NFC设备设计宝典：设计约束篇 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[法] Dominique Paret 著

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• 电子工程
• 无线通信
• 设计模式
• 技术指南

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111583141

商品编码：29414571786

包装：平装-胶订

出版时间：2018-04-01

基本信息

书名：NFC设备设计宝典：设计约束篇

定价：59.00元

作者：Dominique Paret

出版社：机械工业出版社

出版日期：2018-04-01

ISBN：9787111583141

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书讲了当今NFC设备的技术，以及这些技术在诸如金融支付、公共交通、行政管理、机动车、工业、通信工具以及物联网等领域的应用。本书通过数个详细的技术实例，讨论了诸多标准（如ISO、CEN、NFCForum、EMV等）和监管认证（如ERC、FCC、ETSI、无线电频率、隐私及生态污染等）下的约束，以及NFC设备不得不面对的审批、外形、功能性、结构性、环境或协同等问题。

目录

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译者序
原书前言
第１ 部分 ＮＦＣ 简介和回顾
第１ 章 近场通信(ＮＦＣ) 原理回顾 ２
１. １ “非接触式” 的物理基础与ＮＦＣ ２
１. １. １ 传播和辐射的现象 ２
１. １. ２ 场与空间区域的分类 ２
１. １. ３ 空间区域 ２
１. １. ４ 远场: ｒ >> λ /２π (Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ 区) ３
１. １. ５ 中场: ｒ 约等于λ (Ｆｒｅｓｎｅｌ 区) ３
１. １. ６ 近场区域: ｒ << λ /２π (Ｒａｙｌｅｉｇｈ 区) 和ＮＦＣ 的起点 ３
１. １. ７ 非接触式、ＲＦＩＤ 和ＮＦＣ 应用的注释说明 ３
１. ２ ＮＦＣ 的概念 ４
１. ２. １ Ｂｉｏｔ￣Ｓａｖａｒｔ 定律 ５
１. ２. ２ 圆形天线轴上一点的场Ｈ ５
１. ２. ３ 作为“ｄ” 一个函数的场Ｈ 的衰减 ７
１. ２. ４ 矩形天线的轴上一点的场Ｈ ８
第２ 章 ＮＦＣ 的规范约束 ９
２. １ 简介 ９
２. １. １ 规范性、标准性和ＮＦＣ 市场约束 ９
２. １. ２ 词汇表 ９
２. １. ３ 规范 １０
２. １. ４ 标准 １０
２. ２ 规范性约束 １０
２. ２. １ 从发起者到接收者的上行链路 １１
２. ２. ２ ＮＦＣ 设备天线上的非接触式规范约束 １５
２. ３ 结论 ２３

