一、问题背景
最近物联网项目中需要上传包含时间戳的设备数据到服务器平台。原本想把“年”，“月”，“日”，“时”，“分”， “秒”分别用一个 uint8_t 的数据类型去存储，即占用6个字节。但是在平台配置协议时，只有一种叫“Unix时间戳”的数据类型。Unix时间戳只占用4个字节，而且Unix时间戳在服务器端更加通用，但是在单片机上没有像 Linux 环境下现成的 time()，localtime()，mktime() 等库函数调用。所以考虑自己实现 Unix时间戳 和北京时间的相互转换。
二、Unix时间戳简介
Unix时间戳： 是从1970年1月1日00:00:00开始到当前时刻经过的秒数。 例如：一个小时表示为Unix时间戳格式为：3600秒；一天表示为Unix时间戳为86400秒。 当然由于时区的关系，北京时间在算出来的秒数后面需要加上8个小时（8*3600秒）。 比如在64位linux中，我们获取Unix时间戳可以用：
typedef long time_t; /* time value */
time_t time(time_t * timer)
调用后会返回一个 time_t 类型的值(即 long）。但在以前大部分的32位操作系统上，此 “time_t” 定义为有正负号的32位整数（signed int32）。即最大秒数为：2^31，大约在 2038年 就会存在秒数溢出的问题（时间重新变为1970年）。所以后面的设备都改用64位去存储，当然这不是本文探讨的地方。
为什么使用Unix时间戳？ 在服务器端使用Unix时间戳更加通用。
三、算法转换思路
北京时间转Unix时间戳：
这个转换比较简单，用当前的时间的年月日时分秒，依次减去1970/1/1 00:00:00即可。只要注意闰年的情况就行，最后注意需要加上北京时区的8个小时。
Unix时间戳转北京时间：
不严谨的说每隔4年就有一个闰年（此处暂不考虑2100年这样的非闰年，因为time_t限制，可取的范围只有1970~2038），所以可以将4年看做一个周期（即365+365+365+366=1461天）。通过总天数除以1461得到周期的个数，然后1970加上周期的个数乘以4就是年份。总天数对1461取余就是这个周期内的天数，然后根据平闰年去判断年月日时分秒。
特殊说明：我们这是使用无符号的 uint32_t 去保存时间戳，相比使用有符号的 int32_t，因此溢出错误会被延后到 2106 年。但本程序暂未处理 2100 这类非闰年，所以只保证 1970~2100 这时间段内的计算。
四、具体代码
/******************************************************************
//版本记录：
// v1.初始化版本。 --19.05.23
// v2.1.经网友报错，改正一处逻辑错误。 --20.11.08
******************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "stdint.h"
#define FOURYEARDAY (365+365+365+366) //4年一个周期内的总天数（1970~2038不存在2100这类年份，故暂不优化）
#define TIMEZONE (8) //北京时区调整
typedef struct rtc_time_struct
{
uint16_t ui8Year; // 1970~2038
uint8_t ui8Month; // 1~12
uint8_t ui8DayOfMonth; // 1~31
uint8_t ui8Week;
uint8_t ui8Hour; // 0~23
uint8_t ui8Minute; // 0~59
uint8_t ui8Second; // 0~59
}rtc_time_t;
static uint8_t month_day[12]={31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}; //平年
static uint8_t Leap_month_day[12]={31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31}; //闰年
//const uint16_t dayPerYear[4] = {365, 365, 365, 366};
// 判断是否是闰年
// year: 需要判断的年
// return：1：闰年
// 0: 平年
uint8_t isLeapYear(uint16_t year)
{
uint8_t res=0;
if(year%4 == 0) // 能够被4整除
{
if((year0 == 0) && (year@0 != 0)) //能够被100整除，但是不能够被400整除
{
res = 0;
}
else
{
res =1;
}
}
return res;
}
// 将Unix时间戳转换为北京时间
// unixTime: 需要判断的Unix时间戳
// *tempBeijing:返回的北京时间
// return：none
// note：没对输入参数正确性做判断
void covUnixTimeStp2Beijing(uint32_t unixTime, rtc_time_t *tempBeijing)
{
uint32_t totleDayNum=0, totleSecNum=0;
uint16_t remainDayofYear=0, tempDay=0, tempYear=0;
uint8_t *pr=NULL;
totleDayNum = unixTime/(24*60*60); //总天数(注意加括号)
totleSecNum = unixTime%(24*60*60); //当天剩余的秒速
memset(tempBeijing, 0x00, sizeof(rtc_time_t));
// 1.先计算时间 HH:MM:SS
tempBeijing->ui8Hour = totleSecNum/3600;
tempBeijing->ui8Minute = (totleSecNum600)/60; //error：变量搞错
