Timestamp چیست و چه کاربردهایی دارد

Timestamp چیست و چه کاربردهایی دارد به همراه سورس و مثال

فرض کنید شما قراره زمان را توسط یک ماژول GPS و ارتباط سریال با پروتکل NMEA دریافت کنید.

همچنین لازمه در فاز بعدی اون را ذخیره کنید و توسط مثلا ارتباط GPRS اون را ارسال کنید و حتی برخی محاسبات روی اون هم انجام بدید, مثلا اون را محلی کنید ( همانطور که میدونید زمان ارسال شده GPS بر اساس UTC هست ) و شایدم برخی محاسبات روی اون انجام بدید.

زمان را میتوان یکی از مهمترین داده ها در ساز و کار نرم افزارها و سخت افزارها نامید, به همین سبب نحوه ذخیره سازی و اعمال برخی تغییرات و محاسبات نیز پراهمیت هست.

وقتی مهندسین الکترونیک قراره با زمان کار کنند چون منابع سخت افزاری بسیار محدود میشه لازمه بهترین روش برای موارد بالا در نظر گرفته بشه.

اکثر پروژه های الکترونیکی نیاز به محاسبات زمان دارند پروژه هایی که دغدغه های زیر را هم دارند:

ذخیره زمان
تغییر در زمان, مثلا محلی کردن زمان در زمان
مقایسه و یا برخی اعمال محاسبات ریاضی بر روی زمان
انتقال زمان از بسترهای مختلف مانند GPRS

خب برمیگردیم به مثال اولمون..

قسمتی از پکت NMEA را که شامل اطلاعات زمان هست در زیر می بنید.

$GPRMC,123519,A,4807.038,N,01131.000,E,022.4,084.4,230394,003.1,W*6A

1	$GPRMC,123519,A,4807.038,N,01131.000,E,022.4,084.4,230394,003.1,W*6A

بعد از اولین کاما 123519 ساعت GPS را شما مشاهده میکنید و بعد از هفت امین کاما شما تاریخ 230317 را مشاهده میکنید .

به عبارتی ساعت 12:35:19 و تاریخ 23/03/2017 میباشد.

حال فرض کنید قرار هست ما این زمان که بر اساس UTC هست را به ساعت محلی ایران تبدیل کنیم , ساعت محلی ایران در 6 ماه اول سال +3:30 میباشد و در 6 ماه آخر سال +4.30 میباشد.

ما 12 بایت کاراکتر اسکی داریم که اگر بخواهیم تبدیل کنیم به حالت عددی میشه 6 بایت اطلاعات که البته هر کدام از بایتها محدودیت هم دارند ( مثلا ماه میتونه بین 1 تا 12 باشه) و صد البته هر نوع اضافه و کم کردن زمان به این مقادیر (مصل محلی کردن اطلاعات) میتونه توابع خاص خودش را داشته باشه.

الان چطور میتونیم زمان را چهار و ساعت و نیم افزایش بدیم و آن را به زمان محلی ایران تبدیل کنیم؟

شاید راه اولی که به ذهن خیلی های میرسه اینه که یک تابع بنویسیم و در اون بیاییم ابتدا ساعت و دقیقه ها را افزایش بدیم ! خب باید پس یک سری شرط بنویسیم که اگر بعد از افزایش ساعت و دقیقه روز را هم اضافه کنیم و اگر روز را هم اضافه کردیم باید حواسمون باشه شاید مجبور بشیم ماه را اضافه کنیم! و اگر ماه را اضافه کردیم باید حواسمون به این باشه که برخی از ماهها تعداد روزهاش متفاوته و امکان داره حتی به افزایش سال هم برسیم..

با کمی نگاه دقیق تر به نظر بهتره که زمان را به یک عدد تبدیل کنیم و در یک تابع دیگه بتونیم اون عدد را مجددا به تاریخ تبدیل کنیم که البته اون هم تابع خیلی ساده ای نداره:-)

صد البته این پروژه قبلا انجام شده و تحت عنوان Unix Timestamp شناخته میشه.

