NFC設備設計寶典：設計約束篇 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[法] Dominique Paret 著

圖書標籤:

• NFC
• 射頻識彆
• RFID
• 嵌入式係統
• 硬件設計
• 電路設計
• 電子工程
• 無綫通信
• 設計模式
• 技術指南

店鋪： 墨林閣圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111583141

商品編碼：29414571786

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2018-04-01

基本信息

書名：NFC設備設計寶典：設計約束篇

定價：59.00元

作者：Dominique Paret

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2018-04-01

ISBN：9787111583141

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書講瞭當今NFC設備的技術，以及這些技術在諸如金融支付、公共交通、行政管理、機動車、工業、通信工具以及物聯網等領域的應用。本書通過數個詳細的技術實例，討論瞭諸多標準（如ISO、CEN、NFCForum、EMV等）和監管認證（如ERC、FCC、ETSI、無綫電頻率、隱私及生態汙染等）下的約束，以及NFC設備不得不麵對的審批、外形、功能性、結構性、環境或協同等問題。

目錄

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譯者序
原書前言
第１ 部分 ＮＦＣ 簡介和迴顧
第１ 章 近場通信(ＮＦＣ) 原理迴顧 ２
１. １ “非接觸式” 的物理基礎與ＮＦＣ ２
１. １. １ 傳播和輻射的現象 ２
１. １. ２ 場與空間區域的分類 ２
１. １. ３ 空間區域 ２
１. １. ４ 遠場: ｒ >> λ /２π (Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ 區) ３
１. １. ５ 中場: ｒ 約等於λ (Ｆｒｅｓｎｅｌ 區) ３
１. １. ６ 近場區域: ｒ << λ /２π (Ｒａｙｌｅｉｇｈ 區) 和ＮＦＣ 的起點 ３
１. １. ７ 非接觸式、ＲＦＩＤ 和ＮＦＣ 應用的注釋說明 ３
１. ２ ＮＦＣ 的概念 ４
１. ２. １ Ｂｉｏｔ￣Ｓａｖａｒｔ 定律 ５
１. ２. ２ 圓形天綫軸上一點的場Ｈ ５
１. ２. ３ 作為“ｄ” 一個函數的場Ｈ 的衰減 ７
１. ２. ４ 矩形天綫的軸上一點的場Ｈ ８
第２ 章 ＮＦＣ 的規範約束 ９
２. １ 簡介 ９
２. １. １ 規範性、標準性和ＮＦＣ 市場約束 ９
２. １. ２ 詞匯錶 ９
２. １. ３ 規範 １０
２. １. ４ 標準 １０
２. ２ 規範性約束 １０
２. ２. １ 從發起者到接收者的上行鏈路 １１
２. ２. ２ ＮＦＣ 設備天綫上的非接觸式規範約束 １５
２. ３ 結論 ２３

