第1章 物联网集成电路（IoT IC）芯片设计概述 1
1.1集成传感器件技术演进 2
1.2物联网集成电路芯片分类 3
1.3物联网集成电路芯片设计要求 4
1.3.1物联网集成电路芯片设计一般要求 4
1.3.2物联网边缘层设备IC芯片设计要求 5
1.3.3物联网中间层设备IC芯片设计要求 6
1.3.4物联网核心层设备IC芯片设计要求 7
1.3.5物联网集成电路芯片安全性设计 8
1.3.6物联网集成电路芯片低功耗设计 9
1.4物联网集成电路芯片生态圈构建 9
1.4.1英特尔布局云端物联网 11
1.4.2 Marvell做业界最全芯片平台解决方案 11
1.4.3博通打造最安全物联网平台 12
1.4.4 TI建立第三方物联网云服务生态系统 12
1.5物联网集成电路芯片定制化之变 13
1.6物联网集成电路芯片产业化发展 13
1.6.1物联网集成电路芯片技术发展趋势 14
1.6.2 IC企业在物联网领域的布局 23
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 28
1.7本章小结 29
1.8习题 29
第2章 集成电路制造与设计基础 30
2.1集成电路发展简史 30
2.2集成电路产业变迁 32
2.3集成电路分类与命名规则 35
2.3.1按电路属性、功能分类 35
2.3.2按集成规模分类 37
2.3.3按导电类型分类 38
2.3.4按用途分类 38
2.3.5按外形分类 39
2.3.6集成电路命名规则 39
2.4集成电路制造 40
2.4.1晶圆制造 40
2.4.2晶圆生产工艺流程 44
2.4.3集成电路生产流程 44
2.4.4集成电路工艺 46
2.4.5 CMOS工艺 49
2.5集成电路封装 49
2.5.1集成电路封装技术 49
2.5.2集成电路封装形式枚举 52
2.6集成电路微组装工艺 58
2.6.1不同工艺芯片组装 58
2.6.2集成电路组装案例 59
2.7数字集成电路设计概要 62
2.8本章小结 64
2.9习题 64
第3章 物联网传感器件设计 65
3.1传感器件概述 65
3.2材料型传感器 66
3.2.1材料型传感器的基础效应 66
3.2.2传感器半导体材料特性设计 68
3.2.3掺杂工艺改变半导体敏感特性 69
3.2.4设计材料成分，改变制造工艺，调节敏感特性 72
3.3结构型传感器 73
3.3.1电阻敏感结构 74
3.3.2电感敏感结构 75
3.3.3电容敏感结构 78
3.4半导体敏感器件 81
3.4.1磁敏元件结构 81
3.4.2湿敏元件结构 85
3.4.3光敏元件结构 88
3.4.4气敏元件结构 93
3.5生物敏感元件结构 95
3.5.1酶传感器结构 95
3.5.2葡萄糖传感器结构 97
3.5.3氧传感器结构 99
3.6图像敏感元件结构 101
3.6.1 CCD图像传感器 101
3.6.2 CMOS图像传感器 106
3.6.3色敏三极管 108
3.7传感器接口技术 109
3.7.1传感器融合 110
3.7.2 I3C总线协议 111
3.8几种传感器设计实例 116
3.8.1 MEMS传感器概述 117
3.8.2微机电系统（MEMS）压力传感器 118
3.8.3微机电系统（MEMS）加速度传感器 118
3.8.4智能压力传感器 119
3.8.5智能温湿度传感器 121
3.8.6智能液体浑浊度传感器 121
3.9本章小结 122
3.10习题 123
第4章 物联网通信集成电路设计 124
4.1通信电路概述 124
4.1.1物联网常用通信方式 124
4.1.2物联网通信电路进展 128
4.2物联网有线通信电路设计 130
4.2.1 RS232电路设计 131
4.2.2用VHDL设计UART收发电路 132
4.2.3用Verilog HDL设计USART收发电路 135
4.2.4 RS485电路设计 141
4.2.5光纤收发器电路 142