ساختاری که جهت ذخیره کردن زمان و تاریخ در سیستمهای یونیکس استفاده شده و میشه.

با تبدیل این اعداد به Timestamp شما علنا چهار بایت را اشغال میکنید که هم حافظه کمتری اشغال میکنه و هم محاسبات بر روی آن راحت تر هست.

البته تنها مشکل این نوع نگهداری زمان بحث ناخوانا بودن ساعت در یک نگاه میباشد و لازم است برای تبدیل به زمان قابل درک برای ما یک محاسبه ریاضی انجام شود.

نوع تبدیل هم بسیار ساده هست این عدد از تاریخ 1/1/1970 شروع شده و به ازای هر یک ثانیه , عدد مربوطه بعلاوه یک میشود.

در وب سایت www.unixtimestamp.com میتوانید بصورت آنلاین تبدیل را انجام دهید.

نحوه استفاده از توابع Timestamp در میکروکنترلر

به نظر هویت Timestampe مشخص شده ما برای این سیستم الان به دو تا تابع نیاز داریم:

تبدیل ساعت , دقیقه , ثانیه , ماه , روز , سال به TimeStamp و بالعکس:

در زیر سورس این دو تابع را میتونید ببنید که برای اینکه مشخص بشه توابع چطور کار میکنن ما یک پروژه کوچک با کدویژن Codevision انجام دادیم و با شبیه ساز پروتئوس نیز اون را شبیه سازی کردیم که در زیر میتونید هم سورس کدویژن و هم Proteus را دانلود کنید و در پروژه های خودتون استفاده کنید.

typedef struct _tm_struct 
{
   unsigned char tm_sec;     /* seconds after the minute - [0,59]    */
   unsigned char tm_min;     /* minutes after the hour - [0,59]      */
   unsigned char tm_hour;    /* hours since midnight - [0,23]        */
   unsigned char tm_mday;    /* day of the month - [1,31]            */
   unsigned char tm_mon;     /* months since January - [0,11]        */
   unsigned int tm_year;    /* years since 1900                     */
   unsigned char tm_wday;    /* days since Sunday - [0,6]            */
   unsigned char tm_yday;    /* days since January 1 - [0,365]       */
   unsigned char tm_isdst;   /* daylight savings time flag           */  // NOT USED
}tm_struct;



// this array represents the number of days in one non-leap year at 
//    the beginning of each month
unsigned long DaysToMonth[13] = {
   0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334,365
};


unsigned long DateToUnixTimestamp(tm_struct *datetime) 
{

   unsigned long iday;
   unsigned long val;

   iday = (unsigned long)365 * (datetime->tm_year - 70) + DaysToMonth[datetime->tm_mon-1] + (datetime->tm_mday - 1);
   iday = iday + (datetime->tm_year - 69) / 4;
   if ((datetime->tm_mon > 2) && ((datetime->tm_year % 4) == 0)) 
   {
      iday++;
   }
   val = (unsigned long) datetime->tm_sec + 60 *(unsigned long) datetime->tm_min + 3600 * (datetime->tm_hour + 24 * iday);
   return val;
}


void UnixTimestampToDate(unsigned long binary,tm_struct *datetime) {

   unsigned long hour;
   unsigned long day;
   unsigned long minute;
   unsigned long second;
   unsigned long month;
   unsigned long year;
     
   unsigned long whole_minutes;
   unsigned long whole_hours;
   unsigned long whole_days;
   unsigned long whole_days_since_1968;
   unsigned long leap_year_periods;
   unsigned long days_since_current_lyear;
   unsigned long whole_years;
   unsigned long days_since_first_of_year;
   unsigned long days_to_month;
   unsigned long day_of_week;
       
   whole_minutes = binary / 60;
   second = binary - (60 * whole_minutes);                 // leftover seconds

   whole_hours  = whole_minutes / 60;
   minute = whole_minutes - (60 * whole_hours);            // leftover minutes

   whole_days   = whole_hours / 24;
   hour         = whole_hours - (24 * whole_days);         // leftover hours
        
   whole_days_since_1968 = whole_days + 365 + 366;
   leap_year_periods = whole_days_since_1968 / ((4 * 365) + 1);

   days_since_current_lyear = whole_days_since_1968 % ((4 * 365) + 1);
        
