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主编推荐语

国内物联网工程学科的奠基性作品,系统阐述物联网传感器件与通信芯片的设计理念与方法,从设计源头告诉你要设计什么样的芯片。

内容简介

《物联网之芯:传感器件与通信芯片设计》为“物联网工程实战丛书”第2卷。书中从物联网工程的实际需求出发,阐述了传感器件与通信芯片的设计理念,从设计源头告诉读者要设计什么样的芯片。集成电路设计是一门专业技术,其设计方法和流程有专门的著作介绍,不在《物联网之芯:传感器件与通信芯片设计》讲述范围之内。

《物联网之芯:传感器件与通信芯片设计》共10章。第1章阐述了物联网芯片的功能需求、性能需求、成本需求和安全需求;第2章介绍了集成电路产业的发展历史和芯片制造流程,以及常规芯片封装及其命名规则;第3章从材料性能和器件结构出发,描述了传感器件设计的两条主线:材料敏感设计和结构敏感设计;第4章结合物联网数据传输的特点,给出了有线通信模块和无线通信模块设计的方法和案例;第5章介绍了窄带物联网(NB-IoT)的发展轨迹和技术特色;第6章展望了5G通信技术的发展趋势和技术特色,介绍了5G通信技术对物联网工程的推动作用;第7章列举了物联网工程中常用的嵌入式处理器,这些芯片涵盖A/D转换、网络接口、射频模块和存储单元,已演变为SoC系统芯片而运行操作系统;第8章给出了SoC芯片的设计流程和案例;第9章介绍了简化电路结构和降低工作频率是低功耗设计的主题,休眠和待机模式则是低功耗运行的主旋律;第10章阐述了无源感知和无源网络是物联网芯片设计工程师努力的方向。

《物联网之芯:传感器件与通信芯片设计》适合作为高等院校物联网工程、通信工程、网络工程、电子信息工程、微电子和集成电路等相关专业的教材,也适合传感器和芯片研发人员阅读,还可作为智慧城市建设等政府管理部门相关人员的参考读物。