4.2.6 USB 2.0接口电路设计 143
4.2.7 USB 3.0芯片设计 147
4.2.8 USB 3.0转千兆以太网单芯片设计 148
4.3物联网无线通信技术 150
4.3.1物联网无线通信技术概述 150
4.3.2物联网无线通信技术特性 154
4.4 RFIC芯片设计 155
4.4.1 RFIC设计历程 156
4.4.2 RFIC设计流程 156
4.4.3 RFIC设计行业的衰落 160
4.4.4几款射频芯片性能一览 161
4.5 WiFi芯片设计 163
4.5.1 WiFi芯片产业概况 164
4.5.2 WiFi芯片设计 171
4.5.3 WiFi无线收发基带处理器设计 174
4.5.4 WiFi芯片设计案列 186
4.5.5 5G WiFi技术 191
4.6蓝牙芯片设计 193
4.6.1 TI CC2541蓝牙芯片概述 193
4.6.2 TI CC2541蓝牙芯片RF片载系统 195
4.6.3 TI CC2541蓝牙芯片开发工具 195
4.6.4 TI CC2541蓝牙低功耗解决方案 196
4.7本章小结 197
4.8习题 197
第5章 窄带物联网（NB-loT） 198
5.1 NB-IoT概念 198
5.2 NB-IoT商业模式 199
5.3 NB-IoT技术标准 200
5.4 NB-IoT实现高覆盖、大连接、微功耗、低成本的技术路线 201
5.4.1 NB-IoT提升无线覆盖的方法 201
5.4.2 NB-IoT实现大连接的关键技术 203
5.4.3 NB-IoT实现低成本的技术路线 204
5.4.4 NB-IoT实现低功耗的措施 206
5.5 NB-IoT芯片设计 208
5.5.1 NB-IoT芯片设计目标 208
5.5.2物联网芯片生产厂商产品一览 209
5.5.3 NB-IoT终端芯片系统结构 213
5.5.4 Rx架构的选择 216
5.5.5 Rx混频器（Mixer）设计 216
5.5.6 Rx直流偏移消除电路 218
5.5.7 Tx中的模拟基带 219
5.6 NB-IoT业务范围、应用场景及竞争挑战 221
5.6.1 NB-IoT主要业务范围 221
5.6.2 NB-IoT应用场景 222
5.6.3 NB-IoT发展与挑战 223
5.7本章小结 223
5.8习题 224
第6章 物联网5G通信技术 225
6.1物联网5G通信基本概念 225
6.1.1 5G通信技术研究机构 225
6.1.2 5G通信技术研究进程 229
6.1.3 5G通信技术基本概念 229
6.1.4 5G通信技术应用场景 233
6.2 5G通信关键技术 234
6.2.1 5G通信技术指标 235
6.2.2 5G通信理论基础 235
6.2.3 5G网络关键技术 236
6.3 5G网络建设 245
6.3.1 5G网络主要功能 245
6.3.2 5G网络速率测试 246
6.3.3 5G网络商业应用进程 246
6.4 5G小基站建设 247
6.5 5G芯片设计与实现 250
6.6 5G芯片设计案例——智能手机芯片 253
6.6.1调制变频技术与多工技术 253
6.6.2数字通信系统架构 254
6.6.3无线通信系统架构 256
6.6.4通信相关集成电路：基频芯片、中频芯片、射频芯片 257
6.7本章小结 258
6.8习题 258
第7章 物联网嵌入式处理器应用 259
7.1 4种常见的物联网嵌入式处理器 259
7.1.1嵌入式ARM微处理器 259
7.1.2嵌入式MIPS处理器 260
7.1.3 PowerPC处理器 260
7.1.4 x86架构物联网处理器 261
7.2嵌入式Cortex-M0微处理器 262
7.2.1 LPC1114微控制器 262
7.2.2 ARM微控制器开发的软件——Keil 264
7.3微处理器应用于温度检测设计实例 265
7.3.1 DS18B20的工作原理 265