第３ 章 規則約束和推薦規範 ２４
３. １ 針對ＮＦＣ 和ＮＦＣ 天綫的規則約束 ２４
３. １. １ 射頻規定 ２４
３. １. ２ 關於ＮＦＣ 輻射和汙染的約束 ２５
３. １. ３ ＥＲＣ ７０￣０３ 標準和ＥＴＳＩ ３００ ３３０ 規範 ２５
３. ２ 關於標準的討論 ２９
３. ２. １ 關於人體暴露在電磁場中 ２９
３. ２. ２ 關於個人自由(隱私) 的社會約束 ３０
３. ２. ３ 環境影響 ３２
３. ３ ＮＦＣ 市場的規範 ３２
３. ３. １ 應用ＮＦＣ 技術的短距離設備 ３２
３. ３. ２ 用戶期望的成本與市場價 ３３
３. ３. ３ 注意虛假廣告 ３３
第２ 部分 ＮＦＣ 應用領域導緻的約束
第４ 章 ＮＦＣ 應用的分類與成果 ３６
４. １ ＮＦＣ 應用的分類方法 ３６
４. １. １ 技術 ３６
４. １. ２ “ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 設備” 和“ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 標簽” ３７
４. １. ３ ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 設備通信的“模式” ３８
４. １. ４ ＮＦＣ Ｆｏｒｕｍ 設備的角色 ３９
４. １. ５ 應用分類的可行性及其約束 ３９
４. ２ 應用成果及其直接約束 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 應用領域導緻的約束 ４３
５. １ ＮＦＣ 應用的技術可行性範圍 ４３
５. １. １ 架構和電子功能 ４３
５. １. ２ 形狀. 尺寸和外形(公共場閤除外) ４３
５. １. ３ 備注和錶的部分解釋 ４５
５. １. ４ 用於長距比賽監測的接收者/標簽 ４５
５. １. ５ 用於監控品的接收者/標簽 ４６
５. ２ ＮＦＣ 設備細分、市場類型、問題和影響及直接技術約束 ４７
目 錄 Ⅸ
５. ２. １ 市場部門和類型 ４７
５. ３ 移動電話 ４８
５. ４ 銀行/貨幣事務/付款 ４９
５. ５ 運輸 ５０
５. ５. １ 種情況: 電池輔助型和平闆電池型卡模擬模式 ５２
５. ５. ２ 第二種情況: 電池輸齣的卡模擬模式 ５２
５. ５. ３ 第三種情況: 碰撞和負載效應 ５３
５. ６ 汽車 ５３
５. ６. １ 消費類電子産品 ５５
５. ７ 健康服務 ５７
５. ８ 溝通介質 ５７
５. ８. １ ＮＦＣ 平闆電腦 ５８
５. ８. ２ ＮＦＣ ＵＳＢ 鑰匙 ５８
５. ８. ３ ＮＦＣ 溝通和促銷介質 ５８
５. ８. ４ “附加性” 的ＮＦＣ 設備、棒和貼紙 ５９
第３ 部分 設計ＮＦＣ 係統及其天綫時需要解決的應用約束問題
第６ 章 ＮＦＣ 的結構約束 ６２
６. １ 天綫形狀導緻的約束 ６２
６. ２ 操作距離變化導緻的約束 ６２
６. ２. １ 距離和磁耦閤 ６３
６. ３ 在約束下發起者天綫的品質因數Ｑ 的大可接受值 ６３
６. ４ 迴歸(逆) 調製電壓的約束 ６４
６. ４. １ 無源負載調製(ＰＬＭ) ６４
６. ４. ２ 有源負載調製(ＡＬＭ) ６６
第７ 章 應用功能約束 ６９
７. １ 天綫調諧/失諧約束 ６９
７. １. １ 發起者的情況 ６９
７. １. ２ 接收者的電路示意圖 ６９
７. １. ３ “調諧” “未調諧” 和“失諧” 的移動電話 ７５
７. ２ 環境的影響和約束 ７８
７. ２. １ 環境的物理影響 ７８
７. ２. ２ 環境對天綫及其性能的影響 ７８
７. ２. ３ 電場 ７８
７. ２. ４ 磁場 ８０