第３ 章 规则约束和推荐规范 ２４
３. １ 针对ＮＦＣ 和ＮＦＣ 天线的规则约束 ２４
３. １. １ 射频规定 ２４
３. １. ２ 关于ＮＦＣ 辐射和污染的约束 ２５
３. １. ３ ＥＲＣ ７０￣０３ 标准和ＥＴＳＩ ３００ ３３０ 规范 ２５
３. ２ 关于标准的讨论 ２９
３. ２. １ 关于人体暴露在电磁场中 ２９
３. ２. ２ 关于个人自由(隐私) 的社会约束 ３０
３. ２. ３ 环境影响 ３２
３. ３ ＮＦＣ 市场的规范 ３２
３. ３. １ 应用ＮＦＣ 技术的短距离设备 ３２
３. ３. ２ 用户期望的成本与市场价 ３３
３. ３. ３ 注意虚假广告 ３３
第２ 部分 ＮＦＣ 应用领域导致的约束
第４ 章 ＮＦＣ 应用的分类与成果 ３６
４. １ ＮＦＣ 应用的分类方法 ３６
４. １. １ 技术 ３６
４. １. ２ “ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 设备” 和“ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 标签” ３７
４. １. ３ ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 设备通信的“模式” ３８
４. １. ４ ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 设备的角色 ３９
４. １. ５ 应用分类的可行性及其约束 ３９
４. ２ 应用成果及其直接约束 ４１
４. ２. １ Ｔｏｕｃｈ ＆ Ｇｏ ４１
４. ２. ２ Ｔｏｕｃｈ ＆ Ｃｏｎｆｉｒｍ ４２
４. ２. ３ Ｔｏｕｃｈ ＆ Ｃｏｎｎｅｃｔ ４２
４. ２. ４ Ｔｏｕｃｈ ＆ Ｅｘｐｌｏｒｅ ４２
第５ 章 ＮＦＣ 应用领域导致的约束 ４３
５. １ ＮＦＣ 应用的技术可行性范围 ４３
５. １. １ 架构和电子功能 ４３
５. １. ２ 形状. 尺寸和外形(公共场合除外) ４３
５. １. ３ 备注和表的部分解释 ４５
５. １. ４ 用于长距比赛监测的接收者/标签 ４５
５. １. ５ 用于监控品的接收者/标签 ４６
５. ２ ＮＦＣ 设备细分、市场类型、问题和影响及直接技术约束 ４７
目 录 Ⅸ
５. ２. １ 市场部门和类型 ４７
５. ３ 移动电话 ４８
５. ４ 银行/货币事务/付款 ４９
５. ５ 运输 ５０
５. ５. １ 种情况: 电池辅助型和平板电池型卡模拟模式 ５２
５. ５. ２ 第二种情况: 电池输出的卡模拟模式 ５２
５. ５. ３ 第三种情况: 碰撞和负载效应 ５３
５. ６ 汽车 ５３
５. ６. １ 消费类电子产品 ５５
５. ７ 健康服务 ５７
５. ８ 沟通介质 ５７
５. ８. １ ＮＦＣ 平板电脑 ５８
５. ８. ２ ＮＦＣ ＵＳＢ 钥匙 ５８
５. ８. ３ ＮＦＣ 沟通和促销介质 ５８
５. ８. ４ “附加性” 的ＮＦＣ 设备、棒和贴纸 ５９
第３ 部分 设计ＮＦＣ 系统及其天线时需要解决的应用约束问题
第６ 章 ＮＦＣ 的结构约束 ６２
６. １ 天线形状导致的约束 ６２
６. ２ 操作距离变化导致的约束 ６２
６. ２. １ 距离和磁耦合 ６３
６. ３ 在约束下发起者天线的品质因数Ｑ 的大可接受值 ６３
６. ４ 回归(逆) 调制电压的约束 ６４
６. ４. １ 无源负载调制(ＰＬＭ) ６４
６. ４. ２ 有源负载调制(ＡＬＭ) ６６
第７ 章 应用功能约束 ６９
７. １ 天线调谐/失谐约束 ６９
７. １. １ 发起者的情况 ６９
７. １. ２ 接收者的电路示意图 ６９
７. １. ３ “调谐” “未调谐” 和“失谐” 的移动电话 ７５
７. ２ 环境的影响和约束 ７８
７. ２. １ 环境的物理影响 ７８
７. ２. ２ 环境对天线及其性能的影响 ７８
７. ２. ３ 电场 ７８
７. ２. ４ 磁场 ８０

