SIM卡详细讲解

SIM卡(Subscriber Identity Module)。即用户识别模块，是一张符合GSM规范的"智慧卡"。SIM卡可以插入任何一部符合GSM规范的移动电话中，"实现电话号码随卡不随机的功能"，而通话费则自动计入持卡用户的帐单上，与手机无关。

SIM卡作为智能卡中特殊的一类卡，采用标准的接触式IC卡。他受到ISO7816标准(接触式集成电路IC卡的规定)和ETSI(欧洲电信标准委员会)的GSM11.11等标准的规范。他沿袭了智能卡在安全中的特色，并在移动用户认证和移动商务中扮演重要的角色。

2 SIM卡常识

SIM卡是一张符合GSM规范"智能卡"，他实际上是一个装有微处理器的芯片卡，内部有5个模块，且每个模块都对应一个功能：CPU(8位)、程序存储器(3～8 kb)、工作存储器(6～16 kb)、数据存储器(128～256 kb)和串行通信单元。SIM卡能实现存储数据(电话本、短消息等)和在安全条件下(个人身份号码PIN、鉴权钥Ki正确)完成客户身份鉴权和客户信息加密算法的全过程。这些功能都是由SIM卡内的一部具有操作系统的微处理机完成。SIM卡具有机卡分离(SIM-ME接口)、通信安全可靠、成本低等特点。

(1) SIM卡的物理特征：可以分尺寸为54 mm×84 mmID-1 SIM(大卡)和尺寸为25 mm×15 mmPlug-in SIM(小卡，我们一般用的应该就是这个)两种。

(2) SIM卡的存储容量：一般SIM卡有8 kB的存储容量，另外还有容量分别为16 k和32 k的SIM卡，即STK SIM卡。

(3) SIM卡的使用温度：标准温度-25～+70℃，极限温度-35～85℃，极限情况下每次使用不得超过4小时，总共使用不得超过100次。

(4) SIM卡的使用寿命：物理寿命是取决于客户的插拔次数，约在1万次左右；而集成电路芯片的寿命取决于数据存储器的写入次数，不同厂家其指标有所不同，就Mo-torola经试验室试验约5万次左右。平均寿命约为4年。

3 SIM卡与移动台设备的接口（重点）

SIM卡芯片有8个触点，与移动台设备相互接通：

(1) 电源VCC(触点C1)：4.5～5.5 V，ICC<10 mA；

(2) 复位RST(触点C2)；

(3) 时钟CLK(触点C3)：卡时钟3.25 MHz；

(4) 不提供(触点C4)；

(5) 接地端GND(触点C5)；

(6) 编程电压VPP(触点C6)；

(7) 数据I／O口(触点C7)；

(8) 不提供(触点C8)。

在传统SIM卡的设计中，共有8个管脚，其中两个管脚为预留管脚，这两个预留管脚一直没有有效的应用。去除这两个管脚，缩小SIM卡模块的尺寸，成为窄条带模块，对SIM卡完成现有业务功能没有任何影响。　

　从环保角度来看，采用窄条带模块，可节约SIM卡金属贴片材料20%，节省铜、镍等金属的使用；可节约模块底部的胶水40%以上，节省环氧树脂材料的使

用；可节省条带衬体使用量的20%，其化学材料同样是环氧树脂。此外，因为制造模块条带的传统工艺是化学腐蚀，所以减少材料用量的同时，可以减少化学试剂

的用量（浓硫酸，，氢氟酸…），有效减少了废弃物对环境的损害。

手机中的SIM卡，无论大卡还是小卡，卡座都有几个基本的SIM卡接口端：即卡时钟(SIMCLK)、卡复位(SIMRST)、卡电源(SIMVCC)、地(SIMGND)和卡数据(SIMI／O或SIMDAT)。卡座在手机中提供手机与SIM卡通信的接口。通过卡座上的弹簧片与SIM卡接触，所以如果弹簧片变形，会导致SIM卡故障，如“检查卡”、“插入卡”等。SIM卡电源有3V、5V两种，早期的手机SIM卡通常是5V，现在的多为3V。SIM卡时钟是3.25MHz；I／O端是SIM卡的数据输入输出端口。当激活SIM卡电路时，在SIM卡时钟和卡数据端口可以测到脉冲信号形。

