2038年問題カウントダウン時計

2038年1月19日3時14分7秒(UTC)にUNIX時間が符号つき32ビット整数では0x7fffffff秒になり，次の瞬間オーバーフローしてしまう問題があります．これを2038年問題と呼びます．この問題は2000年問題よりも深刻になる可能性を秘めており，適切な対策が必要です．

このデバイスでは，2038年問題発生までの秒数をカウントダウンします．できるだけ正確を期すため，バックアップ電池内蔵のRTC(DS1307)で時刻を保持しつつ，WiFi経由でNTPサーバに定期的に問い合わせをしながら時刻を補正し続けます．

なお，プログラム内ではUNIX時間をuint32_tで扱っていますが，カウントダウンにバグがあり，2038年問題は発生します．

      if (dispmode == MODE_UNIXTIME) {
        dispDigits(now.unixtime()-SECONDS_UTC_TO_JST);
      } else if (dispmode == MODE_COUNTDOWN) {
        dispDigits((0x7FFFFFFF - (now.unixtime()-SECONDS_UTC_TO_JST))); // y 2038!
      } else if (dispmode == MODE_CLOCK) {
        dispClock(now);
      } else if (dispmode == MODE_DATE) {
        dispDate(now);
      }

問題を発生させたくない場合は，dispDigits()の内部を(int32_t)でキャストすればOKです．

なお，ユーザが自由に時刻を指定できるカウントダウンタイマーも搭載しています．
下に示すAPI経由で日時の設定を行うと，秒でのカウントを開始します．

材料

マイコン: ESP-WROOM-02
LED制御IC: HT16K33
7セグメントx4: OSL40562-IB x 2 (アノードコモン)
7セグメントx1: OSL10561-IB x 2 (アノードコモン)
RTC: DS1307
32kHz Crystal
タクトスイッチ（縦型）
CR2032電池ホルダ
PCA9306 I2Cレベル変換
自作PCB

ハードウェア

単純に7セグメントLEDを10桁表示させるデバイスです．

HT16K33はLEDドライバで，アノード16本，カソード8本を持ち，8×8マトリクスを2個まで同時に制御できます．このドライバを使って7セグメントLEDを10桁駆動させるには，アノードコモンのLEDを準備します．数字のどの部品を表示させるのかを指定するのにC0–C8を利用し，どの桁を表示させるのかの指定にA0–A9を利用します．

10桁出せる7セグLEDは見たことがないので，4桁を2つ，1桁を2つ組み合わせて使います．
スイッチはモード（カウントダウン，UNIX時刻表示，通常時刻表示）の切り替え用です．

一応時計なので，バッテリーバックアップ付のRTCを使います．使うのは定番のDS1307です．

プログラム

プログラムからのLED制御には，AdafruitのHT16K33 Arduinoライブラリ(Adafruit_LEDBackpack)を利用します．ただし，このドライバはカソードコモンのLEDを前提に作られていますので，そのままでは利用できません．
そのため，これを継承したクラス(Anodecommon_7seg)を作成し，アノードコモン用と10桁用の改変部分は全てこちらに記述します．

初期起動時は，WiFiネットワークに参加できないので，自身がアクセスポイントになってCC2038という名前のAP（アクセスポイント）に接続するように促されます．接続するとCaptive Webページで，参加するWiFiの設定をしますと，次回起動時はWiFiに接続します．

ntpサーバに接続すると，時計を自動的に合わせて，動作を開始します．上でも述べたように，意図的に2038年問題に対処していないので，2038年には動作が乱れるところが観察できます．

API

簡易httpサーバになっていますので，REST APIが使えます．

API	parameter	value	effect
mode	value	int	change mode
status	—	—	show status
config	timezone	string	change local timezone
countdown	date	string	set user-specified countdown timer
	time	string
	timezone	string

$ curl http://esp_7seg.local/status
{"unixtime":1517957705,"countdown":629525942,"mode":0}

$ curl "http://esp_7seg.local/mode?value=2"
{"mode":2}

Web Interface

自分で設定したURL (または初期値 http://cc2038.local/ )からアクセスすると，ユーザ設定型カウントダウンタイマーの日時設定が出来ます．上記APIを使いやすくしたものですので，ご利用下さい．

材料

ハードウェア

プログラム

API

Web Interface

GitHub

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