手机开发实战29——SIM卡硬件特性

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SIM卡硬件特性

1、外部特征

在实际使用中有两种功能相同而形式不同的SIM卡：

卡片式(俗称大卡)SIM卡，这种形式的SIM卡符合有关IC卡的ISO7816标准，类似IC卡。

嵌入式(俗称小卡)SIM卡，其大小只有25mm×15mm，是半永久性地装入到移动台设备中的卡。

“大卡”上真正起作用的是它上面的那张“小卡”，而“小卡”上起作用的部分则是卡面上的铜制接口及其内部胶封的卡内逻辑电路。目前国内流行样式是“小卡”，小卡也可以换成“大卡”（需加装一卡托）。“大卡”和“小卡”分别适用于不同类型的GSM移动电话，早期机型如摩托罗拉GC87C、308C等手机用的是“大卡”，而目前新出的机型基本上都使用“小卡”。

2、SIM卡接口

SIM卡是通过卡面上铜制接口来连接卡内逻辑电路与移动终端的，SIM卡芯片有八个触点，通常与移动设备连接需要六个触点。

3、内部结构

SIM卡是一个装有微处理器的芯片卡，它的内部有5个模块，并且每个模块都对应一个功能：微处理器CPU（8位）、程序存储器ROM（3--8kbit）、工作存储器RAM（6--16kbit）数据存储器EEPROM（128--256kbit）和串行通信单元。这5个模块被胶封在SIM卡铜制接口后与普通IC卡封装方式相同。这五个模块必须集成在一块集成电路中，否则其安全性会受到威胁。因为，芯片间的连线可能成为非法存取和盗用SIM卡的重要线索。

SIM卡同手机连接时至少需要5条连接线（通常编程口未定义）

数据I/O口（Data）

复位（RST）

接地端（GND）

电源（Vcc）

时钟（CLK）

SIM卡的供电分为5V（1998年前发行）、5V与3V兼容、3V、1.8V等，当然这些卡必须与相应的移动电话机配合使用，即移动电话机产生的SIM卡供电电压与该SIM卡所需的电压相匹配。卡电路中的电源VCC、地GND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卡插入移动电话机后，电源端口提供电源给SIM卡内各模块。

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“InsertCard（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“CheckCard（检查卡）”；当SIM卡对开机检测信号没有响应时，移动电话也会提示“InsertCard（插入卡）”；当SIM卡在开机使用过程中掉电、由于松动接触不良或使用报废卡时，移动电话会提示“Bad Card/SIM Error”。

对于卡电路中的SIM­_I/O、SIM_CLK、SIM_RST，全部是由CPU的控制来实现的。虽然基站与网络之间的数据沟通随时随地进行着，但确定哪个时刻数据沟通往往很难。有一点可以肯定，当移动电话机开机时刻与网络进行鉴权时必有数据沟通，这时尽管时间很短，但测量一定有数据，所以我们在判定卡电路故障时，在这个时隙上进行监测为最佳监测时间。

正常开机的移动电话机，在SIM卡座上用示波器可以测量到SIM_I/O、SIM_CLK、SIM_RST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、电容元件脱焊、SIM卡卡座脱焊，也有可能是卡座接触不良，SIM卡表面氧化或是报废卡。

当手机开机时，手机需要与SIM卡进行数据交换，用示波器可以在SIM卡卡座上检测到一些数据信号，没插卡时，这些信号不会送出。可谓“瞬间即逝”，但可以用示波器捕捉到，以此判别SIM卡电路有无故障。SIM卡触点电性能表示触点低电平高电平Vcc-U=+5V±10%，I=10mA RST -0.3≤U≤+0.6V，I=200uA 4V≤U≤Vcc，I=20uA CLK -0.3≤U≤+0.6V，I=200uA -2.4V≤U≤Vcc，I=200uA GND - - Vpp - +5V±10% I/O输入0V≤U≤0.4V，I=1mA 0.7V≤U≤Vcc，I=20uA I/O输出0V≤U≤0.8V，I=1mA 3.8V≤U≤Vcc，I=20uA

电源开关时，SIM卡电气性能为：当开启电源期间，按以下次序激活各触点：RST低电平状态；Vcc加电；I/O口处于接收状态；Vpp加电；提供稳定的时钟信号。当关闭电源时，按如下次序工作：RST低电平状态；CLK低电平状态；Vpp去电；I/O口低电平状态；Vcc去电。