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在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的浪潮中，4G模塊和SIM卡成為了連接數字世界與現實(shí)世界的橋梁。它們共同協(xié)作，讓我們的設備能夠隨時(shí)隨地接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現數據的自由流通。移遠4G模組EC801E支持兩路SIM卡，支持雙卡切換，便于設備靈活切換網(wǎng)絡(luò )。本文將帶你一起了解4G模塊SIM接口功能及相關(guān)設計注意事項，希望對您的應用有所幫助。
SIM卡接口功能描述
EC801E-CN 是移遠通信專(zhuān)為M2M 和IoT 領(lǐng)域而設計的LTE Cat 1 無(wú)線(xiàn)通信模塊，支持最大下行速率10 Mbps 和最大上行速率5 Mbps，超小封裝，超高性?xún)r(jià)比。EC801E模塊支持2 路USIM 接口，支持雙卡單待功能，均符合ETSI 和IMT-2000 規范。其中，USIM1 接口支持1.8 V 和3.0 V USIM卡，USIM2 接口僅支持1.8 V USIM 卡。
1.SIM卡引腳定義
EC801E模塊SIM卡部分引腳分配如下圖所示。
2.SIM卡檢測邏輯
當SIM卡的觸點(diǎn)接通序列結束后（RST處于低電平，VCC穩定供電，ME的I/O處于接收狀態(tài)，VPP被置為空閑狀態(tài)，CLK提供適當的、穩定的時(shí)鐘），SIM卡準備復位。
時(shí)序圖如下
● 時(shí)鐘信號在T0時(shí)刻加到CLK觸點(diǎn)，I/O總線(xiàn)在時(shí)鐘信號加到CLK觸點(diǎn)200個(gè)時(shí)鐘周期（T0時(shí)刻之后的t2時(shí)間段）之內應該處于高阻狀態(tài)；
● 內部復位的SIM卡，在幾個(gè)時(shí)鐘周期之后開(kāi)始復位，復位應答應該在400～40000個(gè)時(shí)鐘周期內開(kāi)始（T0時(shí)刻之后的t1時(shí)間段之內）；
● 低電平復位的SIM卡的復位信號至少在40000個(gè)時(shí)鐘周期內RST觸點(diǎn)維持低電平（T0之后的t3時(shí)間段內），如果在40000個(gè)時(shí)鐘周期內沒(méi)有復位應答，則RST觸點(diǎn)被置為高電平；
● I/O端的復位應答必須在RST上升沿開(kāi)始的400～40000個(gè)時(shí)鐘周期內開(kāi)始（T1時(shí)刻之后的t1時(shí)間段之內）；
● 如果復位應答在400～40000個(gè)時(shí)鐘周期內沒(méi)有開(kāi)始（T1時(shí)刻之后的t3時(shí)間段之內），則RST觸點(diǎn)的電平將被置為低電平（在T2時(shí)刻），觸點(diǎn)也將被ME釋放。
3.雙卡切換功能
EC801E支持雙卡單待功能，如需使用兩路USIM 接口，USIM1 和USIM2 須同時(shí)使用1.8 V USIM 卡。模塊可通過(guò)AT+QDSIM 切換USIM。
相關(guān)特性如下：
● 模組開(kāi)機會(huì )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(huì )去檢測SIM2通道。
● USIM_DET信號為SIM卡插拔檢測管腳，上下邊沿電平觸發(fā)中斷，觸發(fā)系統進(jìn)行SIM1通道的卡在位檢測。而SIM2通道不支持SIM卡插拔檢測。
● 對于ESIM卡的雙卡應用場(chǎng)景，建議將ESIM卡置于SIM2通道，實(shí)體SIM卡座置于SIM1通道，以實(shí)現優(yōu)先使用外置插拔SIM卡的效果。
SIM卡接口硬件設計推薦
常見(jiàn)的SIM卡外圍設計電路如下：
如果無(wú)需使用USIM卡檢測功能，則USIM1_DET 可懸空。為確保性能，USIM 接口的電路設計應遵循以下原則：
● USIM 卡座靠近模塊擺放，盡量保證USIM 卡信號線(xiàn)布線(xiàn)長(cháng)度不超過(guò)200 mm。
● USIM 卡信號線(xiàn)布線(xiàn)遠離射頻線(xiàn)和電源線(xiàn)。
● 請確保USIM_VDD 與GND 之間的旁路電容值不大于1 μF，且盡可能靠近USIM 卡座放置。
● 為防止USIM_CLK 信號與USIM_DATA 信號相互串擾，兩者布線(xiàn)不能太靠近，并且在兩條走線(xiàn)之間需增加地屏蔽。
● 為確保良好的ESD 性能，建議在USIM 卡引腳增加TVS 陣列，其寄生電容應小于15 pF。在模塊和USIM 卡之間串聯(lián)0 Ω 的電阻便于調試。在USIM_DATA、USIM_CLK 和USIM_RST 線(xiàn)上并聯(lián)33 pF 電容用于濾除射頻干擾。USIM 卡的外圍器件應盡量靠近USIM 卡座擺放。
● USIM_DATA 上的上拉電阻有利于增加USIM 卡的抗干擾能力。當USIM 卡走線(xiàn)過(guò)長(cháng)，或者有比較近的干擾源的情況下，建議將上拉電阻靠近USIM 卡座放置。
SIM卡常見(jiàn)問(wèn)題
1、在出現SIM卡不識別時(shí)，測量SIM卡供電VDD_SIM，發(fā)現VDD_SIM為低電平！
SIM卡在初始化時(shí)，系統最多會(huì )嘗試4次與SIM卡交互。此時(shí)VDD_SIM也會(huì )打開(kāi)4次，分別在1.8V和3.3V交替檢測，若檢測不到SIM卡，VDD_SIM卡就會(huì )關(guān)閉，如下圖：
因此在檢測不到SIM卡的情況下，USIM_VDD總是低電平。
檢測不到VDD_SIM高電平并不是識別不到SIM卡的原因，而是結果。通常出現識別不到SIM卡的現象，往往都是外圍電路器件規格用錯，阻容物料混淆，器件虛焊以及物理形變導致接觸性不良所引發(fā)。
2、在硬件設計或調試階段，我們經(jīng)常遇到板端無(wú)法檢測到SIM卡的情形，接下來(lái)分享兩例常見(jiàn)的案例。
案例1
異常點(diǎn)
C827電容太大，SIM卡電路初始化時(shí)，在上電瞬間因充電引發(fā)形變，從而無(wú)法匹配上電平。
改善建議
將C827電容移除， C829已經(jīng)滿(mǎn)足濾波需求。
案例2
異常點(diǎn)
問(wèn)題1：熱插拔檢測CD腳錯誤上拉至SIM_VDD，會(huì )導致熱插拔功能失效。
問(wèn)題2：SIM_VDD錯誤上拉至SIM_CLK，需要上拉的腳位為SIM_DATA。
改善建議
1、CD腳需要上拉至穩定的1.8V電平，推薦選擇模塊的VDD_EXT作為上拉信號。
2、SIM_DATA需要上拉至SIM_DATA，SIM_CLK則無(wú)需上拉。
結 語(yǔ)
深圳市鼎芯無(wú)限有限公司作為移遠通信最重要的合作伙伴之一，擁有強大的銷(xiāo)售及技術(shù)支持團隊，在智能安防、智慧家居、智能網(wǎng)關(guān)、智能電表、智慧醫療等市場(chǎng)提供了良好的技術(shù)及市場(chǎng)推廣服務(wù)，得到了客戶(hù)的廣泛認可。
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