tempBeijing->ui8Second = (totleSecNum600)`;
// 2.对时间进行时区调整（注意：这里可能造成日期 +1）
tempBeijing->ui8Hour +=TIMEZONE;
if(tempBeijing->ui8Hour>23){
//printf("modify day..\n");
tempBeijing->ui8Hour -= 24;
remainDayofYear++; // 日期+1
}
// 3.计算哪一年
tempBeijing->ui8Year = 1970 + (totleDayNum / FOURYEARDAY) * 4; // 4年为一个周期
remainDayofYear += totleDayNum % FOURYEARDAY;
//printf("year:%d, day:%d.\n", tempBeijing->ui8Year, remainDayofYear);
tempYear = isLeapYear(tempBeijing->ui8Year)?366:365;
while(remainDayofYear >= tempYear) // 计算4年整数倍外的年。
{
tempBeijing->ui8Year++;
remainDayofYear -= tempYear;
tempYear = isLeapYear(tempBeijing->ui8Year)?366:365;
}
// 4.计算哪一月的哪一天
pr = isLeapYear(tempBeijing->ui8Year)?Leap_month_day:month_day;
remainDayofYear++; // 这里开始计算具体日期。remainDayofYear为 0 时其实是 1 号，所以这里要 +1
while(remainDayofYear > *(pr+tempBeijing->ui8Month))
{
remainDayofYear -= *(pr+tempBeijing->ui8Month);
tempBeijing->ui8Month++;
}
//printf("year:%d, day:%d.\n", tempBeijing->ui8Year, remainDayofYear);
tempBeijing->ui8Month++; //month
tempBeijing->ui8DayOfMonth = remainDayofYear; //day
//printf("year:%d, day:%d.\n", tempBeijing->ui8Year, tempBeijing->ui8DayOfMonth);
}
// 将北京时间转换为Unix时间戳
// year: 需要判断的年
// return：Unix时间戳（从1970/1/1 00:00:00 到现在的秒数)
// note：没对输入参数正确性做判断
uint32_t covBeijing2UnixTimeStp(rtc_time_t *beijingTime)
{
uint32_t daynum=0, SecNum=0; //保存北京时间到起始时间的天数
uint16_t tempYear=1970, tempMonth=0;
//1.年的天数
while(tempYear < beijingTime->ui8Year)
{
if(isLeapYear(tempYear)){
daynum += 366;
}
else{
daynum += 365;
}
tempYear++;
}
//2.月的天数
while(tempMonth < beijingTime->ui8Month-1)
{
if(isLeapYear(beijingTime->ui8Year)){ //闰年
daynum += Leap_month_day[tempMonth];
}
else{
daynum += month_day[tempMonth];
}
tempMonth++;
}
//3.天数
daynum += (beijingTime->ui8DayOfMonth-1);
//4.时分秒
SecNum = daynum*24*60*60; //s
SecNum += beijingTime->ui8Hour*60*60;
SecNum += beijingTime->ui8Minute*60;
SecNum += beijingTime->ui8Second;
//5.时区调整
SecNum -= TIMEZONE*60*60;
return SecNum;
}
//测试主函数
int main()
{
rtc_time_t testTime;
uint32_t UnixTimsStamp=0;
// 测试用例：平/闰年，闰月，8点前等
// 使用时，修改这里就可以
testTime.ui8Year = 2016;
testTime.ui8Month = 02;
testTime.ui8DayOfMonth = 29;
testTime.ui8Hour = 05;
testTime.ui8Minute = 20;
testTime.ui8Second = 00;
UnixTimsStamp = covBeijing2UnixTimeStp(&testTime);
printf("%d/d/d-d:d:d convert is: %u\n\n", \
testTime.ui8Year, testTime.ui8Month, testTime.ui8DayOfMonth, \
testTime.ui8Hour, testTime.ui8Minute, testTime.ui8Second, UnixTimsStamp);
covUnixTimeStp2Beijing(UnixTimsStamp, &testTime);
printf("%u convert is: %d/d/d-d:d:d\n", UnixTimsStamp,
testTime.ui8Year, testTime.ui8Month, testTime.ui8DayOfMonth, \
testTime.ui8Hour, testTime.ui8Minute, testTime.ui8Second);
}
运行结果如下：
五、结果验证
通过站长工具验证，测试ok：
