマ機能、温度センサーなどを備えたモデルです。ディスプレイ等がないため、消費電力を抑えた構成をとることができます。いろいろ遊べますよ~

時刻同期とは?

Webサイトを構成するサーバやパソコン、スマートフォンなどでも内部に時刻を持っていますよね。インターネットに接続する各機器で内部に持っている時刻がずれていたら、正確な処理や履歴が残せないといったことが起こります。

そこでインターネットには、標準時刻の提供サービスを行う場所があります。それがNTPサーバです。スマートフォンやパソコンでもNTPサーバを使って時刻同期することができます。

また、一度時刻同期を行っても機器内部の時刻をカウントしているクロックの微細なずれが積み重なって時刻がずれていきますので定期的な時刻同期が必要です。

日本国内の環境にて時刻同期をする際に使用できるNTPサーバは以下のものがあります。

  • 独立行政法人情報通信研究機構(NICT)
    NTPサーバー:ntp.nict.jp
  • MFEED時刻情報提供サービス
    NTPサーバ:ntp.jst.mfeed.ad.jp

今回は、「MFEED」の公開NTPサーバーを使用したいと思います。

Raspberry Pi Pico Wの時刻を同期させよう!

それでは早速、時刻同期のプログラムを記述していきます。

Wi-Fiアクセスポイントへの接続後、「MFEED」の公開NTPサーバーとの時刻同期を行います。

この手順を行う際には、事前に「Raspberry Pi Pico W」に対して、Arduino IDEで初回書き込みを行い、COMポートとして認識させておく必要があります。

「Raspberry Pi Pico W」への初回書き込みついては、次の記事を参照してください。
関連記事

すけろく ついに、国内でもRaspberry Pi Pico Wを手に入れたぞ! げんろく Wi-Fiモジュールがついているので、 国内の技適取得が必要だったからな。 すけろ[…]

時刻管理用ライブラリの追加

今回は、以下のライブラリを追加します。

このライブラリは、NTPサーバと同期した時刻を、日本時間に変換して、管理するために使用します。

使用する情報 設定値(バージョン)
ライブラリ名 Time By Michael Margolis (1.6.1)

ライブラリのインストール手順については、次の記事を参考にしてください!

関連記事

「Arduino IDE」では、使用する機能やセンサー、ボードを使用するプログラムで使用できる有効なライブラリが公開されています。 ライブラリを使用すると、効率的かつ品質を確保したプログラミングが可能です。 この記事では、Ar[…]

時刻同期プログラム

Arduino IDEを起動して、「ファイル」メニューから「新規ファイル」を選択し、表示されるスケッチに以下のように記述します。

 Arduino IDE スケッチ例

ちょこっと解説
時刻同期を行う処理は、スケッチ内の以下の関数で記述しています。
関数:void setClock(const char* ntpsrv, const long gmt_offset)

関数内には、同期するNTPサーバ(ntpsrv)と時刻オフセット(gmt_offset)が入力されます。
オフセットは、日本時間に合わせるために標準時間からずれている時間(9時間)を指定してあります。処理としては以下の流れで行います。
① NTPサーバとの時刻同期
② NTP同期待ち
③ 同期後の時間の取得(time_t型)    :time()
④時刻情報の変換(time_t型 ➡tm構造体):gmtime_r()
⑤tm構造体から時刻管理用に値をセット  :setTime()
⑥時刻を日本時間に変更         :
adjustTime()
⑦時刻の表示

Raspberry Pi Pico Wへの書き込み

2回目以降

  1.  Raspberry Pi PicoをパソコンにUSB接続します。
  2.  Arduino IDEで前述のプログラムを記載して、 「ファイル」メニューから「名前を付けて保存」で任意の名前を付けて保存します。
  3. 「ツール」メニューから「ボード」情報を確認し、次のものを選択します。
    「Raspberry Pi Pico/RP2040」-「Raspberry Pi Pico W」
  4. 「シリアルポート」にマイコンを接続したCOMポートが指定されているかも確認します。
  5. 「ツール」メニューから「シリアルモニタ」を選択してシリアルモニタを起動します。(転送速度は「9600」です)
  6. 「スケッチ」メニューから「マイコンボードに書き込む」を選択します。

 プログラム実行結果

シリアルモニタ上に以下の通り表示されれば成功です。

Connecting to your-ssid

WiFi connected
IP address: 192.xxx.xxx.xxx
Current time: 2023-03-30 21:01:05
Disconnect from WiFi

WiFi disconnected
Current time: 2023-03-30 21:01:10  ※5秒おきに出力される
Current time: 2023-03-30 21:01:15
Current time: 2023-03-30 21:01:20
Current time: 2023-03-30 21:01:25
Current time: 2023-03-30 21:01:30
Current time: 2023-03-30 21:01:35

編集後記

さて、これでWi-Fiアクセスポイントに接続して、時刻同期を行うことができました。

Raspberry Pi Pico W」のプログラミングといえば、「microPython」と考えていましたが、Arduino IDEでプログラムできるとうれしいです。

これで、他のマイコンと同じArduino IDEで開発できます!