目录

  • 版权信息
  • 丛书序 信息物理学是物联网工程的理论基础
  • 物联网领域千帆竞渡,百舸争流
  • 物联网工程引领潮流,改变世界
  • 信息物理学是物联网工程的理论基础
  • 丛书介绍
  • 丛书创作团队
  • 丛书服务与支持
  • 序言 “芯”随“物”动,“物”依“芯”联
  • 第1章 物联网集成电路(oT IC)芯片设计概述
  • 1.1 集成传感器件技术演进
  • 1.2 物联网集成电路芯片分类
  • 1.3 物联网集成电路芯片设计要求
  • 1.3.1 物联网集成电路芯片设计一般要求
  • 1.3.2 物联网边缘层设备IC芯片设计要求
  • 1.3.3 物联网中间层设备IC芯片设计要求
  • 1.3.4 物联网核心层设备IC芯片设计要求
  • 1.3.5 物联网集成电路芯片安全性设计
  • 1.3.6 物联网集成电路芯片低功耗设计
  • 1.4 物联网集成电路芯片生态圈构建
  • 1.4.1 英特尔布局云端物联网
  • 1.4.2 Marvell做业界最全芯片平台解决方案
  • 1.4.3 博通打造最安全物联网平台
  • 1.4.4 TI建立第三方物联网云服务生态系统
  • 1.5 物联网集成电路芯片定制化之变
  • 1.6 物联网集成电路芯片产业化发展
  • 1.6.1 物联网集成电路芯片技术发展趋势
  • 1.6.2 IC企业在物联网领域的布局
  • 1.6.3 传感器芯片和通信芯片是物联网集成电路芯片产业的方向
  • 1.7 本章小结
  • 1.8 习题
  • 第2章 集成电路制造与设计基础
  • 2.1 集成电路发展简史
  • 2.2 集成电路产业变迁
  • 2.3 集成电路分类与命名规则
  • 2.3.1 按电路属性、功能分类
  • 2.3.2 按集成规模分类
  • 2.3.3 按导电类型分类
  • 2.3.4 按用途分类
  • 2.3.5 按外形分类
  • 2.3.6 集成电路命名规则
  • 2.4 集成电路制造
  • 2.4.1 晶圆制造
  • 2.4.2 晶圆生产工艺流程
  • 2.4.3 集成电路生产流程
  • 2.4.4 集成电路工艺
  • 2.4.5 CMOS工艺
  • 2.5 集成电路封装
  • 2.5.1 集成电路封装技术
  • 2.5.2 集成电路封装形式枚举
  • 2.6 集成电路微组装工艺
  • 2.6.1 不同工艺芯片组装
  • 2.6.2 集成电路组装案例
  • 2.7 数字集成电路设计概要
  • 2.8 本章小结
  • 2.9 习题
  • 第3章 物联网传感器件设计
  • 3.1 传感器件概述
  • 3.2 材料型传感器
  • 3.2.1 材料型传感器的基础效应
  • 3.2.2 传感器半导体材料特性设计
  • 3.2.3 掺杂工艺改变半导体敏感特性
  • 3.2.4 设计材料成分,改变制造工艺,调节敏感特性
  • 3.3 结构型传感器
  • 3.3.1 电阻敏感结构
  • 3.3.2 电感敏感结构
  • 3.3.3 电容敏感结构
  • 3.4 半导体敏感器件
  • 3.4.1 磁敏元件结构
  • 3.4.2 湿敏元件结构
  • 3.4.3 光敏元件结构
  • 3.4.4 气敏元件结构
  • 3.5 生物敏感元件结构
  • 3.5.1 酶传感器结构
  • 3.5.2 葡萄糖传感器结构
  • 3.5.3 氧传感器结构
  • 3.6 图像敏感元件结构
  • 3.6.1 CCD图像传感器
  • 3.6.2 CMOS图像传感器
  • 3.6.3 色敏三极管
  • 3.7 传感器接口技术
  • 3.7.1 传感器融合
  • 3.7.2 I3C总线协议
  • 3.8 几种传感器设计实例
  • 3.8.1 MEMS传感器概述
  • 3.8.2 微机电系统(MEMS)压力传感器
  • 3.8.3 微机电系统(MEMS)加速度传感器
  • 3.8.4 智能压力传感器
  • 3.8.5 智能温湿度传感器
  • 3.8.6 智能液体浑浊度传感器
  • 3.9 本章小结
  • 3.10 习题
  • 第4章 物联网通信集成电路设计
  • 4.1 通信电路概述
  • 4.1.1 物联网常用通信方式
  • 4.1.2 物联网通信电路进展
  • 4.2 物联网有线通信电路设计
  • 4.2.1 RS232电路设计
  • 4.2.2 用VHDL设计UART收发电路