作者介紹

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文摘

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序言

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NFC設備設計寶典：設計約束篇 引言 在當今互聯互通的時代，近場通信（NFC）技術正以前所未有的速度滲透到我們生活的方方麵麵。從便捷的移動支付到智能傢居的聯動，再到身份識彆和數據交換，NFC已成為連接物理世界與數字世界的重要橋梁。然而，NFC技術的廣泛應用並非一蹴而就，其背後蘊含著精密的工程設計和嚴謹的開發流程。任何一項成功的NFC設備的設計，都離不開對一係列關鍵設計約束的深入理解和有效管理。 本書，《NFC設備設計寶典：設計約束篇》，正是為瞭係統性地梳理和闡釋這些至關重要的設計約束而誕生的。我們深知，在NFC設備的開發過程中，技術選型、硬件集成、軟件交互、功耗管理、安全性保障、閤規性要求以及成本控製等每一個環節，都存在著不容忽視的約束條件。忽視這些約束，輕則導緻項目延期、成本超支，重則可能導緻産品性能不達標，甚至無法通過市場驗證，最終功虧一簣。 本書並非一本單純的技術手冊，它更像是一位經驗豐富的工程師，循循善誘地引導讀者深入NFC設備設計的核心，揭示那些隱藏在成功産品背後的“隱形規則”。我們將以嚴謹的邏輯和豐富的案例，層層剝開NFC設備設計中的復雜性，幫助您建立起對設計約束的全麵認知，並掌握在這些約束條件下進行最優設計的策略。 本書結構與內容概述 第一部分：NFC技術基礎與核心概念迴顧 在深入探討設計約束之前，為瞭確保讀者對NFC技術有統一且紮實的理解，我們將在本書的第一部分，對NFC技術的基礎知識進行簡要迴顧。這部分內容將聚焦於那些與設計約束直接相關的核心概念，例如： NFC通信原理與協議棧： 簡述ISO/IEC 14443、FeliCa、ISO/IEC 15693等主要標準，以及NFC Forum定義的LLCP（Link Layer Protocol）和NDEF（NFC Data Exchange Format）。理解這些協議的層級和數據交換機製，對於後續理解通信距離、數據傳輸速率等約束至關重要。 NFC工作模式： 詳細闡述讀卡器/寫卡器模式（Reader/Writer Mode）、點對點模式（Peer-to-Peer Mode）和卡模擬模式（Card Emulation Mode）。每種模式的應用場景和所麵臨的技術挑戰，都直接影響著設計上的取捨。 NFC硬件組件： 介紹NFC天綫、NFC控製器（SoC）、射頻前端（RF Front-end）等關鍵硬件。理解它們的特性、性能指標以及相互之間的耦閤關係，是理解硬件設計約束的前提。 第二部分：關鍵設計約束詳解 這是本書的核心內容，我們將逐一深入剖析影響NFC設備設計的各種關鍵約束。我們力求將抽象的約束轉化為具體的設計考量，並提供可行的解決方案。 2.1. 通信距離與功耗約束 通信距離： NFC的固有特性決定瞭其短距離通信的特點，但實際的通信距離受到天綫設計、阻抗匹配、環境乾擾、目標卡片/標簽的質量以及天綫方嚮等多種因素的影響。我們將探討如何通過優化天綫尺寸、形狀、繞綫方式，以及選擇閤適的NFC控製器來最大化穩定通信距離，並分析在不同應用場景下（如門禁、支付、資産追蹤）對通信距離的實際需求與設計上的權衡。 功耗管理： 無論是主動NFC設備（如手機、讀卡器）還是被動NFC標簽，功耗都是一個不容忽視的約束。對於電池供電的設備，如何延長電池續航時間至關重要；對於無源標簽，雖然不直接耗電，但其感應能量的能力受限於主設備的天綫輻射場強。我們將深入分析NFC控製器、射頻前端的功耗特性，探討低功耗模式的實現，以及在讀寫操作、待機狀態下的功耗優化策略。 2.2. 射頻性能與阻抗匹配約束 天綫設計與性能： 天綫是NFC設備的核心部件，其設計直接決定瞭設備的通信能力。我們將詳細討論不同類型天綫（如PCB天綫、繞綫天綫）的優缺點，以及影響天綫性能的因素，如尺寸、形狀、綫圈匝數、綫徑、銅箔厚度等。 阻抗匹配： NFC係統中的阻抗匹配是實現最大功率傳輸的關鍵。從NFC控製器到天綫，每一個環節的阻抗都需要精確匹配。我們將深入探討阻抗匹配的原理，介紹匹配網絡的構成（如LC匹配網絡），並講解如何通過仿真和實際測量來優化阻抗匹配，以確保信號的有效傳輸和接收。 電感與容值： NFC天綫本質上是一個電感元件，其電感值直接影響著諧振頻率和通信距離。同時，寄生電容、PCB闆上的走綫容值也會對係統性能産生影響。我們將分析這些參數對NFC性能的影響，以及如何在設計中進行預估和補償。 2.3. 硬件集成與兼容性約束 NFC控製器選型： 市場上存在多種NFC控製器芯片，它們在功能、性能、功耗、接口（如I2C、SPI、UART）、封裝以及成本等方麵存在差異。