4G模組SIM卡電路很簡(jiǎn)單，但也要注意這些坑
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本篇文章我們主要講SIM卡硬件電路相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，以及常見(jiàn)的一些坑。
我們4G-Cat.1模組經(jīng)典型號(hào)Air780E為例進(jìn)行說(shuō)明。
Air780E最新資料下載：
www.air780e.cn
一、先說(shuō)說(shuō)SIM卡信號(hào)
基礎(chǔ)的SIM卡相關(guān)信號(hào)有4個(gè)：
USIM_VDD：SIM卡供電電源；
USIM_RST：SIM卡復(fù)位信號(hào)；
USIM_DAT：SIM卡數(shù)據(jù)信號(hào)；
USIM_CLK：SIM卡時(shí)鐘信號(hào)。
管腳定義及參考電路如下：
除了以上4個(gè)基礎(chǔ)信號(hào)外，還有兩個(gè)信號(hào)大家經(jīng)常會(huì)遇到：
USIM_VPP：SIM卡編程電源；
USIM_DET：SIM卡插入監(jiān)測(cè)。
對(duì)于USIM_VPP，大家經(jīng)常會(huì)的疑問(wèn)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(duì)于大家所使用的SIM卡來(lái)說(shuō)，這個(gè)信號(hào)就是個(gè)擺設(shè)。
模組推薦大家直接懸空，你看我們的手冊(cè)都沒(méi)介紹這個(gè)信號(hào).......
對(duì)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(cè)上對(duì)于USIM_DET的定義：
所謂熱插拔：
就是模塊在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下插入SIM卡，模組軟件可以檢測(cè)到這一事件，并且重新開(kāi)啟SIM卡初始化流程。
知識(shí)點(diǎn)：
SIM卡檢測(cè)流程默認(rèn)只在開(kāi)機(jī)時(shí)開(kāi)啟，確認(rèn)無(wú)卡后不會(huì)再執(zhí)行SIM卡初始化流程；
USIM_DET相當(dāng)于告訴模組，SIM卡插進(jìn)來(lái)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(shuō)明的是：
USIM_DET為上下邊沿電平觸發(fā)中斷，觸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行SIM1通道的卡在位檢測(cè)（熱插拔檢測(cè)）；
注意：是SIM1通道，不是SIM2通道。SIM2不支持插入檢測(cè)（接下來(lái)我們?cè)俳榻BSIM2通道相關(guān)的知識(shí)）。
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(shí)為高，插入后為低；
為什么上拉到AGPIO3，而不是常見(jiàn)的VDD_EXT電源？說(shuō)來(lái)話(huà)長(zhǎng)，簡(jiǎn)單說(shuō)就是AGPIO3可以保證模組在開(kāi)機(jī)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(huì)間歇性關(guān)閉；
我們的文檔當(dāng)前做的還真是一言難盡，明明信號(hào)定義是USIM_DET，參考原理圖卻寫(xiě)成USIM_CD......
文檔問(wèn)題我們已經(jīng)注意到了，是當(dāng)下重點(diǎn)中的重點(diǎn)，請(qǐng)給我們一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間，一定會(huì)做好！??！
二、關(guān)于雙卡單待
大部分模組型號(hào)，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(wú)法像我們的手機(jī)那樣可以?xún)蓮圫IM卡同時(shí)工作；
支持通過(guò)AT指令來(lái)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(cè)；
模塊開(kāi)機(jī)會(huì)默認(rèn)檢測(cè)SIM1通道，在SIM1通道檢測(cè)到SIM卡不在位的情況下才會(huì)去檢測(cè)SIM2通道；
再次強(qiáng)調(diào)！USIM_DET僅支持SIM1通道，不支持SIM2通道。
因此：對(duì)于有內(nèi)置貼片SIM卡的雙卡應(yīng)用場(chǎng)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(shí)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(méi)有區(qū)別（不考慮USIM_DET的話(huà)）。
三、還需注意哪些事項(xiàng)
除了以上介紹的這些，還有哪些需要注意的呢？
1. 關(guān)于PCB走線(xiàn)：
SIM卡座布局盡量靠近模組SIM接口，走線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量，也容易受到其它高頻信號(hào)干擾；
USIM_CLK和USIM_DATA走線(xiàn)應(yīng)包地處理以屏蔽干擾，并遠(yuǎn)離射頻走線(xiàn)和電源走線(xiàn)。
2. 關(guān)于電路處理：
USIM_VDD并聯(lián)33pF和1uF電容到地，如果SIM_VDD走線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，必要時(shí)也可增加一個(gè)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(hào)干擾；
因模組設(shè)計(jì)差異，合宙有的模組型號(hào)內(nèi)部USIM_DATA已上拉至USIM_VDD，有的模組型號(hào)則內(nèi)部沒(méi)有這樣處理，您選用的模組若內(nèi)部沒(méi)做USIM_DAT上拉，建議USIM_DAT通過(guò)10KΩ電阻上拉到USIM_VDD，增加USIM_DAT驅(qū)動(dòng)能力；
建議在SIM卡座附近設(shè)計(jì)ESD保護(hù)，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(gè)信號(hào)線(xiàn)建議預(yù)留端接電阻22Ω可抑制EMI雜散傳輸。
四、常見(jiàn)避坑指南要點(diǎn)
接下來(lái)，重點(diǎn)介紹兩點(diǎn)最常見(jiàn)的避坑指南！
1. 電容、電阻、TVS管參數(shù)選取不當(dāng)，導(dǎo)致讀卡不良：
通常來(lái)說(shuō)，在考慮電容、電阻、TVS管等參數(shù)時(shí)，需重點(diǎn)關(guān)注以下三個(gè)問(wèn)題：
電容容值不宜選取過(guò)大，過(guò)大會(huì)導(dǎo)致無(wú)法過(guò)濾來(lái)自射頻干擾、SIM卡信號(hào)波形變緩，甚至致讀卡失?。?/span>
端接電阻值不宜過(guò)大，過(guò)大會(huì)導(dǎo)致信號(hào)驅(qū)動(dòng)能力下降及波形異常；
TVS管寄生電容不宜過(guò)大，過(guò)大會(huì)導(dǎo)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(duì)你的SIM卡技術(shù)問(wèn)題時(shí)，通常會(huì)讓你把這些元器件都拿掉試試的原因了吧？
2. SIM卡檢測(cè)引腳邏輯錯(cuò)誤，導(dǎo)致讀卡不良：
在使用SIM卡檢測(cè)引腳時(shí)，客戶(hù)有時(shí)會(huì)誤用和模組檢測(cè)邏輯相反的卡座，導(dǎo)致SIM卡檢測(cè)功能異常，或者未將USIM_DET上拉至AGPIO3，導(dǎo)致SIM卡無(wú)法檢測(cè)；
因此，用戶(hù)在選擇SIM卡座時(shí)，需注意檢測(cè)引腳是否與模組檢測(cè)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(cè)邏輯。
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