4G模組SIM卡電路很簡單，但也要注意這些坑

本篇文章我們主要講SIM卡硬件電路相關(guān)的基礎(chǔ)知識，以及常見的一些坑。

我們4G-Cat.1模組經(jīng)典型號Air780E為例進行說明。

Air780E最新資料下載：
www.air780e.cn

基礎(chǔ)的SIM卡相關(guān)信號有4個：

• USIM_VDD：SIM卡供電電源；

• USIM_RST：SIM卡復位信號；

• USIM_DAT：SIM卡數(shù)據(jù)信號；

• USIM_CLK：SIM卡時鐘信號。

管腳定義及參考電路如下：

除了以上4個基礎(chǔ)信號外，還有兩個信號大家經(jīng)常會遇到：

• USIM_VPP：SIM卡編程電源；

• USIM_DET：SIM卡插入監(jiān)測。

對于USIM_VPP，大家經(jīng)常會的疑問是：
——我需要接嗎？懸空可以嗎？

答案是：
——跟USIM_VCC短接在一起也可以，懸空也可以，對于大家所使用的SIM卡來說，這個信號就是個擺設(shè)。

模組推薦大家直接懸空，你看我們的手冊都沒介紹這個信號.......

對于USIM_DET，則跟另外兩件事息息相關(guān)：

一是你家的模組支持熱插拔嗎？

二是你家的模組支持雙卡單待或者雙卡雙待嗎？

我們先看下Air780E硬件手冊上對于USIM_DET的定義：

所謂熱插拔：

就是模塊在開機狀態(tài)下插入SIM卡，模組軟件可以檢測到這一事件，并且重新開啟SIM卡初始化流程。

知識點：

• SIM卡檢測流程默認只在開機時開啟，確認無卡后不會再執(zhí)行SIM卡初始化流程；

• USIM_DET相當于告訴模組，SIM卡插進來了，我通知你了，你再執(zhí)行一次初始化流程吧。

參考電路如下：

需要說明的是：

• USIM_DET為上下邊沿電平觸發(fā)中斷，觸發(fā)系統(tǒng)進行SIM1通道的卡在位檢測（熱插拔檢測）；

注意：是SIM1通道，不是SIM2通道。SIM2不支持插入檢測（接下來我們再介紹SIM2通道相關(guān)的知識）。

• 從上圖可以看出，USIM_DET上拉到AGPIO3(一直輸出高電平)，卡未插入時為高，插入后為低；

• 為什么上拉到AGPIO3，而不是常見的VDD_EXT電源？說來話長，簡單說就是AGPIO3可以保證模組在開機后任何狀態(tài)下都輸出為高，而VDD_EXT則為了省電在模組休眠狀態(tài)下會間歇性關(guān)閉；

• 我們的文檔當前做的還真是一言難盡，明明信號定義是USIM_DET，參考原理圖卻寫成USIM_CD......

• 文檔問題我們已經(jīng)注意到了，是當下重點中的重點，請給我們一點點時間，一定會做好?。。?/span>

大部分模組型號，都可以支持雙卡單待，比如Air780E。

關(guān)于雙卡單待，你需要知道的是：

• 雙卡單待，顧名思義就是只能一路SIM卡在工作——要么是SIM1，要么是SIM2，無法像我們的手機那樣可以兩張SIM卡同時工作；

• 支持通過AT指令來指定選用哪一路SIM卡，大家感興趣可以看一下合宙AT指令手冊；

• 模塊開機會默認檢測SIM1通道，在SIM1通道檢測到SIM卡不在位的情況下才會去檢測SIM2通道；

• 再次強調(diào)！USIM_DET僅支持SIM1通道，不支持SIM2通道。

因此：對于有內(nèi)置貼片SIM卡的雙卡應(yīng)用場景，建議將貼片SIM卡置于SIM2通道，外置插拔SIM卡座置于SIM1通道，以實現(xiàn)優(yōu)先使用外置插拔SIM卡的效果；

• SIM2的參考電路跟SIM1一樣，沒有區(qū)別（不考慮USIM_DET的話）。

除了以上介紹的這些，還有哪些需要注意的呢？

• SIM卡座布局盡量靠近模組SIM接口，走線過長會影響信號質(zhì)量，也容易受到其它高頻信號干擾；

• USIM_CLK和USIM_DATA走線應(yīng)包地處理以屏蔽干擾，并遠離射頻走線和電源走線。

• USIM_VDD并聯(lián)33pF和1uF電容到地，如果SIM_VDD走線過長，必要時也可增加一個4.7uF電容；

• USIM_CLK、USIM_DATA和USIM_RST并聯(lián)33pF電容到地，防止射頻信號干擾；

• 因模組設(shè)計差異，合宙有的模組型號內(nèi)部USIM_DATA已上拉至USIM_VDD，有的模組型號則內(nèi)部沒有這樣處理，您選用的模組若內(nèi)部沒做USIM_DAT上拉，建議USIM_DAT通過10KΩ電阻上拉到USIM_VDD，增加USIM_DAT驅(qū)動能力；

• 建議在SIM卡座附近設(shè)計ESD保護，選擇最大反向工作電壓為5V的TVS管，寄生電容小于10pF，布局位置盡量靠近卡座引腳；

• USIM_DTA、USIM_CLK、USIM_RST三個信號線建議預留端接電阻22Ω可抑制EMI雜散傳輸。

接下來，重點介紹兩點最常見的避坑指南！

• 通常來說，在考慮電容、電阻、TVS管等參數(shù)時，需重點關(guān)注以下三個問題：

• 電容容值不宜選取過大，過大會導致無法過濾來自射頻干擾、SIM卡信號波形變緩，甚至致讀卡失敗；

• 端接電阻值不宜過大，過大會導致信號驅(qū)動能力下降及波形異常；

• TVS管寄生電容不宜過大，過大會導致波形變緩，讀卡失敗。

PS：這下你知道各大模組公司的FAE在面對你的SIM卡技術(shù)問題時，通常會讓你把這些元器件都拿掉試試的原因了吧？

在使用SIM卡檢測引腳時，客戶有時會誤用和模組檢測邏輯相反的卡座，導致SIM卡檢測功能異常，或者未將USIM_DET上拉至AGPIO3，導致SIM卡無法檢測；

因此，用戶在選擇SIM卡座時，需注意檢測引腳是否與模組檢測邏輯相同，模組是用USIM_DET用高電平表示拔出、低電平表示插入，切勿弄反了檢測邏輯。