我們將引導讀者根據項目需求，從接口兼容性、通信速率、功耗、支持的NFC標準、安全性特性等方麵綜閤考量，選擇最閤適的NFC控製器。 射頻前端設計： 射頻前端負責將NFC控製器産生的數字信號轉換為高頻射頻信號，並負責將接收到的射頻信號轉換為數字信號。我們將分析射頻前端的關鍵組件，如匹配網絡、濾波器、放大器等，以及它們的設計考量。 與其他組件的集成： NFC模塊需要與其他電子元器件（如MCU、電源管理IC、存儲器等）協同工作。我們將探討不同組件之間的接口兼容性、信號耦閤、電源隔離等問題，並提供集成設計的最佳實踐。 EMC/EMI約束： NFC設備在工作過程中可能會産生電磁乾擾（EMI），也容易受到外部電磁場的乾擾（EMC）。我們將分析NFC設備設計中的EMC/EMI風險，並介紹如何在PCB布局、走綫、屏蔽等設計環節中有效規避這些問題，以滿足相關的EMC/EMI標準。 2.4. 軟件交互與協議棧實現約束 NFC協議棧的實現： 在嵌入式係統中實現完整的NFC協議棧是一項復雜的工作。我們將分析NFC協議棧的各個層級，包括物理層、數據鏈路層（如ISO 14443 T=CL）、應用層（如NDEF）。我們將討論選擇現有NFC協議棧庫還是自主實現協議棧的優劣，以及在資源受限的嵌入式環境下如何優化協議棧的實現。 API設計與應用層開發： 對於基於NFC的應用程序，友好的API設計是關鍵。我們將探討如何設計清晰、易用的API，方便開發者進行NFC設備的控製和數據交換。在應用層，我們將重點關注NDEF消息的解析與生成，以及如何在不同應用場景下（如URL分享、聯係人信息交換、Wi-Fi配對）實現高效的數據交互。 狀態管理與錯誤處理： NFC通信過程中可能會齣現各種狀態變化（如連接建立、斷開、數據傳輸錯誤）。我們將強調有效的狀態管理和 robust 的錯誤處理機製的重要性，並提供相應的實現思路。 2.5. 安全性與閤規性約束 數據加密與認證： NFC技術在支付、身份識彆等敏感應用中扮演著重要角色，因此安全性至關重要。我們將深入探討NFC設備設計中的安全威脅，如竊聽、篡改、仿冒等，並介紹各種安全機製，如加密算法（AES、DES）、安全認證協議（如MIFARE DESFire EV2/EV3中的安全機製）、安全元素（Secure Element）的使用，以及如何通過硬件和軟件層麵構建縱深防禦體係。 隱私保護： 在涉及個人信息交換的應用中，用戶隱私的保護不容忽視。我們將討論如何在設計中遵守相關的隱私法規（如GDPR），並提供最小化數據收集、匿名化處理等設計建議。 行業標準與認證： NFC設備的設計必須符閤一係列國際和行業標準，例如EMVCo（針對支付應用）、NFC Forum認證、以及各地區關於射頻設備和通信設備的法規要求。我們將介紹這些標準的重要性，以及如何在設計過程中確保産品能夠順利通過相關的認證測試。 2.6. 成本控製與可製造性約束 元器件成本： NFC控製器、天綫材料、PCB製造等都會對最終産品成本産生影響。我們將探討如何在滿足性能要求的前提下，選擇性價比更高的元器件，並優化設計以降低製造成本。 生産工藝： 復雜的天綫設計、高精度的射頻組件集成等都可能增加生産的難度和成本。我們將從可製造性（Design for Manufacturability, DFM）的角度齣發，提齣在設計階段就應考慮的因素，以確保NFC設備能夠高效、低成本地進行規模化生産。 供應鏈管理： 關鍵NFC元器件的穩定供應是保障産品按時上市的重要因素。我們將簡要提及在設計中考慮供應鏈的韌性，選擇成熟可靠的供應商。 第三部分：設計流程與驗證方法 在理解瞭各種設計約束之後，本書的第三部分將聚焦於如何在實際的設計流程中應用這些知識，並進行有效的驗證。 NFC設備設計流程概覽： 介紹從概念設計、原型開發、仿真驗證、實際測試到量産的典型NFC設備設計流程。 仿真與建模： 講解如何利用電磁仿真軟件（如ANSYS HFSS, CST Studio Suite）對天綫性能、阻抗匹配進行預測和優化。 原型開發與測試： 介紹在硬件原型階段，如何進行射頻性能測試（如S參數測量、通信距離測試、功耗測量）、軟件功能測試以及EMC/EMI預測試。 實地測試與場景驗證： 強調在真實應用場景下對NFC設備進行充分的場景測試，以發現並解決潛在的設計問題。 結論 《NFC設備設計寶典：設計約束篇》旨在成為您在NFC設備設計旅程中的得力助手。我們相信，通過對本書內容的學習和實踐，您將能夠： 建立起對NFC設備設計中關鍵約束的全麵而深入的理解。 掌握在復雜約束條件下進行最優設計決策的方法。 有效規避常見的設計陷阱，提高項目成功率。 設計齣性能卓越、穩定可靠、成本可控且符閤各項標準要求的NFC設備。 無論您是初涉NFC設計的新手，還是經驗豐富的嵌入式係統工程師，本書都將為您提供寶貴的洞察和實用的指導，助您在NFC技術領域創造齣更加精彩的産品。

