基于电源IC的手机SIM卡电路原理介绍

GSM系统数字移动电话机用户在“入网”时会得到一张SIM卡，CDMA系统数字移动电话机用户在“入网”时会得到一张UIM卡。SIM卡或UIM卡是“用户识别模块”的意思。

有一些手机生产商或经销商，把手机与“中国移动”或“中国联通”做了捆绑销售，那么手机在使用时就只能使用“中国移动”或“中国联通”的SIM卡，这不是故障，而是使用了“网络限制”功能，即“锁网”。这时可通过16位网络控制码（NCK）来解除锁定，但需通过GSM网络运营商才能解决。现在也可以通过重刷软件解决这一问题，但是一旦重刷软件，售后服务将不再对该手机进行保修。

1.SIM卡的结构

SIM卡分为大卡与小卡两种，大卡尺寸与普通IC卡相同，只有少数摩托罗拉手机使用，其他机型均使用小卡。小卡尺寸为25mm×15mm。早期出品的SIM卡为5V电压供电，简称5V卡，即需要给予5V电压才能工作。后期出的SIM卡供电电压为3V，只需供给3V电压就能工作。

SIM卡内存储有国际识别码IMSI码和用户电话号码MSIS-DN码，由GSM系统对SIM卡中的IMSI码和MSISDN码进行鉴定，确定用户的合法性后，再给用户提供服务。SIM卡内还存储有个人识别码（PIN码）和SIM卡解锁密码（PUK码），设置PIN码可防止SIM卡未经授权而被使用。SIM卡还提供存储空间，包括SIM卡电话本和数据存储空间（短消息等内容的存储空间）。

SIM卡是带有微处理器的芯片，包括五个模块，每个模块对应一个功能，如微处理器、程序存储器、工作存储器、数据存储器和串行通信单元。最少有五个端口：电源、时钟、数据、复位、接地端。图4-25所示为SIM卡触头端口功能。

2.SIM卡电路结构

手机的SIM卡电路一般包括CPU、电源IC（或SIM卡接口模块）和SIM卡座，如图4-26所示。CPU要与SIM卡进行数据交换，在正常使用时，SIM卡实际上就是手机的一部分。电源IC一方面给SIM卡提供工作电源，同时也作为CPU与SIM卡数据传输的接口电路。

图4-25　SIM卡触头端口功能

图4-26　SIM卡电路结构

卡电路中的电源SIMVCC、SIMGND是卡电路工作的必要条件。卡电源用万用表就可以检测到。SIM卡插入手机后，电源端口提供电源给SIM卡内的单片机。

检测SIM卡存在与否的信号只在开机瞬时产生，当开机检测不到SIM卡存在时，将提示“Insert Card（插入卡）”；如果检测SIM卡已存在，但机卡之间的通信不能实现，会显示“Check Card（检查卡）”；当SIM卡对开机检测信号没有响应时，手机也会提示“Insert Card（插入卡）”。SIM卡的供电电压分为5V（1998年前发行）、5V与3V兼容、3V和1.8V等，这些卡必须与相应的手机配合使用，即手机产生的SIM卡供电电压与该SIM卡所需的电压要匹配。

此外，对于卡电路中的SIM I/O、SIMCLK、SMRST，全部是由CPU的控制来实现的。

卡座是提供给手机与SIM卡有效结合在一起的接口器件，通过卡座上的弹簧片与SIM卡接触。如果弹簧片变形，会导致SIM卡故障，如显示“检查卡”、“插入卡”等。早期生产的手机设有卡开关，卡开关是判断卡是否插入的检测点。现在新型的手机已经将卡开关去除了，而是通过数据的收集来识别卡是否插入，减少了卡开关不到位或损坏造成的问题。

正常开机的手机，在SIM卡座上用示波器可以测量到SIM I/O、SIMCLK、SIMRST信号，它们一般是一个3V左右的脉冲。若检测不到，说明SIM卡座供电开关管周边电阻、电容已脱焊，SIM卡座脱焊，也有可能是卡座接触不良，SIM卡表面脏污或使用了废卡。使用SIM卡时要小心，不要用手去触摸上面的触头，以防止静电损坏，更不能折叠。如果SIM卡脏了，可用酒精棉球轻轻擦拭。

【要点与点拨】

在早期的手机中，CPU直接与SIM卡进行通信，或者是采用专用的SIM卡接口模块，没有通过电源IC。(www.xing528.com)

3.SIM卡电路原理

（1）SIM卡工作流程概述

在模拟系统中，包括用户识别内容是通过编程的方式输入到手机的存储单元中的。GSM是通过将用户识别与手机分离的方法达到经营和使用上的便利。针对系统而言，是只认卡不认机，是否能得到网络提供的服务，全在用户识别模块SIM卡。SIM卡的工作流程如下：

1）手机开机后，接收电路能接收到基站送来的信号，CPU就通过通信三线输出5V的脉冲信号检测手机是否插卡。

2）如已插入SIM卡，则CPU再次检测SIM卡是5V卡还是3V，得到确定后，通知电源IC给SIM卡供电。

3）电源IC输出SIMVCC给SIM卡，SIM卡得到供电电压后开始工作，将内部存储的用户资料通过通信三线传送给CPU，CPU再将资料传送给基站。

4）基站通过对用户资料进行合法性鉴定后，提供给用户该网络的有关信息。

5）若用户合法，则提供网络服务；若用户有欠费等因素，则手机显示SIM卡错误等信息，需向网络营运商了解情况后再作处理。

6）在手机出现网络号后，SIM卡与CPU之间还要不断地进行数据交换，如出现新的情况随时会从显示屏上显示出来。

（2）SIM卡典型电路原理解析

常见手机的SIM卡电路主要有以下几种：

1）手机的基带芯片是单芯片基带。

2）手机的基带芯片是双芯片方案的基带处理器。

3）手机的基带芯片是双芯片基带。

4）手机的基带芯片是多芯片基带。

不管手机SIM卡为哪种电路，都包括基本的几条信号线：SIM卡时钟（SIMCLK，3.25MHz）、SIM卡数据接口（SIMDATA或SIMI/O）、SIM卡电源（SIMVCC）、SIM卡复位（SIMRST）与SIM卡的地（SIMGDN）。

下面以手机的基带芯片是双芯片方案的基带处理器为例，对手机的SIM卡电路原理进行介绍。采用该方案的手机主要有诺基亚、爱立信等品牌手机的基带芯片，如图4-27所示。

该类SIM卡电路的数字基带与模拟基带都有SIM卡接口，数字基带的SIM卡接口连接到模拟基带，SIM卡经模拟基带内的SIM卡电平转移电路与数字基带进行通信。