作者介绍

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文摘

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序言

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NFC设备设计宝典：设计约束篇 引言 在当今互联互通的时代，近场通信（NFC）技术正以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面。从便捷的移动支付到智能家居的联动，再到身份识别和数据交换，NFC已成为连接物理世界与数字世界的重要桥梁。然而，NFC技术的广泛应用并非一蹴而就，其背后蕴含着精密的工程设计和严谨的开发流程。任何一项成功的NFC设备的设计，都离不开对一系列关键设计约束的深入理解和有效管理。 本书，《NFC设备设计宝典：设计约束篇》，正是为了系统性地梳理和阐释这些至关重要的设计约束而诞生的。我们深知，在NFC设备的开发过程中，技术选型、硬件集成、软件交互、功耗管理、安全性保障、合规性要求以及成本控制等每一个环节，都存在着不容忽视的约束条件。忽视这些约束，轻则导致项目延期、成本超支，重则可能导致产品性能不达标，甚至无法通过市场验证，最终功亏一篑。 本书并非一本单纯的技术手册，它更像是一位经验丰富的工程师，循循善诱地引导读者深入NFC设备设计的核心，揭示那些隐藏在成功产品背后的“隐形规则”。我们将以严谨的逻辑和丰富的案例，层层剥开NFC设备设计中的复杂性，帮助您建立起对设计约束的全面认知，并掌握在这些约束条件下进行最优设计的策略。 本书结构与内容概述 第一部分：NFC技术基础与核心概念回顾 在深入探讨设计约束之前，为了确保读者对NFC技术有统一且扎实的理解，我们将在本书的第一部分，对NFC技术的基础知识进行简要回顾。这部分内容将聚焦于那些与设计约束直接相关的核心概念，例如： NFC通信原理与协议栈： 简述ISO/IEC 14443、FeliCa、ISO/IEC 15693等主要标准，以及NFC Forum定义的LLCP（Link Layer Protocol）和NDEF（NFC Data Exchange Format）。理解这些协议的层级和数据交换机制，对于后续理解通信距离、数据传输速率等约束至关重要。 NFC工作模式： 详细阐述读卡器/写卡器模式（Reader/Writer Mode）、点对点模式（Peer-to-Peer Mode）和卡模拟模式（Card Emulation Mode）。每种模式的应用场景和所面临的技术挑战，都直接影响着设计上的取舍。 NFC硬件组件： 介绍NFC天线、NFC控制器（SoC）、射频前端（RF Front-end）等关键硬件。理解它们的特性、性能指标以及相互之间的耦合关系，是理解硬件设计约束的前提。 第二部分：关键设计约束详解 这是本书的核心内容，我们将逐一深入剖析影响NFC设备设计的各种关键约束。我们力求将抽象的约束转化为具体的设计考量，并提供可行的解决方案。 2.1. 通信距离与功耗约束 通信距离： NFC的固有特性决定了其短距离通信的特点，但实际的通信距离受到天线设计、阻抗匹配、环境干扰、目标卡片/标签的质量以及天线方向等多种因素的影响。我们将探讨如何通过优化天线尺寸、形状、绕线方式，以及选择合适的NFC控制器来最大化稳定通信距离，并分析在不同应用场景下（如门禁、支付、资产追踪）对通信距离的实际需求与设计上的权衡。 功耗管理： 无论是主动NFC设备（如手机、读卡器）还是被动NFC标签，功耗都是一个不容忽视的约束。对于电池供电的设备，如何延长电池续航时间至关重要；对于无源标签，虽然不直接耗电，但其感应能量的能力受限于主设备的天线辐射场强。我们将深入分析NFC控制器、射频前端的功耗特性，探讨低功耗模式的实现，以及在读写操作、待机状态下的功耗优化策略。 2.2. 射频性能与阻抗匹配约束 天线设计与性能： 天线是NFC设备的核心部件，其设计直接决定了设备的通信能力。我们将详细讨论不同类型天线（如PCB天线、绕线天线）的优缺点，以及影响天线性能的因素，如尺寸、形状、线圈匝数、线径、铜箔厚度等。 阻抗匹配： NFC系统中的阻抗匹配是实现最大功率传输的关键。从NFC控制器到天线，每一个环节的阻抗都需要精确匹配。我们将深入探讨阻抗匹配的原理，介绍匹配网络的构成（如LC匹配网络），并讲解如何通过仿真和实际测量来优化阻抗匹配，以确保信号的有效传输和接收。 电感与容值： NFC天线本质上是一个电感元件，其电感值直接影响着谐振频率和通信距离。同时，寄生电容、PCB板上的走线容值也会对系统性能产生影响。我们将分析这些参数对NFC性能的影响，以及如何在设计中进行预估和补偿。 2.3. 硬件集成与兼容性约束 NFC控制器选型： 市场上存在多种NFC控制器芯片，它们在功能、性能、功耗、接口（如I2C、SPI、UART）、封装以及成本等方面存在差异。