   // if days are after a current leap year then add a leap year period
   if ((days_since_current_lyear >= (31 + 29))) {
      leap_year_periods++;
   }
   whole_years = (whole_days_since_1968 - leap_year_periods) / 365;
   days_since_first_of_year = whole_days_since_1968 - (whole_years * 365) - leap_year_periods;

   if ((days_since_current_lyear <= 365) && (days_since_current_lyear >= 60)) {
      days_since_first_of_year++;
   }
   year = whole_years + 68;        

 
   month = 13;
   days_to_month = 366;
   while (days_since_first_of_year < days_to_month) {
       month--;
       days_to_month = DaysToMonth[month-1];
       if ((month > 2) && ((year % 4) == 0)) {
           days_to_month++;
        }
   }
   day = days_since_first_of_year - days_to_month + 1;

   day_of_week = (whole_days  + 4) % 7;

   datetime->tm_yday = 
       days_since_first_of_year;      /* days since January 1 - [0,365]       */
   datetime->tm_sec  = second;        /* seconds after the minute - [0,59]    */
   datetime->tm_min  = minute;        /* minutes after the hour - [0,59]      */
   datetime->tm_hour = hour;          /* hours since midnight - [0,23]        */
   datetime->tm_mday = day;           /* day of the month - [1,31]            */
   datetime->tm_wday = day_of_week;   /* days since Sunday - [0,6]            */
   datetime->tm_mon  = month;         /* months since January - [0,11]        */
   datetime->tm_year = year;          /* years since 1900                     */
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

typedef struct _tm_struct

{

unsigned char tm_sec; /* seconds after the minute - [0,59] */

unsigned char tm_min; /* minutes after the hour - [0,59] */

unsigned char tm_hour; /* hours since midnight - [0,23] */

unsigned char tm_mday; /* day of the month - [1,31] */

unsigned char tm_mon; /* months since January - [0,11] */

unsigned int tm_year; /* years since 1900 */

unsigned char tm_wday; /* days since Sunday - [0,6] */

unsigned char tm_yday; /* days since January 1 - [0,365] */

unsigned char tm_isdst; /* daylight savings time flag */ // NOT USED

}tm_struct;

// this array represents the number of days in one non-leap year at

// the beginning of each month

unsigned long DaysToMonth[13] = {

0,31,59,90,120,151,181,212,243,273,304,334,365

};

unsigned long DateToUnixTimestamp(tm_struct *datetime)

{

unsigned long iday;

unsigned long val;

iday = (unsigned long)365 * (datetime->tm_year - 70) + DaysToMonth[datetime->tm_mon-1] + (datetime->tm_mday - 1);

iday = iday + (datetime->tm_year - 69) / 4;

if ((datetime->tm_mon > 2) && ((datetime->tm_year % 4) == 0))

{

iday++;

}

val = (unsigned long) datetime->tm_sec + 60 *(unsigned long) datetime->tm_min + 3600 * (datetime->tm_hour + 24 * iday);

return val;

}

void UnixTimestampToDate(unsigned long binary,tm_struct *datetime) {

unsigned long hour;

unsigned long day;

unsigned long minute;

unsigned long second;

unsigned long month;

unsigned long year;

unsigned long whole_minutes;

unsigned long whole_hours;

unsigned long whole_days;

unsigned long whole_days_since_1968;

unsigned long leap_year_periods;

unsigned long days_since_current_lyear;

unsigned long whole_years;

unsigned long days_since_first_of_year;

unsigned long days_to_month;

unsigned long day_of_week;

whole_minutes = binary / 60;

second = binary - (60 * whole_minutes); // leftover seconds

whole_hours = whole_minutes / 60;

minute = whole_minutes - (60 * whole_hours); // leftover minutes

whole_days = whole_hours / 24;

hour = whole_hours - (24 * whole_days); // leftover hours

whole_days_since_1968 = whole_days + 365 + 366;

leap_year_periods = whole_days_since_1968 / ((4 * 365) + 1);

days_since_current_lyear = whole_days_since_1968 % ((4 * 365) + 1);

