RaspberryPi et synchronisation horaire GPS

Comme on en avait parlé sur un fil sur le Raspi, voila l'avancée des recherches. J'en profite pour vous expliquer ce que j'ai compris de la gestion du temps sur les raspi, n'hesitez pas à corriger, compléter ou poser des questions sur les points qui vous sont obscurs, je ferai de mon mieux pour compléter !
 

Quelques détails sur la gestion de l'heure sur le RaspberryPi

 Le RaspberryPi ne dispose pas d'une horloge matérielle, comprendre par là qu'il est incapable de conserver l'heure lorsqu'il est éteint, contrairement à un PC traditionnel. L'astuce employée par les développeurs de raspbian (la distribution linux/debian majoritairement employée sur les raspberry) est d'utiliser un script qui s'appelle fakehwclock, qui se contente d'enregistrer la derniere heure connue lorsque le systeme s'éteint et de s'en servir comme heure de référence au redemarrage. C'est très pratique d'un point de vue systeme (ça permet tout plein de checks notamment sur les systèmes de fichiers), mais ca ne fait absolument pas l'affaire lorsqu'on aime avoir une machine à l'heure (ce qui est bien pratique, voire le strict minimum si on s'en sert de traceur).
 
Pour pallier ce problème, plusieurs solutions: 
 
- lorsque le Raspi est connecté à un réseau, il peut utiliser des serveurs de temps pour synchroniser son horloge. Si le raspi a accès à internet, c'est encore plus simple, puisque des serveurs de temps sont déjà configurés et le système se synchronise automatiquement dessus. Problème, sur le bateau, on n'a pas forcément internet.
 
- on peut rajouter une horloge matérielle au raspi. Ca s'appelle une RTC (Real Time Clock), ça ne vaut que quelques euros, et ca se présente sous la forme d'un petit circuit intégré et d'une petite pile (pour garder l'heure quand le raspi est éteint), et ça se connecte aux GPIOs (les deux rangées de contacts électroniques sur le bord de la carte). C'est une très bonne solution, d'autant qu'elle ne coute pratiquement rien et que c'est "relativement" facile à mettre en place. Problème cependant : en l'absence d'une source de temps "fiable" pour l'actualiser, ces horloges (de faible qualité, mais vu le prix, peut-on vraiment s'en plaindre?) ont tendance à dériver. La dérive est plus ou moins importante suivant la calibration initiale de la puce, la précision du quartz qui l'anime, et surtout la température, mais elle est surtout tout à fait imprévisible... Il faut donc accepter de devoir remettre l'horloge du système à jour régulierement, ou de connecter le tout à internet pour que ce soit fait automatiquement.
 
- on peut se servir d'une source de temps externe pour synchroniser l'heure du système. Dans le cas présent, un GPS. Ce n'est pas une solution parfaite, en ce qu'elle nécéssite un GPS (!) , et surtout, que le GPS ait réussi à capter au moins un satellite. Le système ne sera donc pas à l'heure tant que le GPS n'aura pas au moins un satellite de capturé (en réalité, ça prend un peu plus de temps, j'y reviens tout de suite !). De plus, la précision de l'heure est médiocre (de l'ordre de la seconde) par rapport à une synchronisation réseau, meme si dans notre cas, c'est plus de précision qu'il n'en faut.

Nous y voila donc.

Installer GPSD

Pour le cas présent, j'ai choisi d'utiliser GPSD. Pour faire simple, disons que gpsd est une couche d'abstraction pour GPS. Il se connecte au(x) gps présent(s) sur le système, interprète les données et les rend disponibles pour qui (les applications) en a besoin.

Allons-y donc pour l'installation de gpsd !

Dans un terminal, tapez:

sudo apt-get update && sudo apt-get install gpsd gpsd-clients

répondez oui aux questions, laissez mouliner, et bientôt, vous devriez avoir gpsd d'installé.