我们将引导读者根据项目需求，从接口兼容性、通信速率、功耗、支持的NFC标准、安全性特性等方面综合考量，选择最合适的NFC控制器。 射频前端设计： 射频前端负责将NFC控制器产生的数字信号转换为高频射频信号，并负责将接收到的射频信号转换为数字信号。我们将分析射频前端的关键组件，如匹配网络、滤波器、放大器等，以及它们的设计考量。 与其他组件的集成： NFC模块需要与其他电子元器件（如MCU、电源管理IC、存储器等）协同工作。我们将探讨不同组件之间的接口兼容性、信号耦合、电源隔离等问题，并提供集成设计的最佳实践。 EMC/EMI约束： NFC设备在工作过程中可能会产生电磁干扰（EMI），也容易受到外部电磁场的干扰（EMC）。我们将分析NFC设备设计中的EMC/EMI风险，并介绍如何在PCB布局、走线、屏蔽等设计环节中有效规避这些问题，以满足相关的EMC/EMI标准。 2.4. 软件交互与协议栈实现约束 NFC协议栈的实现： 在嵌入式系统中实现完整的NFC协议栈是一项复杂的工作。我们将分析NFC协议栈的各个层级，包括物理层、数据链路层（如ISO 14443 T=CL）、应用层（如NDEF）。我们将讨论选择现有NFC协议栈库还是自主实现协议栈的优劣，以及在资源受限的嵌入式环境下如何优化协议栈的实现。 API设计与应用层开发： 对于基于NFC的应用程序，友好的API设计是关键。我们将探讨如何设计清晰、易用的API，方便开发者进行NFC设备的控制和数据交换。在应用层，我们将重点关注NDEF消息的解析与生成，以及如何在不同应用场景下（如URL分享、联系人信息交换、Wi-Fi配对）实现高效的数据交互。 状态管理与错误处理： NFC通信过程中可能会出现各种状态变化（如连接建立、断开、数据传输错误）。我们将强调有效的状态管理和 robust 的错误处理机制的重要性，并提供相应的实现思路。 2.5. 安全性与合规性约束 数据加密与认证： NFC技术在支付、身份识别等敏感应用中扮演着重要角色，因此安全性至关重要。我们将深入探讨NFC设备设计中的安全威胁，如窃听、篡改、仿冒等，并介绍各种安全机制，如加密算法（AES、DES）、安全认证协议（如MIFARE DESFire EV2/EV3中的安全机制）、安全元素（Secure Element）的使用，以及如何通过硬件和软件层面构建纵深防御体系。 隐私保护： 在涉及个人信息交换的应用中，用户隐私的保护不容忽视。我们将讨论如何在设计中遵守相关的隐私法规（如GDPR），并提供最小化数据收集、匿名化处理等设计建议。 行业标准与认证： NFC设备的设计必须符合一系列国际和行业标准，例如EMVCo（针对支付应用）、NFC Forum认证、以及各地区关于射频设备和通信设备的法规要求。我们将介绍这些标准的重要性，以及如何在设计过程中确保产品能够顺利通过相关的认证测试。 2.6. 成本控制与可制造性约束 元器件成本： NFC控制器、天线材料、PCB制造等都会对最终产品成本产生影响。我们将探讨如何在满足性能要求的前提下，选择性价比更高的元器件，并优化设计以降低制造成本。 生产工艺： 复杂的天线设计、高精度的射频组件集成等都可能增加生产的难度和成本。我们将从可制造性（Design for Manufacturability, DFM）的角度出发，提出在设计阶段就应考虑的因素，以确保NFC设备能够高效、低成本地进行规模化生产。 供应链管理： 关键NFC元器件的稳定供应是保障产品按时上市的重要因素。我们将简要提及在设计中考虑供应链的韧性，选择成熟可靠的供应商。 第三部分：设计流程与验证方法 在理解了各种设计约束之后，本书的第三部分将聚焦于如何在实际的设计流程中应用这些知识，并进行有效的验证。 NFC设备设计流程概览： 介绍从概念设计、原型开发、仿真验证、实际测试到量产的典型NFC设备设计流程。 仿真与建模： 讲解如何利用电磁仿真软件（如ANSYS HFSS, CST Studio Suite）对天线性能、阻抗匹配进行预测和优化。 原型开发与测试： 介绍在硬件原型阶段，如何进行射频性能测试（如S参数测量、通信距离测试、功耗测量）、软件功能测试以及EMC/EMI预测试。 实地测试与场景验证： 强调在真实应用场景下对NFC设备进行充分的场景测试，以发现并解决潜在的设计问题。 结论 《NFC设备设计宝典：设计约束篇》旨在成为您在NFC设备设计旅程中的得力助手。我们相信，通过对本书内容的学习和实践，您将能够： 建立起对NFC设备设计中关键约束的全面而深入的理解。 掌握在复杂约束条件下进行最优设计决策的方法。 有效规避常见的设计陷阱，提高项目成功率。 设计出性能卓越、稳定可靠、成本可控且符合各项标准要求的NFC设备。 无论您是初涉NFC设计的新手，还是经验丰富的嵌入式系统工程师，本书都将为您提供宝贵的洞察和实用的指导，助您在NFC技术领域创造出更加精彩的产品。