// if days are after a current leap year then add a leap year period

if ((days_since_current_lyear >= (31 + 29))) {

leap_year_periods++;

}

whole_years = (whole_days_since_1968 - leap_year_periods) / 365;

days_since_first_of_year = whole_days_since_1968 - (whole_years * 365) - leap_year_periods;

if ((days_since_current_lyear <= 365) && (days_since_current_lyear >= 60)) {

days_since_first_of_year++;

}

year = whole_years + 68;

month = 13;

days_to_month = 366;

while (days_since_first_of_year < days_to_month) {

month--;

days_to_month = DaysToMonth[month-1];

if ((month > 2) && ((year % 4) == 0)) {

days_to_month++;

}

day = days_since_first_of_year - days_to_month + 1;

day_of_week = (whole_days + 4) % 7;

datetime->tm_yday =

days_since_first_of_year; /* days since January 1 - [0,365] */

datetime->tm_sec = second; /* seconds after the minute - [0,59] */

datetime->tm_min = minute; /* minutes after the hour - [0,59] */

datetime->tm_hour = hour; /* hours since midnight - [0,23] */

datetime->tm_mday = day; /* day of the month - [1,31] */

datetime->tm_wday = day_of_week; /* days since Sunday - [0,6] */

datetime->tm_mon = month; /* months since January - [0,11] */

datetime->tm_year = year; /* years since 1900 */

}

در زیر هم میتونید تابع Main برنامه را ببنید که در این تابع ما یک تاریخ را تبدیل به Timestamp میکنیم سپس اون عدد را یکبار دیگه تبدیل به تاریخ میکنیم و نمایش میدیم و در فاز بعدی سعی میکنیم اون زمان را +4.30 به جلو بکشیم ( اصطلاحا زمان را محلی کنیم) و دوباره زمان جدید را مشاهده کنیم.

   tm_struct timeStruct;
   unsigned long UnixTimestamp;
   char Buf[50];
   
Port_Init();


   putsf("Sisoog.com \n\r");
   printf("------------\n\r");
   putsf("Time =21:32:53  21/6/2018 \n\r");
   timeStruct.tm_hour = 21;
   timeStruct.tm_min = 32;
   timeStruct.tm_sec = 53;
   timeStruct.tm_year = 118;
   timeStruct.tm_mon = 6;
   timeStruct.tm_mday = 21;
   
                 
   
   UnixTimestamp = DateToUnixTimestamp(&timeStruct); 
   ltoa(UnixTimestamp,Buf);
   printf("TimeStamp=");puts(Buf); printf("\n\r");    
   
   
   UnixTimestampToDate(UnixTimestamp,&timeStruct);           
   
   sprintf(Buf,"TimeStruct -> %d:%d:%d, %d/%d/%d \n\r",timeStruct.tm_hour,timeStruct.tm_min,timeStruct.tm_sec,
                                              timeStruct.tm_mday,timeStruct.tm_mon,timeStruct.tm_year+1900);
   puts(Buf);                            
   
   printf("------------\n\r");
   printf("Local Time +4.5 \n\r");
   UnixTimestamp+=(4*60+30)*60;     //Local Time +4.5
   UnixTimestampToDate(UnixTimestamp,&timeStruct);              
   sprintf(Buf,"TimeStruct -> %d:%d:%d, %d/%d/%d +4.5 \n\r",timeStruct.tm_hour,timeStruct.tm_min,timeStruct.tm_sec,
                                              timeStruct.tm_mday,timeStruct.tm_mon,timeStruct.tm_year+1900);
   puts(Buf);