Il faut maintenant le configurer. Pour cela, tapez:

sudo leafpad /etc/default/gpsd

cela devrait vous ouvrir un éditeur de texte avec le contenu du fichier de configuration. Voici le contenu du fichier:

# Default settings for gpsd.
# Please do not edit this file directly - use `dpkg-reconfigure gpsd' to
# change the options.
START_DAEMON="true"
GPSD_OPTIONS="-n"
DEVICES="/dev/ttyS0"
USBAUTO="true"
 

Petite explication du contenu : START_DAEMON=true signifie que vous voulez que GPSD se lance comme service système (et c'est le cas). GPSD_OPTIONS="-n" signifie que vous voulez que le GPS cherche des satellites dès son lancement, c'est très important pour synchroniser l'heure. DEVICES="/dev/ttyS0" est spécifique (dans une certaine mesure) au système de chacun et doit pointer sur le GPS. Le mien est branché sur le port série, d'où le /dev/ttyS0. S'il est en usb, ce sera probablement /dev/ttyUSB0. USBAUTO="true" est de moindre importance.

A partir de là, il est conseillé de tester que gpsd fonctionne en le lançant avec la commande :

sudo service gpsd restart

puis, une fois qu'il est lancé,

gpsmon

ce qui ouvrira un outil de gestion du GPS qui indique les GPS captés, les coordonnées GPS si ce dernier a réussi à la calculer, etc... Si à ce niveau là ça ne marche pas, recommencez étape par étape ou criez à l'aide, ce n'est pas normal. Si tout va bien et que gpsmon vous indique l'heure et votre emplacement, bravo, vous avez le droit de passer à l'étape d'après !

Installer NTP

NTP , ou plutot ntp en minuscules, est l'outil qui permet sous linux de synchroniser l'horloge système avec les horloges distantes (sur le réseau). C'est un outil obscur mais relativement puissant qui va nous permettre de régler automatiquement l'heure système.

Allons-y donc pour son installation:

sudo apt-get install ntp

Ensuite, sa configuration:

sudo leafpad /etc/ntp.conf

Le contenu de ce fichier est assez ininteressant (on y trouve les serveurs par défaut de synchro horaire, entre autres) , aussi allez directement à la fin et rajoutez:

#GPS TIME SOURCE

server 127.127.28.0 minpoll 4 maxpoll 4

fudge 127.127.28.0 refid GPS

En très gros, 127.127.28.0 est une IP spéciale qui fait comprendre à NTP qu'il doit aller piocher les informations horaires dans la mémoire système partagée. En l'occurence dans la mémoire partagée de GPSD (qui, si vous avez suivi, centralise les informations gps, dont l'heure et la date !). On sauve et on quitte.

On relance ntp:

sudo service ntp restart

On vérifie que notre modification a bien été prise en compte avec la commande:

ntpq -p

qui devrait afficher une ligne commençant par:

SHM(0)       .GPS.

Une fois encore, n'allez pas plus loin si vous n'arrivez pas au moins à ça.

A ce stade, normalement, vous avez GPSD qui tourne dans un coin et qui vous fournit l'heure (vous l'avez testé avec gpsmon et ca marchait, rappelez-vous) et maintenant, vous avez ntp qui fonctionne aussi et qui lit la mémoire de gpsd. On peut s'en assurer en regardant la colonne "reach" de la commande précedente (ntpq -p). Si celle-ci comporte un chiffre supérieur à 0, c'est que tout fonctionne. Si elle affiche 0, patientez un peu (le temps de rafraichissement est d'environ 16 secondes) et réessayez dans quelques minutes. Si c'est toujours 0, criez à l'aide.