  • 4.2.3 用Verilog HDL设计USART收发电路
  • 4.2.4 RS485电路设计
  • 4.2.5 光纤收发器电路
  • 4.2.6 USB 2.0接口电路设计
  • 4.2.7 USB 3.0芯片设计
  • 4.2.8 USB 3.0转千兆以太网单芯片设计
  • 4.3 物联网无线通信技术
  • 4.3.1 物联网无线通信技术概述
  • 4.3.2 物联网无线通信技术特性
  • 4.4 RFIC芯片设计
  • 4.4.1 RFIC设计历程
  • 4.4.2 RFIC设计流程
  • 4.4.3 RFIC设计行业的衰落
  • 4.4.4 几款射频芯片性能一览
  • 4.5 WiFi芯片设计
  • 4.5.1 WiFi芯片产业概况
  • 4.5.2 WiFi芯片设计
  • 4.5.3 WiFi无线收发基带处理器设计
  • 4.5.4 WiFi芯片设计案列
  • 4.5.5 5G WiFi技术
  • 4.6 蓝牙芯片设计
  • 4.6.1 TI CC2541蓝牙芯片概述
  • 4.6.2 TI CC2541蓝牙芯片RF片载系统
  • 4.6.3 TI CC2541蓝牙芯片开发工具
  • 4.6.4 TI CC2541蓝牙低功耗解决方案
  • 4.7 本章小结
  • 4.8 习题
  • 第5章 窄带物联网(NB-IoT)
  • 5.1 NB-IoT概念
  • 5.2 NB-IoT商业模式
  • 5.3 NB-IoT技术标准
  • 5.4 NB-IoT实现高覆盖、大连接、微功耗、低成本的技术路线
  • 5.4.1 NB-IoT提升无线覆盖的方法
  • 5.4.2 NB-IoT实现大连接的关键技术
  • 5.4.3 NB-IoT实现低成本的技术路线
  • 5.4.4 NB-IoT实现低功耗的措施
  • 5.5 NB-IoT芯片设计
  • 5.5.1 NB-IoT芯片设计目标
  • 5.5.2 物联网芯片生产厂商产品一览
  • 5.5.3 NB-IoT终端芯片系统结构
  • 5.5.4 Rx架构的选择
  • 5.5.5 Rx混频器(Mixer)设计
  • 5.5.6 Rx直流偏移消除电路
  • 5.5.7 Tx中的模拟基带
  • 5.6 NB-IoT业务范围、应用场景及竞争挑战
  • 5.6.1 NB-IoT主要业务范围
  • 5.6.2 NB-IoT应用场景
  • 5.6.3 NB-IoT发展与挑战
  • 5.7 本章小结
  • 5.8 习题
  • 第6章 物联网5G通信技术
  • 6.1 物联网5G通信基本概念
  • 6.1.1 5G通信技术研究机构
  • 6.1.2 5G通信技术研究进程
  • 6.1.3 5G通信技术基本概念
  • 6.1.4 5G通信技术应用场景
  • 6.2 5G通信关键技术
  • 6.2.1 5G通信技术指标
  • 6.2.2 5G通信理论基础
  • 6.2.3 5G网络关键技术
  • 6.3 5G网络建设
  • 6.3.1 5G网络主要功能
  • 6.3.2 5G网络速率测试
  • 6.3.3 5G网络商业应用进程
  • 6.4 5G小基站建设
  • 6.5 5G芯片设计与实现
  • 6.6 5G芯片设计案例——智能手机芯片
  • 6.6.1 调制变频技术与多工技术
  • 6.6.2 数字通信系统架构
  • 6.6.3 无线通信系统架构
  • 6.6.4 通信相关集成电路:基频芯片、中频芯片、射频芯片
  • 6.7 本章小结
  • 6.8 习题
  • 第7章 物联网嵌入式处理器应用
  • 7.1 4种常见的物联网嵌入式处理器
  • 7.1.1 嵌入式ARM微处理器
  • 7.1.2 嵌入式MIPS处理器
  • 7.1.3 PowerPC处理器
  • 7.1.4 x86架构物联网处理器
  • 7.2 嵌入式Cortex-M0微处理器
  • 7.2.1 LPC1114微控制器
  • 7.2.2 ARM微控制器开发的软件——Keil
  • 7.3 微处理器应用于温度检测设计实例
  • 7.3.1 DS18B20的工作原理
  • 7.3.2 LPC1114控制DS18B20温度显示的工程实例
  • 7.4 乐鑫ESP8266移动互联网SoC芯片应用
  • 7.4.1 ESP8266芯片概述
  • 7.4.2 ESP8266引脚定义
