手机SIM卡扫盲

今天简单聊一聊手机里面的SIM卡，一起扫扫盲。

1、SIM卡概念

SIM是Subscriber Identity Module的简称，称为用户识别卡，实际上是一张内含大规模集成电路的卡片，用来存储用户的重要数据和信息。

2、SIM卡结构

SIM卡主要由微处理器CPU，程序存储器ROM，工作存储器RAM，数据存储器E2PROM和串行通信单元组成。

SIM卡容量，一般有16K，32K，64K，128K，512K等，32K是目前比较常见的SIM容量。

3、SIM卡尺寸

SIM卡一般有三种类型，普通SIM卡，也叫标准SIM卡，俗称的大卡，其次是 MicroSIM卡，俗称的小卡，Nano SIM卡，尺寸依次是：

• 标准SIM卡：25*15mm
• MicroSIM卡：15*12mm
• Nano SIM卡：12.3*8.8mm

更早期的SIM卡尺寸，有一个Standard SIM（1FF），也叫全尺寸SIM卡，大小和信用卡差不多，我们去营业厅办卡的时候，你可能就能见到了，现在标准的大卡对应早期的Mini SIM，尺寸在 25*15mm。

4、SIM卡关键数据

• 手机号码，以134~139，158等开头的11位客户号码；
• ICCID，SIM卡的唯一识别号码，由20位数字组成；
• IMSI，国际移动客户识别码，用于匹配手机号，共16位；
• PIN1，个人识别码，长4位，由用户自己设定（初始值为1234或0000），属于SIM卡的密码，用来保护SIM卡的安全，防止SIM卡未经授权而被使用；
• PIN2，个人识别号码2，用于手机计费等特殊功能；
• PUK1，PIN1解锁号码，在错误的输入三次PIN1码后 SIM 自动上锁，手机无法接入网络，提示会要求输入PUK1码；
• PUK2，PIN2解锁号码，同上；

5、SIM卡入网鉴权

6、SIM卡电路

SIM卡信号主要包括如下几个：

• VCC，电源，1.8V/3V/5V，5V用的很少；
• RST，复位信号；
• CLK，时钟信号，频率1~5MHz，典型频率为3.57MHz；
• DATA，数据；
• Presence，检测管脚，有的SIM卡槽不带这个管脚；

带热插拔功能的项目，需要用到带有Presence Pin脚的卡槽，默认是高电平，有SIM卡插入时，这个脚会变为低电平，MCU通过这个脚的状态来判断 SIM卡是插入还是拔出。

典型的SIM卡电路

7、SIM卡插入检测原理

手机在插入SIM卡时，检测到SIM卡的原理是什么呢？

以下表示插入卡和未插卡，插卡检测原理是物理金属触片发生形变进而导致卡检测引脚（USIM_Persence）电平变化。

• 黑色，金属外壳，接地；
• 蓝色，SIM_DET Pin脚；
• 粉红色，SIM卡；

8、SIM卡热插拔

热插拔指手机在开机状态，插入SIM卡不会影响工作，也能正常识别SIM卡；以前老的手机不支持热插拔，换卡时，需要将手机关机，插入卡后，再将手机开机。

不支持热插拔的手机，只有在modem开机时才会启动检卡流程，如果开机时没有检测到卡，后面就不会再走检卡流程。

现在手机都支持热插拔，开机插卡就行，需要用到带Presence Pin脚的SIM卡槽，软件会根据SIM卡的状态，从而执行检卡或者停卡动作。

某一种带检测管脚的SIM卡槽

9、SIM卡电路layout

SIM卡电路的layout是非常重要的，直接影响到SIM卡和MCU的通信，主要有如下几点：

• TVS放置在相应的Pin脚附近；
• 滤波电容放置在对应的Pin脚附近；
• SIM信号走线放在内层走线；
• SIM信号走线最好一组一起走线，远离RF等敏感信号；
• SIM卡槽摆件远离GSM天线；
• SIM信号走线不宜太长；

10、SIM卡掉卡问题

分析SIM掉卡问题，主要有如下几个思路：

• 排除SIM卡槽与卡接触问题，更换卡槽，Pin 脚加锡，接触弹片用刀片刮一刮；
• 更换SIM卡尝试，是不是所有的SIM卡都有问题，排除极个别特殊SIM卡与平台的兼容问题；
• 掉卡容易受RF信号的干扰，尝试用导电布将SIM卡座包起来，或者在SIM卡座上贴吸波材料，不同的吸波材料，抵抗RF干扰的效果不同，吸波材料的不同贴法效果也不一样；
• 用示波器抓取SIM信号波形，需要注意，SIM卡通信速率都是M级别，用示波器测量可能不准，波形较容易受到示波器上容抗和阻抗成分的影响；