Raspberry Pi Pico W」と同じRP2040というチップを搭載している機器にも使えるので応用ができそうです。

今回の記事は以上になります。

最後までご覧いただき、ありがとうございました。

記事内でご紹介した「Raspberry Pi Pico W」はこちら!

ピンヘッダ実装済み
created by Rinker
ノーブランド品
¥2,290 (2024/07/18 10:07:00時点 Amazon調べ-詳細)
ピンヘッダを自分ではんだ付けするもの
created by Rinker
Raspberrypi
¥1,630 (2024/07/18 01:15:04時点 Amazon調べ-詳細)

Arduino、C/C++、MicroPythonに対応している組み込み開発キットです。
正確なタイマ機能、温度センサーなどを備えたモデルです。ディスプレイ等がないため、消費電力を抑えた構成をとることができます。いろいろ遊べますよ~

Raspberry Pi Pico Wの他の記事はこちらからどうぞ!

すけろく ウーム。 センサーなどの情報を記録したいな。 げんろく なに。Raspberry Pi Picoで記録媒体を 使いたいのか。 すけろく そうだ。 センサーやカメラのデータを保存したいのだ。 げんろく データの保管には、microSDカードが 使いやすいそ。使ってみるか! この記事では、「Raspberry Pi  Pico/W」に「microSDカードスロット」を接続して読み書きしてみま […]

すけろく うーむ。 げんろく どうした?浮かない顔をして。 すけろく LEDを火のように光らせる方法を知りたくてな。 げんろく それなら、1/fの揺らぎを使って 再現してみるか。 この記事では、「Raspberry Pi  Pico W」を使って、「LEDを揺らぎを加えて点灯させる」方法をご紹介します。 Raspberry Pi の中でも、省電力なCPUを搭載したマイコン開発ボードです。 他のRa […]

すけろく うーむ。 どうしたものか。 げんろく どうした。 暗い顔をして。 すけろく カーモデルのウィンカー点滅を再現したくてな。 明滅回路を作ろうか悩んでおる。 げんろく ん!? そんなときは、メインプロセッサと切り離して 動作するPIOの出番ではないのか! この記事では、「Raspberry Pi  Pico/W」に実装されている「PIO(Programmable I/O」を実際に使ってみます […]

すけろく Raspberry Pi Pico/WのPIO機能を使ってUARTの送信には成功した。 しかし、まだ受信側ができていないのぉ。 げんろく そうだな。 今度は受信側を試してみるか。 すけろく どうせなら、パソコンから送った文字を返すような やり取りができるといいな。 げんろく よし。 UART送受信を実装してみよう。 この記事では、「Raspberry Pi  Pico/W」に実装されてい […]

すけろく Raspberry Pi Pico/WのPIO機能については前回調べた。 今度は実際に使ってみたいの~ げんろく そうだな。 実際にプログラムする際の注意事項などを見ていこう。 すけろく Arduino IDEでも使用できるのか? げんろく ああ。 使えるぞ! Arduino IDEで使う場合を例にやっていこう。 この記事では、「Raspberry Pi  Pico/W」に実装されている […]

すけろく Raspberry Pi Pico/Wには、PIOという機能があるらしいな。 げんろく そうだ。 UARTなどのインタフェース不足や、実装されていない機能を GPIOに対してプログラムできる機能だ。 すけろく Raspberry Pi Pico/Wをもっと知るために PIOを調べてみたい。 げんろく よし! PIOについて少し調べてみるか! この記事では、「Raspberry Pi  P […]

すけろく うーむ。 げんろく どうした浮かない顔して。 すけろく これまで、Raspberry Pi Pico / Wをいろいろ確認してきたが 外付けのボタンの認識ってやったかぇ? げんろく たしかに!まだ取り上げていない基本的なものがあるな よし、今回はボタン押下時の状態を Raspberry Pi Pico / Wで認識してみよう。 この記事では、「Raspberry Pi  Pico W」を […]

すけろく 宅内で使っているリモコンは、どういった仕組みで テレビなどをつけているのかな~? げんろく 赤外線を使って信号を送っているのだ。 すけろく しかし、たくさんある機器のリモコンが混信しないのは どういった仕組みなのかぇ? げんろく よし、今回は赤外線リモコンの通信を 調査してみるか! この記事では、「Raspberry Pi  Pico W」を使って、「赤外線リモコンの通信内容を分析する」 […]

すけろく うーむ。 対応付けが難しいな。 げんろく どうした? Raspberry Pi Picoで悩んでいるようだな。 すけろく Raspberry Pi PicoやPico Wの GPIOピンの情報がボード上にプリント されていないから資料との対応付けがやりづらくてな。 げんろく そうか。そういう課題があるのだな。 よし、解決するグッツを作って提供してみよう! 皆さんは、「Raspberry […]

すけろく うーむ。 モーターを毎回同じくらい回転させることはできんのかな。 げんろく DCモーターや、サーボモーターだと、 回転量を正確に制御することは難しいぞ。 すけろく では、何か解決策はあるのかぇ? げんろく ステッピングモーターというものがある。 モーターの回転をステップとして制御できる。 今回はこのあたりを動かしてみるか。 この記事では、「Raspberry Pi  Pico W」を使っ […]