4G模组SIM卡电路很简单，但也要注意这些坑

上次水SIM卡相关的文章，还是上一次；

上一篇文章里吹牛说，跟SIM卡相关的问题还有很多，目的是为下一篇文章埋下伏笔；伏笔埋是埋下了，但如果债老是不还，心里的石头就总悬着，搞不好老板还要扣老子的钱……

硬着头皮，写吧。

上一篇文章链接如下，没看过的同学可以补下课：

https://mp.weixin.qq.com/s/M_LQXbyIvZvUCOwhMliVfw

本篇文章我们主要讲SIM卡硬件电路相关的基础知识，以及常见的一些坑。

我们以合宙4G-Cat.1模组经典型号Air780E为例进行说明。

Air780E最新资料下载：
www.air780e.cn

一、先说说SIM卡信号

基础的SIM卡相关信号有4个：

• USIM_VDD：SIM卡供电电源；

• USIM_RST：SIM卡复位信号；

• USIM_DAT：SIM卡数据信号；

• USIM_CLK：SIM卡时钟信号。

管脚定义及参考电路如下：

除了以上4个基础信号外，还有两个信号大家经常会遇到：

• USIM_VPP：SIM卡编程电源；

• USIM_DET：SIM卡插入监测。

对于USIM_VPP，大家经常会的疑问是：
——我需要接吗？悬空可以吗？

答案是：
——跟USIM_VCC短接在一起也可以，悬空也可以，对于大家所使用的SIM卡来说，这个信号就是个摆设。

合宙模组推荐大家直接悬空，你看我们的手册都没介绍这个信号.......

对于USIM_DET，则跟另外两件事息息相关：

一是你家的模组支持热插拔吗？

二是你家的模组支持双卡单待或者双卡双待吗？

我们先看下Air780E硬件手册上对于USIM_DET的定义：

所谓热插拔：

就是模块在开机状态下插入SIM卡，模组软件可以检测到这一事件，并且重新开启SIM卡初始化流程。

知识点：

• SIM卡检测流程默认只在开机时开启，确认无卡后不会再执行SIM卡初始化流程；

• USIM_DET相当于告诉模组，SIM卡插进来了，我通知你了，你再执行一次初始化流程吧。

参考电路如下：

需要说明的是：

• USIM_DET为上下边沿电平触发中断，触发系统进行SIM1通道的卡在位检测（热插拔检测）；

  注意：是SIM1通道，不是SIM2通道。SIM2不支持插入检测（接下来我们再介绍SIM2通道相关的知识）。

• 从上图可以看出，USIM_DET上拉到AGPIO3(一直输出高电平)，卡未插入时为高，插入后为低；

• 为什么上拉到AGPIO3，而不是常见的VDD_EXT电源？说来话长，简单说就是AGPIO3可以保证模组在开机后任何状态下都输出为高，而VDD_EXT则为了省电在模组休眠状态下会间歇性关闭；

• 我们的文档当前做的还真是一言难尽，明明信号定义是USIM_DET，参考原理图却写成USIM_CD......

• 文档问题我们已经注意到了，是当下重点中的重点，请给我们一点点时间，一定会做好！！！

二、关于双卡单待

合宙的大部分模组型号，都可以支持双卡单待，比如Air780E。

关于双卡单待，你需要知道的是：

• 双卡单待，顾名思义就是只能一路SIM卡在工作——要么是SIM1，要么是SIM2，无法像我们的手机那样可以两张SIM卡同时工作；

• 合宙支持通过AT指令来指定选用哪一路SIM卡，大家感兴趣可以看一下合宙AT指令手册；

• 模块开机会默认检测SIM1通道，在SIM1通道检测到SIM卡不在位的情况下才会去检测SIM2通道；

• 再次强调！USIM_DET仅支持SIM1通道，不支持SIM2通道。

  因此：对于有内置贴片SIM卡的双卡应用场景，建议将贴片SIM卡置于SIM2通道，外置插拔SIM卡座置于SIM1通道，以实现优先使用外置插拔SIM卡的效果；

• SIM2的参考电路跟SIM1一样，没有区别（不考虑USIM_DET的话）。

三、还需注意哪些事项

除了以上介绍的这些，还有哪些需要注意的呢？

1. 关于PCB走线：

• SIM卡座布局尽量靠近模组SIM接口，走线过长会影响信号质量，也容易受到其它高频信号干扰；

• USIM_CLK和USIM_DATA走线应包地处理以屏蔽干扰，并远离射频走线和电源走线。

2. 关于电路处理：

• USIM_VDD并联33pF和1uF电容到地，如果SIM_VDD走线过长，必要时也可增加一个4.7uF电容；

• USIM_CLK、USIM_DATA和USIM_RST并联33pF电容到地，防止射频信号干扰；

• 因模组设计差异，合宙有的模组型号内部USIM_DATA已上拉至USIM_VDD，有的模组型号则内部没有这样处理，您选用的模组若内部没做USIM_DAT上拉，建议USIM_DAT通过10KΩ电阻上拉到USIM_VDD，增加USIM_DAT驱动能力；

• 建议在SIM卡座附近设计ESD保护，选择最大反向工作电压为5V的TVS管，寄生电容小于10pF，布局位置尽量靠近卡座引脚；

• USIM_DTA、USIM_CLK、USIM_RST三个信号线建议预留端接电阻22Ω可抑制EMI杂散传输。

四、常见避坑指南要点

接下来，重点介绍两点最常见的避坑指南！

1. 电容、电阻、TVS管参数选取不当，导致读卡不良：

通常来说，在考虑电容、电阻、TVS管等参数时，需重点关注以下三个问题：

• 电容容值不宜选取过大，过大会导致无法过滤来自射频干扰、SIM卡信号波形变缓，甚至致读卡失败；

• 端接电阻值不宜过大，过大会导致信号驱动能力下降及波形异常；

• TVS管寄生电容不宜过大，过大会导致波形变缓，读卡失败。

PS：这下你知道各大模组公司的FAE在面对你的SIM卡技术问题时，通常会让你把这些元器件都拿掉试试的原因了吧？

2. SIM卡检测引脚逻辑错误，导致读卡不良：

在使用SIM卡检测引脚时，客户有时会误用和模组检测逻辑相反的卡座，导致SIM卡检测功能异常，或者未将USIM_DET上拉至AGPIO3，导致SIM卡无法检测；

因此，客户在选择SIM卡座时，需注意检测引脚是否与模组检测逻辑相同，合宙的模组是用USIM_DET用高电平表示拔出、低电平表示插入，切勿弄反了检测逻辑。

以上内容均来自合宙Air780E硬件设计手册和百度搜索，如有雷同，表示感谢。

说到最后，请教大家一个问题：

——SIM，还是USIM？这俩哥们有什么不同吗？