評分☆☆☆☆☆

從“NFC設備設計寶典：設計約束篇”這個書名來看，我腦海中浮現齣的是一本嚴謹、務實的工具書，它不追求華麗的辭藻，而是直擊NFC設備設計中的核心難點。我期望這本書能夠像一位經驗豐富的導師，在我麵對NFC項目中的各種挑戰時，能夠提供清晰、可行的指導。我猜測，書中會詳細介紹NFC在不同應用場景下的典型約束，例如在智能卡片設計中，如何在有限的卡片空間內集成NFC天綫和芯片，同時又要滿足EMV等行業標準；在手機等消費電子産品中，如何優化NFC天綫的布局，避免與手機內部其他組件産生乾擾，並保證用戶在使用時能夠方便地進行接觸。我特彆期待書中能夠針對不同的NFC標準（如Type A, Type B, FeliCa等）以及不同的工作模式（如讀卡模式、卡模擬模式、點對點模式）進行詳細的約束分析，並給齣相應的解決方案。如果書中能提供一些實際的電路設計實例，或者是一些PCB布局的建議，那將是極大的福音。總而言之，我希望這本書能夠成為我解決NFC設計難題的“秘密武器”。

評分☆☆☆☆☆

我對於“NFC設備設計寶典：設計約束篇”這本書的期待，更多地源於它所代錶的“深度”和“係統性”。我們知道，NFC技術在日常生活中已經無處不在，從支付到門禁，再到信息交互，但很少有人會去深究其背後的設計邏輯。這本書的齣現，無疑填補瞭這一領域信息上的空白。我猜測，作者很可能不僅僅停留在介紹NFC技術本身，而是會深入到設備設計的最底層，去分析那些決定技術能否成功的“隱形”限製。例如，我可能會在書中讀到關於NFC射頻性能的優化策略，如何在有限的體積內實現最佳的信號耦閤效率；關於功耗管理的細節，如何通過精細化的電源控製和通信協議設計來延長設備的續航時間；甚至可能涉及一些材料科學在NFC天綫和封裝中的應用，以剋服環境因素帶來的挑戰。我希望書中能夠提供一些前瞻性的視角，探討未來NFC設備設計可能麵臨的新約束，以及相應的應對策略。這本書，在我看來，將是一次對NFC技術設計進行全方位、深層次解構的盛宴。

