由於 NodeMCU (ESP8266) 或 ESP32 的MCU 裡面帶有實時時鐘 (Real-time clock，RTC)，在RTC 被校正之後，能用於時間戳章(Time Stamp)的相關應用。比方說，可以把溫度感測器的測量數值，跟當前的時間，一起存進去 SD 卡的 log 紀錄檔，這樣讀取歷史資料時，就知道某個溫度，是在何時被量測紀錄的。
但由於MCU模塊，不像電腦主機板有安裝 CR2032 鋰電池，去維持RTC不間斷運作，一旦 MCU電源中斷，之前網路校準好的時間就沒了，重新上電後，RTC會回到預設的 2000年1月1日0點。好在 NodeMCU 跟 ESP32 都內建 WiFi，因此透過網路對時伺服器 NTP Server，便能隨時校正RTC。對於價格便宜的 MCU 來說，更頻繁地執行網路校時，可以彌補 RTC 不準的缺陷。
詢問 NTP Server 目前時間
NTP Server是使用 UDP 通訊協定，並使用 123 這個連接埠來通訊，台灣有以下幾個常用的 NTP Server，可就近對時，縮短回應時間：
tick.stdtime.gov.tw (118.163.81.62)
tock.stdtime.gov.tw (211.22.103.157)
watch.stdtime.gov.tw (118.163.81.63)
clock.stdtime.gov.tw (211.22.103.158)
詢問 NTP Server 當前時間，需要設定 UDP 通訊協定 socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)，並送出以下這一長串位元組串 (bytes) 給 NTP Server，就會得到 NTP Server 回覆時間：
b'\x23\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
這個詢問用的封包，第一個位元組可用\0x23，然後接上 47 個 0x00 ，總共48個Bytes，下面會解釋這個詢問封包的意義。要製造這個封包，你可以先產生字串： '\x23' + 47 * '\0'，然後丟給字串編碼函式 encode('ascii') ，就能得到 ByteArray格式的資料封包：ntpquery.encode('ascii')。
送出以上封包給 NTP Server 後，它會回覆一樣格式、長度 48 bytes 的封包，裡面包含你要對實用的時間。要解開這串封包，我們可以用 Python內建的 struct 的 unpack 方法，把封包的 ByteArray，直接轉成實際的數字。
NTP 48-Byte 封包格式解析
我們先來看一下NTP Server 這 48個 bytes 的意義，傳送、接收都是一樣的格式：
我們詢問 NTP Server ，或它回覆我們的 48個bytes的封包，就只有上面藍色的部份，每一排 4個 byte (32-bit)。灰色的部份，目前NTP協定還沒有用到、也不會傳送。為了讓你更容易了解48byte封包的架構，我把上面網路上找到的封包格式，重新畫一個用 Python 角度思考的的表格：
比對我們前面傳送過去 NTP Server 的封包，只有第一個Byte、即上表最前面那 4bytes 檔頭的第1個byte，也就是最前面那八個bit有意義，剩下3個byte都用0x00填滿即可。之前告訴你那個詢問封包的第一個位元組 0x23 ，轉成二進位表示，就是 00100011 ，說明一下這個二進位串的意義：
(註：二進位跟十進位之間的轉換：00 = 0; 01 = 1; 10 = 2; 11 = 3; 100 = 4; 101 = 5; 110 = 6; 111 = 7)
LI (2bit) 閏秒：00 無閏秒調整
0: No leap second adjustment
1: Last minute of the day has 61 seconds
2: Last minute of the day has 59 seconds
3: Clock is unsynchronized>
VN (3bit) NTP 版本:100 NTP通訊協定版本 4
版本4主要針對 IPv6的支援並更正版本3的一些Bug，對資料結構無影響，所以填入100。網路上有一些範例，填入011，也是可以。
Mode (3bit) 通訊模式：011宣告我這邊是 Client
0: Reserved
1: Symmetric active
2: Symmetric passive
3: Client
4: Server
5: Broadcast
6: NTP control message
7: Reserved for private use
因為你的角色是用戶Client端，要去詢問 NTP Server 當前時間，所以這三個 bit，一定要用 011 (3)。也因為你是Client，所以後面那三個byte，Stratum, Poll, Precision，也就不用管了，那是給 Server 用的。然後接下來的三組4個Byte，Root Delay, Root Dispersion, Reference Identifier 也都是Server間的對時才用的到，全部都填入0x00。所以，48-byte 的檔頭才會長成這樣：
b'\x23\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00'
NTP Server 封包裡的時間戳記 Timestamp
解開 NTP 回覆封包 (48 bytes)
使用 struct.unpack() 解開位元組封包
由於網路Socket傳回的是一長串8位元(8bits = 1byte) 的ByteArray封包packet。你必須把封包解開，才能獲得這兩個整數時間值。如同一般解開網路封包的方式，你可以用 Python內建的 struct 的unpack 方法，來把網路封包解開。首先我們先把這48-byte 的封包，擷取出 40到47這段。Python 要擷取某段資料很簡單，用List的語法即可：msg, address = ntpclient.recvfrom(48)#讀取NTP Server 回覆的 48-byte 封包 ttransmit = struct.unpack("!2I", msg[40:])#從位址第40byte開始到結尾第47byte，一共8個Byte
然後，解開這個封包所使用的格式是"!2I"。第一個 ! 指定解開的是網路封包的位元組排列方式，等同於 > 符號。網路封包都是使用big-endian 大端序的位元組排列方式解碼，也就是高位先到的原則，解網路封包，用驚嘆號就對了。
什麼是 big-endian 大端序？