评分☆☆☆☆☆

从“NFC设备设计宝典：设计约束篇”这个书名来看，我脑海中浮现出的是一本严谨、务实的工具书，它不追求华丽的辞藻，而是直击NFC设备设计中的核心难点。我期望这本书能够像一位经验丰富的导师，在我面对NFC项目中的各种挑战时，能够提供清晰、可行的指导。我猜测，书中会详细介绍NFC在不同应用场景下的典型约束，例如在智能卡片设计中，如何在有限的卡片空间内集成NFC天线和芯片，同时又要满足EMV等行业标准；在手机等消费电子产品中，如何优化NFC天线的布局，避免与手机内部其他组件产生干扰，并保证用户在使用时能够方便地进行接触。我特别期待书中能够针对不同的NFC标准（如Type A, Type B, FeliCa等）以及不同的工作模式（如读卡模式、卡模拟模式、点对点模式）进行详细的约束分析，并给出相应的解决方案。如果书中能提供一些实际的电路设计实例，或者是一些PCB布局的建议，那将是极大的福音。总而言之，我希望这本书能够成为我解决NFC设计难题的“秘密武器”。

评分☆☆☆☆☆

我对于“NFC设备设计宝典：设计约束篇”这本书的期待，更多地源于它所代表的“深度”和“系统性”。我们知道，NFC技术在日常生活中已经无处不在，从支付到门禁，再到信息交互，但很少有人会去深究其背后的设计逻辑。这本书的出现，无疑填补了这一领域信息上的空白。我猜测，作者很可能不仅仅停留在介绍NFC技术本身，而是会深入到设备设计的最底层，去分析那些决定技术能否成功的“隐形”限制。例如，我可能会在书中读到关于NFC射频性能的优化策略，如何在有限的体积内实现最佳的信号耦合效率；关于功耗管理的细节，如何通过精细化的电源控制和通信协议设计来延长设备的续航时间；甚至可能涉及一些材料科学在NFC天线和封装中的应用，以克服环境因素带来的挑战。我希望书中能够提供一些前瞻性的视角，探讨未来NFC设备设计可能面临的新约束，以及相应的应对策略。这本书，在我看来，将是一次对NFC技术设计进行全方位、深层次解构的盛宴。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就吸引了我，深邃的蓝色背景搭配简洁明亮的NFC芯片图案，立刻传达出一种专业、权威的科技感。光是这“设计约束篇”几个字，就让我对这本书的定位充满了好奇。我一直觉得，在很多技术领域，真正的挑战往往不在于实现技术本身，而在于如何在现实世界的种种限制下，将技术巧妙地落地。NFC作为一种近场通信技术，虽然在很多场景下应用广泛，但其设计背后必定存在着大量的权衡和取舍。这本书的名字恰恰点出了这个核心痛点，让我迫不及待地想知道，作者是如何庖丁解牛般地剖析这些“约束”的。我猜测，这本书可能会从多个维度来探讨这些约束，比如芯片本身的物理限制、功耗要求、通信距离的限制、不同设备间的兼容性问题，甚至是法规和安全方面的考量。我尤其期待书中能够给出一些具体的案例分析，说明在实际产品设计中，工程师们是如何一步步克服这些约束，最终实现用户体验的。如果书中能提供一些经验性的总结，或者是一些通用的设计原则，那就更棒了。总而言之，这本书给我一种感觉，它不仅仅是关于NFC技术本身，更是关于如何在技术与现实之间找到最佳平衡点的智慧结晶。

评分☆☆☆☆☆

当我看到《NFC设备设计宝典：设计约束篇》这个书名时，我立即联想到的是一本能够帮助我“避坑”的书。在NFC这样一种对物理细节和精确度要求极高的技术领域，一个小小的设计失误都可能导致整个产品失败。我猜想，这本书就像一个经验丰富的老工程师，把我可能遇到的所有“坑”都提前点出来，并告诉我如何安全地绕过去。我预料书中会详细阐述NFC通信的物理原理，以及这些原理如何在实际设备设计中转化为具体的约束条件，比如天线阻抗匹配、近场耦合的效率、干扰的来源和抑制方法等等。同时，我也期待书中能够深入分析不同NFC应用场景下的特有挑战，例如在工业自动化环境中，如何确保NFC通信不受恶劣环境的影响；在医疗设备中，如何满足严格的生物兼容性和安全性标准。如果书中能够提供一些常见的设计问题及其解决方案的对比分析，那将是非常有价值的。这本书，我期待它能成为我NFC项目设计过程中不可或缺的参考。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书（虽然我还没开始读，但凭感觉），我预料到它会是一次深入探索NFC技术设计背后“为什么”的旅程。市面上很多技术书籍往往侧重于“怎么做”，而这本书的名字“设计约束篇”则暗示了一种更加根本性的思考。我想，这本书的作者一定是一位经验丰富的NFC领域专家，他能够洞察到在看似简单的NFC应用背后，隐藏着多少细微却至关重要的设计决策。我猜想，书中会详细阐述NFC技术的物理特性如何限制了它的使用范围，比如其固有的短距离通信特点，这就对天线设计、耦合方式提出了苛刻的要求。同时，功耗也是一个绕不开的议题，特别是在电池受限的可穿戴设备或物联网节点上，如何最大限度地降低NFC模块的功耗，保证设备的续航能力，将是作者重点剖析的内容。我还有一种感觉，这本书可能会探讨NFC在不同应用场景下的挑战，例如在嘈杂的电磁环境中，如何保证通信的稳定性和可靠性；在安全性要求极高的支付场景，如何设计能够抵御各种攻击的NFC方案。如果书中能够提供一些量化的数据和具体的图表来支持这些论点，那将极大地提升其参考价值。