　　卡电路中的电源SIMVCC、SIMGND是卡电路工作的必要条件，早期生产的手机设有卡开关，卡开关是判断卡是否插入CPU的检测点，由于卡开关的机械动作，造成开关损坏的很多，现在新型的手机已经将此去除了。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。SIM卡的工作一般都是从电源模块输出的，电源又受CPU卡接口信号的控制。

　　对于卡电路中的SIMDATA、SIMCLK、SIMRST，全部是由CPU的控制来实现的。虽然基站与网络之间的沟通数据随时随地进行着，当手机开机时刻与网络进行鉴权时必有数据沟通，这时的测试尽管时间很短，但一定有数据，所以我们在判定卡电路故障时，可在开机瞬间（先放上示波器探头），正常的手机，在SIM卡座上用示波器可测量到SIMVCC、SIMDAT、SIMCLK、SIMRST信号，它们都是一个3V—5V左右的脉冲（开一次机只能测量一个）。若测不到，说明手机卡电路有故障。如有一路测不到3V—5V左右的脉冲，多为断路；若4路均测不到，多是电源、CPU虚焊，或电源和CPU之间卡接口电路断路

　　补充一下，手机SIM卡六个脚有一个是空脚

 基带处理器集成了一个与ISO7816-3ICCard标准兼容的SIM接口。为了适合 

外部的SIM接口，该接口连接到主接口(ZIF连接器)。在GSM11.11为SIM卡预 

留5个引脚的基础上，TC35在ZIF连接器上为SIM卡接口预留了6个引脚，所 

添加的CCIN引脚用来检测SIM卡支架中是否插有SIM卡。当插入SIM卡，该引 

脚置为高电平，系统方可进入正常工作状态。但是目前移动运营商所提供的SIM 

卡均无CCIN引脚，所以在设计电路时将引脚CCIN与CCVCC相连。 

    在设计中为SIM卡布线时，发现了一个值得引起注意问题：如果将SIM卡的 

第四脚CCGND直接与印刷电路板的GND相连，不作任何信号的隔离保护，则通话 

时音量很小。考虑到设计中的电磁兼容和静电保护等因素，为了达到最佳的通话 

效果，采用在SIM支架下，即印刷电路板的顶层敷设一层铜隔离网，该层敷铜与 

SIM卡的CCGND引脚相连，CCGND和电路板的GND之间通过两个并联的电容和电 

感耦合。此举为SIM卡构成了一个隔离地，屏蔽了其他信号线对SIM卡的干扰。 

再进行语音通话时，话音清晰。 

SIM卡同移动台设备连接时至少需5个连接线：数据I／O口(Data)、复位(RST)、接地端(GND)、电源(VCC)、时钟(CLK)。

关于封装，4脚和8脚一般是用不到的，剩下的6个脚比较重要。我在网上找到两个封装，可以参考下，

（6脚的封装）

（8脚的封装）

这里给个我们自己使用的封装，（注意7脚和8脚的顺序，这里的7，8脚其实是SIM卡的4，8脚，没什么用，为了方便就定义成78脚，看原理图就知道了）

（我们自己使用的封装）

（我们自己的SIM卡原理图，看管脚顺序就知道了）

最后把华为的参考电路放上来，因为它的顺序问题，害得我得重新布线。

（这个图把我害惨了，虽然他们的封装是对的，但我用的是我们自己定义的封装，所以位置都不对，哭）

后记：学习了这些，以后应该不会再犯同样的错误了。写完了，有问题有空再改，o(∩_∩)o...哈哈