Automatiser le tout

La configuration de raspbian (et de debian de façon générale) est fourbe sur ce point. En effet, par défaut, GPSD est lancé au demarrage, mais "dormant". Il utilise un système qui lui permet de ne se lancer que si un logiciel en fait la demande. C'est très économe en ressources pour la machine, mais dans notre cas, c'est contraignant : nous n'aurons aucune donnée GPS (et donc pas l'heure) tant qu'aucune application n'aura fait appel à gpsd. Pas un problème me direz-vous puisque NTP se sert de GPSD. Oui, mais non. Il n'utilise pas directement GPSD, mais sa mémoire partagée, ce qui signifie qu'il ne "lance" pas le service lui-même, mais se contente de regarder discrètement ce que GPSD fait. Du coup, tant que vous n'avez pas lancé opencpn, gpsmon ou un autre, point de synchronisation horaire.

La solution nous vient du site du créateur de gpsd ( http://www.catb.org/gpsd/troubleshooting.html section Troubleshooting Start at Boot ) :

Il faut créer un nouveau fichier de configuration pour gpsd pour le forcer à se lancer au demarrage, même si personne ne fait appel à lui :

sudo leafpad /etc/systemd/system/gpsd.service

Et le contenu essentiel dudit fichier :

[Unit]
Description=GPS (Global Positioning System) Daemon
Requires=gpsd.socket
# Needed with chrony SOCK refclock
After=chronyd.service

[Service]
EnvironmentFile=-/etc/default/gpsd
EnvironmentFile=-/etc/sysconfig/gpsd
ExecStart=/usr/sbin/gpsd -N $GPSD_OPTIONS $DEVICES

[Install]
WantedBy=multi-user.target
Also=gpsd.socket

Je ne vais pas m'amuser à vous décrire les lignes une par une, mais sachez que la ligne vraiment importante, c'est ExecStart.

On recharge les services avec la nouvelle configuration:

sudo systemctl daemon-reload

sudo systemctl reenable gpsd.service

On redémarre son RaspberryPi, et normalement, tout le monde fonctionne ! Vous pouvez tester successivement en lancant gpsmon et ntpq -p pour voir que tout est comme à l'étape 2.

Et voilà, votre système se synchronise tout seul sur l'heure donnée par le GPS !!

Les derniers commentaires :

01052012_-_brest-camaret_-_conati_(11)
FredFrack

Re,

Alors, pour vous expliquer, le tout sur raspberry pi3, et ayant fait de nombreux essais et installations :
- Sur Raspbian Jessy Lite (j'avais LXDE), ça fonctionne parfaitement
- Sur Lubuntu 16.04.2 et sur Ubuntu Mate 16.04.2, ça fonctionne jusqu'au redémarrage du raspberry. Disons que la commande "ntpq -p" apporte la réponse "ntpq read: Connection refused" alors qu'initialement (avant redémarage) s'affichaient les serveurs ntp interrogés.

J'ai essayé d'ouvrir les ports du firewall :
sudo ufw allow 123/udp
sudo ufw allow out 123/udp
sudo ufw allow out 53

j'ai essayé de stopper "timesyncd" par la commande "sudo timedatectl set-ntp no"

j'ai essayé de relancer le service ntp :
sudo systemctl restart ntp -> rien et toujours le même message d'erreur avec la commande "ntpq -p"
sudo service ntp restart -> Job for ntp.service failed because the control process exited with error code. See "systemctl status ntp.service" and "journalctl -xe" for details

mardi 20 juin 2017 14:35
01052012_-_brest-camaret_-_conati_(11)
FredFrack

Bonjour à tous,

Sur Lubuntu, quand j'envoie la commande "ntpq -p", j'ai la réponse "ntpq read: Connection refused".

jeudi 16 mars 2017 14:29
Missing
MORESONG

Merci, c'est génial... j'ai du paramétrer OPen CPN par la suite pour écouter GPSD car l'accès à mon GPS USB ne fonctionnait plus par son interface série .

vendredi 10 février 2017 14:29 *** Message modifié par son auteur ***
Avatar
tux3132

Super !

jeudi 12 janvier 2017 11:49
Missing
samuelg

Bonjour,

Merci pour l'article, cela fonctionne parfaitement !

jeudi 12 janvier 2017 00:13
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