  • 7.4.3 ESP8266EX内部结构及组成
  • 7.4.4 ESP8266EX低功耗管理
  • 7.4.5 ESP8266EX外设接口
  • 7.4.6 WiFi SoC芯片应用设计
  • 7.5 君正物联网处理器
  • 7.6 本章小结
  • 7.7 习题
  • 第8章 SoC应用设计
  • 8.1 FPAG应用是大数据和物联网的发展趋势
  • 8.1.1 FPGA+CPU模式:大数据时代发展趋势之一
  • 8.1.2 FPGA替代部分AISC,提升运行效率
  • 8.1.3 FPGA在小批量应用上的优势
  • 8.2 FPGA性能特色
  • 8.2.1 可编程的“万能芯片”——FPGA
  • 8.2.2 FPGA的核心优点
  • 8.2.3 FPGA的制约因素
  • 8.2.4 半导体领域摩尔定律的坚定执行者
  • 8.3 SoC设计导论
  • 8.3.1 SoC的概念
  • 8.3.2 Cortex-M0处理器及总线结构
  • 8.4 SoC系统的实现
  • 8.4.1 Cortex-M0系统的构建
  • 8.4.2 仿真原理和行为级仿真
  • 8.4.3 系统编译和分析
  • 8.5 本章小结
  • 8.6 习题
  • 第9章 微功耗无源物联网电源模块设计
  • 9.1 电源管理
  • 9.1.1 电压变换
  • 9.1.2 功耗管理模式
  • 9.1.3 功耗分析
  • 9.2 微处理器功耗分析
  • 9.2.1 微处理器功耗来源
  • 9.2.2 CMOS反相器功耗组成
  • 9.2.3 集成电路设计中常用的低功耗技术
  • 9.3 STM32微处理器节能工作模式
  • 9.3.1 STM32芯片的4种低功耗工作模式
  • 9.3.2 STM32芯片时钟管理
  • 9.4 低功耗集成电路设计
  • 9.4.1 低功耗设计的原因
  • 9.4.2 功耗分析
  • 9.4.3 系统级低功耗设计
  • 9.4.4 RTL级低功耗设计
  • 9.4.5 门级电路低功耗设计
  • 9.4.6 物理级低功耗设计
  • 9.5 亚阈值设计
  • 9.6 本章小结
  • 9.7 习题
  • 第10章 物联网无源IC设计前沿技术展望
  • 10.1 物联网能源众包
  • 10.1.1 光伏发电
  • 10.1.2 温差发电
  • 10.1.3 风力发电
  • 10.1.4 水力发电
  • 10.1.5 电磁辐射能发电
  • 10.2 无线输电技术
  • 10.2.1 无线输电技术溯源
  • 10.2.2 无线输电的方法
  • 10.2.3 无线输电技术研究进展
  • 10.3 无线传感器实例
  • 10.3.1 无线传感器概述
  • 10.3.2 无线智能温度传感器
  • 10.3.3 无线气体传感器
  • 10.3.4 无线压力传感器
  • 10.3.5 无线温湿度传感器
  • 10.3.6 无线传感器的选择方法
  • 10.3.7 无线传感器的应用技术
  • 10.3.8 无线传感器网络拓扑结构
  • 10.4 具有微功耗、低成本、高可靠性、长寿命性能的SoC芯片
  • 10.4.1 改进设计架构是重要降耗途径
  • 10.4.2 应对碎片化的挑战
  • 10.4.3 无线传感器网络SoC芯片的低功耗设计实例
  • 10.5 具有信息传感、数据传输、实时控制、无源供电功能的SoC芯片
  • 10.5.1 WiFi无线传感器网络及其应用前景
  • 10.5.2 选择合适的无线WiFi SoC芯片
  • 10.5.3 选择合适的开发系统
  • 10.5.4 代码开发和初步测试
  • 10.6 集成电路产业发展趋势
  • 10.7 本章小结
  • 10.8 习题
  • 参考文献
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出版方

机械工业出版社有限公司

机械工业出版社是全国优秀出版社,自1952年成立以来,坚持为科技、为教育服务,以向行业、向学校提供优质、权威的精神产品为宗旨,以“服务社会和人民群众需求,传播社会主义先进文化”为己任,产业结构不断完善,已由传统的图书出版向着图书、期刊、电子出版物、音像制品、电子商务一体化延伸,现已发展为多领域、多学科的大型综合性出版社,涉及机械、电工电子、汽车、计算机、经济管理、建筑、ELT、科普以及教材、教辅等领域。