舉例來說，收到一組 4個byte的封包放在變數 byteobj = b'\x01\x02\x03\x04'。其中，0x01從socket先收到，0x04最後收到，在Python的ByteArray物件byteobj中，byteobj[0]=0x01代表的是高位，byteobj[3]=0x04代表是低位，轉成整數就是0x01020304 = 1690906的十進位，跟我們在10進位系統，右邊是低位、左邊是高位的概念一樣。不過，以byteobj 這個 ByteArray所代表的 List來說，你會容易搞混，因為正好相反 [0] 是高位，而不是低位。
所以說，big-endian 大端序，以ByteArray印出來看的格式 b'\x01\x02\x03\x04'，跟我們對10進位的理解一樣。然而，用ByteArray的List來看，則是倒過來，反而是小的在前面：byteobj[0] byteobj[1] byteobj[2] byteobj[3]，別搞混了。你可以自己進去Python的互動視窗，拿一台工程計算機試驗一下。
struct.unpack() 解碼格式定義
抱歉，又離題了。主要我之後想些一篇關於 MCU 跟 Server 之間通訊的教學，《替 Arduino Nano 開無線外掛 (二) 使用 WiFiEsp 函式庫》有提到一些概念，但不是很完整，之後有時間再寫一篇Client Server 兩端，都是用 MicroPython 通訊的範例。用Python寫網路通訊程式，有很多優勢，你寫了之後，就不想回去C++了。
格式定義 "!12I"裡面的12I，則是代表把兩組4-byte封包，解開成2個整數，然後存進去 ttransmit 這個List，ttransmit[0] 是秒數，ttransmit[1]是亞秒。要知道更多 struct.unpack 格式的意義，你可以參考：unpact 官方說明書。
如何將NTP傳回的秒數值，轉換成正確的年月日時間？
秒數的部份，NTP Server是從 1900年1月1號起算，而MicroPython的ESP32改系統時鐘的方法RTC.datetime()，是從2000年1月1號起算，之間差了3155673600秒。自己打開電腦 Python 互動視窗，寫個程式就能得到，不用Google。實在太喜歡Python了，真方便：
from datetime import date
(date(2000,1,1) - date(1900,1,1)).days*24*3600
另由於台灣處於 +8 時區，比格林威治天文台所處的本初子午線那裡多8小時，也就是8*3600秒，所以別忘了要加上（範例中的寫法，負負得正)。而亞秒，前面有提到，他的單位是 1/2^32，算出來實際亞秒數(單位也是秒，只是亞秒是小數點)以後，必須乘上1000000，得到的才是 us 微秒。
下面這幾行，讓你可以得到校正用的秒數與微秒數：
epoch = ttransmit[0]
epoch -= TIME2000 - timezone*3600
micros = int(ttransmit[1]//4294.967296)
執行時間校準
ttransmit = struct.unpack("!6I", msg[24:])
後記
MicroPython 程式範例 ntpsync.py
import socket
import machine
import time
import struct
from micropython import const
ntpsync(host = "211.22.103.158", port = 123, timezone=8):
ntpaddr = (host, port)
ntpquery = '\x23' + 47 * '\0'#詢問用的字串
# connect to NTP server
ntpclient = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
ntpclient.sendto(ntpquery.encode('ascii'), ntpaddr)#先用encode把字串包成ByteArray封包，才能送出
msg, address = ntpclient.recvfrom(48)
TIME2000 = const(3155673600)# 1900-01-01 00:00:00 to 2000-01-01 00:00:00 seconds從1900年算到2000年的秒數，要扣除這個數字
ttransmit = struct.unpack("!2I", msg[40:])
epoch = ttransmit[0]
epoch -= TIME2000 - timezone*3600
micros = int(ttransmit[1]//4294.967296)
tm = time.gmtime(epoch)
#gmtime format (year, month, mday, hour, minute, second, weekday, yearday)
#RTC datetime format: (year, month, mday, weekday, hour, minute, second, micros)
tm = tm[0:3] + (tm[6],) + tm[3:6] + (micros,)
return(tm)
if __name__ == "__main__":
#以下這段，是把 NodeMCU、ESP32連線上去 WiFi AP
wlan_sta = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan_sta.active(True)
wlan_sta.connect("ssid", "password")#SSID就是無線路由器名稱，跟密碼要自己更改
tmstart = time.ticks_ms()
while not wlan_sta.isconnected():
if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), tmstart) > 10000:#10 seconds timeout wlan_sta.disconnect()
print("WiFi AP Connection Failed!")
break
else:
print("WiFi AP Connected!")
#連線無線AP之後，開始對時，校正板子裡面的RTC時鐘
rtc = machine.RTC()
timenow = ntpsync(timezone=8)
rtc.datetime(timenow)
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