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基于UIP协议栈的磁熵变测量数据传输设计 　　摘 要： 在此设计实现STM32采集软磁材料金属在不同温度，变化磁场下的H，M以及Sm值，并通过基于UIP协议的网络方式将数据传输到计算机上。硬件主要由磁熵变探测器、微控制器、以太网芯片、点阵屏、信号处理电路等组成。将UIP协议移植到STM32系列单片机上实现了上位机与STM32单片机的通信，并对测量数据进行分析。实验结果与预期的结果相吻合。 　　关键词： 磁熵变； UIP协议栈； 单片机系统； 数据分析 　　中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）24?0059?03 　　Design of data transmission of magnetic entropy change based on UIP protocol stack 　　BIAN Mingdi， FU Chengwei 　　（School of physics， Jilin University， Changchun 130012， China） 　　Abstract： The values of H， M and Sm of the soft magnetic materials are acquired by STM32 in changing magnetic fields at different temperature， and transmitted to the computer in the network mode based on UIP protocol. The hardware consists of magnetic entropy change detector， microcontroller， Ethernet chip， lattice screen and signal processing circuit. The communication between the upper computer and STM32 microcontroller is realized by transplanting UIP protocol to SCM in STM32 series to analyze the measured data. The experimental reault agrees with the expected one. 　　Keywords： magnetic entropy change； UIP protocol stack； MCU system； data analysis 　　磁熵变是衡量磁制冷材料性能的重要指标，它是指改变磁场后磁熵的变化值[1?3]。磁测量的具体方法是测量来自仪器的关于磁场强度H和磁化强度M的两个微分电压和一个探头所处的温度值。现将磁场强度H和磁化强度M的电压微分值传到上位机，上位机通过算法对其进行积分计算。本设计采用的传输方式基于UIP协议栈，具有代码少，占用内存少，方便阅读和移植，支持多个主动链接和被动连接并发等优点，并且其硬件处理层、协议栈层和应用层共用一个全局缓存区，极大地节省了空间和时间。 　　1 系统总体设计 　　整个系统由探测源和磁化装置，信号放大电路，单片机系统，显示部分和上位机软件组成。系统总构成如图1所示。磁化装置磁化探测源，探测源将信号发出，信号经过处理后由单片机系统采集，单片机一方面通过SPI通信将采集的电压和当前金属的温度以数字的方式显示在LCD上，直观地显示磁感应强度的强弱，另一方面通过通过UIP协议栈与上位机进行通信。 　　 　　图1 系统构成 　　2 磁熵变的信号采集 　　2.1 磁熵变的测量原理与信号采集 　　本实验测量的金属选用钆。磁化金属钆的仪器，内部绕有大量线圈，上电后，通过扫描电源在适当的时间控制电压的变化，变化范围为0～5 V ，每隔约5 s电压值上升100 mV，如图2所示，这样产生的磁场就会发生跃变。另一个装置有两个凹槽，一个装有金属钆，另一个不装。线圈磁化金属钆，钆就会在电压上升的一瞬间磁感应强度增大，磁通量升高，产生感应电动势，两个圆孔凹槽的电压经过信号处理电路，经放大后电压瞬时值可达到2 mV左右，此时ADC就可以采集实验数据。 　　 　　图2 磁化仪器电压控制 　　2.2 基于UIP协议栈的数据的传递 　　UIP通过一系列的函数实现与底层硬件和高层应用程序的通信，对于整个系统来说它内部的协议组是透明的，从而增加了协议的通用性[4]。本文以太网芯片为ENC28J60。该芯片支持全双工和半双工模式，带有最高速度可达10 Mb/s的SPI接口，采用可编程8 KB双端口SRAM