utime – 时间相关的函数

详见 time

utime 模块提供用于获取当前时间和日期、测量时间间隔和延迟的函数。

时刻: Unix端口使用1970-01-01 00:00-00:00 UTC的POSIX系统时间的标准。但是,内嵌端口使用2000-01-01 00:00:00 UTC的时间。

维护实际日历日期/时间: 这需要实时通信(RTC)。在具备底层OS的系统中,RTC可能是隐式的。设置和维护实际日历时间应是OS/RTOS的职能, 且在MicroPython之外完成,只使用OS API查询日期/时间。在baremetal端口中,系统时间取决于 machine.RTC() 对象。 当前日历时间可能使用 machine.RTC().datetime(tuple) 函数来设置,并通过以下方式维护:

  • 由一个备用电池(对于特定板而言,可能是一个额外的可选组件)。

  • 使用网络时间协议(需要通过一个端口/用户安装)。

  • 每次开启电源都进行手动设置(许多板通过硬复位维护RTC时间,尽管有些可能需要在此情况下重新设置)。

若实际日历时间未使用系统/MicroPython RTC 维护,需引用当前绝对时间的函数可能与预期不符。

函数

utime.gmtime([secs])
utime.localtime([secs])

将 secs 转换为以秒表示的时间,因为Epoch(见上文)是一个8-元组,其中包含:`` (year, month, mday, hour, minute, second, weekday, yearday)`` 如果 secs 是None或未提供,则使用来自 RTC 的当前时间。

gmtime() 函数返回一个 UTC 日期时间元组,localtime() 返回一个本地时间日期时间元组。

8元组中条目的格式为:

  • 年包括世纪(例如2014)

  • 月为 1-12

  • 日为 1-31

  • 小时为 0-23

  • 分钟为 0-59

  • 秒钟 0-59

  • 周中某日为 0-6 (对应周一到周日)

  • 年中某日为 1-366

utime.mktime()

此为局部时间的逆函数,其参数为一个表示本地时间的8元组。返回一个表示2000年1月1日以来的秒钟的整数。

utime.sleep(seconds)

休眠给定秒数的时间。秒钟数可为一个表示休眠时间的浮点数。注意:其他端口可能不接受浮点参数,为满足兼容性,使用 sleep_ms()sleep_us() 函数。

utime.sleep_ms(ms)

延迟给定毫秒数,应为Positive或0。

utime.sleep_us(us)

延迟给定的微秒数,应为Positive或0。

utime.ticks_ms()

Returns an increasing millisecond counter with an arbitrary reference point, that wraps around after some value.

The wrap-around value is not explicitly exposed, but we will refer to it as TICKS_MAX to simplify discussion. Period of the values is TICKS_PERIOD = TICKS_MAX + 1. TICKS_PERIOD is guaranteed to be a power of two, but otherwise may differ from port to port. The same period value is used for all of ticks_ms(), ticks_us(), ticks_cpu() functions (for simplicity). Thus, these functions will return a value in range [0 .. TICKS_MAX], inclusive, total TICKS_PERIOD values. Note that only non-negative values are used. For the most part, you should treat values returned by these functions as opaque. The only operations available for them are ticks_diff() and ticks_add() functions described below.

注意:在这些值上直接执行标准的数学操作(+, -)或关系运算符(<, <=, >, >=)将导致无效的结果。 执行数字操作,并将结果作为参数传递给 ticks_diff()ticks_add() 将导致后一个函数的无效结果。

utime.ticks_us()

Just like ticks_ms() above, but in microseconds.

utime.ticks_cpu()

ticks_ms()ticks_us() 相似,但有更高的分辨率(通常CPU时钟)。这通常是CPU时钟,这也就是该函数如此命名的原因。但是并非必须为CPU时钟,系统中其他可用的定时源 (例如高分辨率计时器)也可作为替代。该函数确切的定时单元(分辨率)未在 utime 模块层指定, 但是特定端口的文档可能提供更多具体信息。此函数设计用于非常精细的基准测试或非常紧凑的实时循环。请避免在可移植的程序编码中使用

可用性:并非每个端口都可以实现该函数。

utime.ticks_add(ticks, delta)

用一个给定数字来抵消ticks值,该数字可为正或负。给定一个 ticks 值,该函数允许计算之前或之后的ticks value delta ticks, 并遵循ticks值的模块化算术定义(见上 ticks_ms() )。Ticks参数须为调用 ticks_ms()ticks_us()ticks_cpu() 函数 (或先前调用的 ticks_add() )的直接结果。但是,delta可为一个任意整数或一个数字表达。 ticks_add() 对计算事件/任务的截止时间非常有用。 (注意:您必须使用 ticks_diff() 函数来处理截止时间。)

示例:

