SIM卡接口功能及其电路设计相关注意事项对电子工程师来说非常重要。SIM卡接口用于连接SIM卡并读取SIM卡信息,以便在注册4G网络时进行鉴权身份验证,是4G通信系统的必要功能。
一、SIM卡接口功能描述
Air700ECQ/Air700EAQ/Air700EMQ系列模组支持1路USIM接口,符合ETSI和IMT-2000规范,可自适应支持1.8V和3.3V USIM卡。
注意:因为超小超薄系列设计取向为尺寸超小,所以无法在硬件上同时支持移动、电信和联通,三大运营商分三个不同的版本。
Air700ECQ:支持中国移动;
Air700EAQ:支持中国电信;
Air700EMQ:支持中国联通。
最新开发资料详见:
https://docs.openluat.com/
1. SIM卡相关管脚
SIM卡信号相关管脚,详见下方图表:
2. SIM卡电气特性
- 支持SIM卡类型:1.8V/3.3V USIM卡;
- 支持协议:ETSI/IMT-2000;
- SIM卡在位检测:支持;
3. SIM卡时序
激活时序:
当SIM卡的触点接通序列结束后(RST处于低电平,VCC稳定供电,ME的I/O处于接收状态,VPP被置为空闲状态,CLK提供适当的、稳定的时钟),SIM卡准备复位。
如下图所示:
时钟信号在T0时刻加到CLK触点,I/O总线在时钟信号加到CLK触点200个时钟周期(T0时刻之后的t2时间段)之内应该处于高阻状态;
内部复位的SIM卡,在几个时钟周期之后开始复位,复位应答应该在400~40000个时钟周期内开始(T0时刻之后的t1时间段之内);
低电平复位的SIM卡的复位信号至少在40000个时钟周期内RST触点维持低电平(T0之后的t3时间段内),如果在40000个时钟周期内没有复位应答,则RST触点被置为高电平;
I/O端的复位应答必须在RST上升沿开始的400~40000个时钟周期内开始(T1时刻之后的t1时间段之内);
如果复位应答在400~40000个时钟周期内没有开始(T1时刻之后的t3时间段之内),则RST触点的电平将被置为低电平(在T2时刻),触点也将被ME释放。
二、SIM卡接口电路设计指导
常用的SIM卡参考设计及注意事项如下,在应用中注意结合实际情况优化调整:
▼ 常用SIM卡参考设计 ▼
设计注意事项:
SIM卡座与模组距离摆件不能太远,越近越好,尽量保证SIM卡信号线布线不超过20cm。
SIM卡信号线布线远离RF线和VBAT电源线。
为了防止可能存在的USIM_CLK信号对USIM_DATA信号的串扰,两者布线不要太靠近,在两条走线之间增加地屏蔽。且对USIM_RST_N信号也需要地保护。
为了保证良好的ESD保护,建议加TVS管,并靠近SIM卡座摆放。选择的ESD器件寄生电容不大于50pF。在模组和SIM卡之间也可以串联22欧姆的电阻用以抑制杂散EMI,增强ESD防护。SIM卡的外围电路必须尽量靠近SIM卡座。
三、SIM卡常见问题
在出现SIM卡不识别卡时,测量SIM卡供电VDD_SIM,总是发现VDD_SIM为低电平?
原因解析:
SIM卡在初始化时,系统会尝试4次与SIM卡交互。此时VDD_SIM也会打开4次,分别在1.8V和3.3V交替检测,若检测不到SIM卡,VDD_SIM卡就会关闭,如下图:
因此在检测不到SIM卡的情况下,USIM_VDD总是低电平。
设计建议:
VDD_SIM不输出不是SIM卡不识别的原因,而是结果;SIM卡上任何一个信号异常,均会导致VDD_SIM自动关闭。
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