7.3.2 LPC1114控制DS 18B20温度显示的工程实例 268
7.4乐鑫ESP8266移动互联网SoC芯片应用 272
7.4.1 ESP8266芯片概述 272
7.4.2 ESP8266引脚定义 273
7.4.3 ESP8266EX内部结构及组成 275
7.4.4 ESP8266EX低功耗管理 278
7.4.5 ESP8266EX外设接口 279
7.4.6 WiFi SoC芯片应用设计 284
7.5君正物联网处理器 286
7.6本章小结 289
7.7习题 289
第8章 SoC应用设计 290
8.1 FPAG应用是大数据和物联网的发展趋势 290
8.1.1 FPGA＋CPU模式：大数据时代发展趋势之一 290
8.1.2 FPGA替代部分AISC，提升运行效率 291
8.1.3 FPGA在小批量应用上的优势 293
8.2 FPGA性能特色 295
8.2.1可编程的“万能芯片”——FPGA 295
8.2.2 FPGA的核心优点 295
8.2.3 FPGA的制约因素 296
8.2.4半导体领域摩尔定律的坚定执行者 297
8.3 SoC设计导论 297
8.3.1 SoC的概念 297
8.3.2 Cortex-M0处理器及总线结构 298
8.4 SoC系统的实现 301
8.4.1 Cortex-M0系统的构建 301
8.4.2仿真原理和行为级仿真 318
8.4.3系统编译和分析 323
8.5本章小结 329
8.6习题 329
第9章 微功耗无源物联网电源模块设计 330
9.1电源管理 330
9.1.1电压变换 331
9.1.2功耗管理模式 334
9.1.3功耗分析 335
9.2微处理器功耗分析 339
9.2.1微处理器功耗来源 340
9.2.2 CMOS反相器功耗组成 340
9.2.3集成电路设计中常用的低功耗技术 341
9.3 STM32微处理器节能工作模式 344
9.3.1 STM32芯片的4种低功耗工作模式 344
9.3.2 STM32芯片时钟管理 349
9.4低功耗集成电路设计 350
9.4.1低功耗设计的原因 350
9.4.2功耗分析 351
9.4.3系统级低功耗设计 361
9.4.4 RTL级低功耗设计 366
9.4.5门级电路低功耗设计 379
9.4.6物理级低功耗设计 387
9.5亚阈值设计 388
9.6本章小结 390
9.7习题 391
第10章 物联网无源IC设计前沿技术展望 392
10.1物联网能源众包 392
10.1.1光伏发电 392
10.1.2温差发电 393
10.1.3风力发电 394
10.1.4水力发电 395
10.1.5电磁辐射能发电 397
10.2无线输电技术 398
10.2.1无线输电技术溯源 398
10.2.2无线输电的方法 399
10.2.3无线输电技术研究进展 401
10.3无线传感器实例 402
10.3.1无线传感器概述 402
10.3.2无线智能温度传感器 403
10.3.3无线气体传感器 404
10.3.4无线压力传感器 404
10.3.5无线温湿度传感器 405
10.3.6无线传感器的选择方法 405
10.3.7无线传感器的应用技术 407
10.3.8无线传感器网络拓扑结构 407
10.4具有微功耗、低成本、高可靠性、长寿命性能的SoC芯片 410
10.4.1改进设计架构是重要降耗途径 411
10.4.2应对碎片化的挑战 411
10.4.3无线传感器网络SoC芯片的低功耗设计实例 412
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 414
10.5.1 WiFi无线传感器网络及其应用前景 414
10.5.2选择合适的无线WiFi SoC芯片 415
10.5.3选择合适的开发系统 417
10.5.4代码开发和初步测试 418
10.6集成电路产业发展趋势 420
10.7本章小结 422
10.8习题 422
参考文献 423