# Find out what ticks value there was 100ms ago
print(ticks_add(time.ticks_ms(), -100))

# Calculate deadline for operation and test for it
deadline = ticks_add(time.ticks_ms(), 200)
while ticks_diff(deadline, time.ticks_ms()) > 0:
    do_a_little_of_something()

# Find out TICKS_MAX used by this port
print(ticks_add(0, -1))
utime.ticks_diff(ticks1, ticks2)

测量连续调用 ticks_ms()ticks_us()ticks_cpu() 间的周期。 由这些函数返回的值可能在任何时间停止,因此并不支持直接减去这些值,应使用ticks_diff()。 “旧”值实际上应及时覆盖“新”值,否则结果将未定义。该函数不应用于测量任意周期长的时间(因为ticks_*()函数包括且通常有短周期)。 预期使用模式是使用超时实现事件轮询:

参数顺序与减法操作符相同, ticks_diff(ticks1, ticks2)ticks1 - ticks2 意义相同。 但是,函数可能会围绕由 ticks_ms() 返回的值,因此在此使用减法将会产生错误结果。于是 ticks_diff() 应运而生, 即使在环绕值情况下,它也能实现模块化(或者更确切地说,ring)算法生成正确值(只要它们之间的距离不太远,见下)。 该函数返回介于[ -TICKS_PERIOD/2 ..TICKS_PERIOD/2-1 ]的有符号整数值(这是两个互补的二进制整数的典型范围定义)。 若该结果为负,则意味着 ticks1 发生在 ticks2 之前。否则,则意味着 ticks1 发生在 ticks2 之后。 这只在距离彼此不超过 TICKS_PERIOD/2-1 ticks时成立。若未成立,则将返回错误结果。特别地, 若两个tick值距离 TICKS_PERIOD/2-1 ticks ,则该值将由此函数返回。但是,若在其之间传递实时ticks的 TICKS_PERIOD/2 , 该函数会返回 TICKS_PERIOD/2 ,也就是说,结果值将会绕到可能值的负范围内。

上述限制的常用原理:假设您被锁在一个房间里,只有一个标准12级时钟来记录时间进程。若您现在看一下表, 并在接下来的13个小时中不再查看时间(例如您可能睡了很久),然后当您再次看表时,对您来说只过了1小时。 为避免这种错误,请定时查看时间。您的应用程序也应如此。“睡太久”的比喻直接影射应用程序的行为: 请勿让您的应用程序运行单一程序过久。按步骤运行任务,并在步骤进行时计时。

ticks_diff() 设计适用于各种使用模式,其中包括:

  • 使用超时轮询。在此种情况下,事件顺序已知,您只需处理 ticks_diff() 的正结果:

    # Wait for GPIO pin to be asserted, but at most 500us
    start = time.ticks_us()
    while pin.value() == 0:
        if time.ticks_diff(time.ticks_us(), start) > 500:
            raise TimeoutError
    
  • 安排事件。在此种情况下,若某一事件超期,则 ticks_diff() 的结果可能为负:

    # This code snippet is not optimized
    now = time.ticks_ms()
    scheduled_time = task.scheduled_time()
    if ticks_diff(scheduled_time, now) > 0:
        print("Too early, let's nap")
        sleep_ms(ticks_diff(scheduled_time, now))
        task.run()
    elif ticks_diff(scheduled_time, now) == 0:
        print("Right at time!")
        task.run()
    elif ticks_diff(scheduled_time, now) < 0:
        print("Oops, running late, tell task to run faster!")
        task.run(run_faster=true)
    

注意:请勿将 time() 值传递给 ticks_diff() ,您应在此使用正常的数学运算。但是请注意 time() 可能(且将会)溢出。这被称为 https://en.wikipedia.org/wiki/Year_2038_problem .

utime.time()

假设底层RTC是按照上述设置和维护的,则返回整数形式的秒钟数。若RTC未设定,该函数将返回一个特定于端口的引用点的秒数 (对无电池支持的RTC的嵌入式电路板而言,通常在电源启动或复位后)。若您想开发可移植的MicroPython应用程序, 您不应依赖该函数来提供高于第二精度的结果。若您需要更高精度,请使用 ticks_ms()ticks_us() 函数。 若您需要日历时间,无参数的 localtime() 不失为佳选。

与CPython的差异

在CPython中,该函数返回自Unix时刻,即1970-01-01 00:00 UTC始的浮点数形式的秒数, 其精度通常可达微秒。使用MicroPython时,只有Unix端口使用相同时刻,若浮点精度允许, 则返回次秒级精度。嵌入式硬件通常不具有浮点精度,可表示长时间范围和次秒级秒精度, 因此它们使用具有第二精度的整数值。某些嵌入式硬件也缺乏电池供电的RTC, 因此,返回自上次接通电源后或其他相关的制定硬件点的秒数(例:重置)。