評分☆☆☆☆☆

當我看到《NFC設備設計寶典：設計約束篇》這個書名時，我立即聯想到的是一本能夠幫助我“避坑”的書。在NFC這樣一種對物理細節和精確度要求極高的技術領域，一個小小的設計失誤都可能導緻整個産品失敗。我猜想，這本書就像一個經驗豐富的老工程師，把我可能遇到的所有“坑”都提前點齣來，並告訴我如何安全地繞過去。我預料書中會詳細闡述NFC通信的物理原理，以及這些原理如何在實際設備設計中轉化為具體的約束條件，比如天綫阻抗匹配、近場耦閤的效率、乾擾的來源和抑製方法等等。同時，我也期待書中能夠深入分析不同NFC應用場景下的特有挑戰，例如在工業自動化環境中，如何確保NFC通信不受惡劣環境的影響；在醫療設備中，如何滿足嚴格的生物兼容性和安全性標準。如果書中能夠提供一些常見的設計問題及其解決方案的對比分析，那將是非常有價值的。這本書，我期待它能成為我NFC項目設計過程中不可或缺的參考。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書（雖然我還沒開始讀，但憑感覺），我預料到它會是一次深入探索NFC技術設計背後“為什麼”的旅程。市麵上很多技術書籍往往側重於“怎麼做”，而這本書的名字“設計約束篇”則暗示瞭一種更加根本性的思考。我想，這本書的作者一定是一位經驗豐富的NFC領域專傢，他能夠洞察到在看似簡單的NFC應用背後，隱藏著多少細微卻至關重要的設計決策。我猜想，書中會詳細闡述NFC技術的物理特性如何限製瞭它的使用範圍，比如其固有的短距離通信特點，這就對天綫設計、耦閤方式提齣瞭苛刻的要求。同時，功耗也是一個繞不開的議題，特彆是在電池受限的可穿戴設備或物聯網節點上，如何最大限度地降低NFC模塊的功耗，保證設備的續航能力，將是作者重點剖析的內容。我還有一種感覺，這本書可能會探討NFC在不同應用場景下的挑戰，例如在嘈雜的電磁環境中，如何保證通信的穩定性和可靠性；在安全性要求極高的支付場景，如何設計能夠抵禦各種攻擊的NFC方案。如果書中能夠提供一些量化的數據和具體的圖錶來支持這些論點，那將極大地提升其參考價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就吸引瞭我，深邃的藍色背景搭配簡潔明亮的NFC芯片圖案，立刻傳達齣一種專業、權威的科技感。光是這“設計約束篇”幾個字，就讓我對這本書的定位充滿瞭好奇。我一直覺得，在很多技術領域，真正的挑戰往往不在於實現技術本身，而在於如何在現實世界的種種限製下，將技術巧妙地落地。NFC作為一種近場通信技術，雖然在很多場景下應用廣泛，但其設計背後必定存在著大量的權衡和取捨。這本書的名字恰恰點齣瞭這個核心痛點，讓我迫不及待地想知道，作者是如何庖丁解牛般地剖析這些“約束”的。我猜測，這本書可能會從多個維度來探討這些約束，比如芯片本身的物理限製、功耗要求、通信距離的限製、不同設備間的兼容性問題，甚至是法規和安全方麵的考量。我尤其期待書中能夠給齣一些具體的案例分析，說明在實際産品設計中，工程師們是如何一步步剋服這些約束，最終實現用戶體驗的。如果書中能提供一些經驗性的總結，或者是一些通用的設計原則，那就更棒瞭。總而言之，這本書給我一種感覺，它不僅僅是關於NFC技術本身，更是關於如何在技術與現實之間找到最佳平衡點的智慧結晶。