一篇文章扫盲手机SIM卡相关知识

汇总一些 SIM 卡的相关知识点，点点滴滴，皆是学问。

1 SIM卡概念

SIM 是 Subscriber Identity Module 的简称，称为用户识别卡，实际上是一张内含大规模集成电路的卡片，用来存储用户的重要数据和信息。

2 SIM卡结构

SIM 卡主要由微处理器 CPU，程序存储器 ROM，工作存储器 RAM，数据存储器 E2PROM 和串行通信单元组成。

SIM 卡容量，一般有16K，32K，64K，128K，512K等，32K 是目前比较常见的 SIM 容量。

SIM卡触点对应信号

3 SIM卡尺寸

SIM 卡一般有三种类型，普通 SIM 卡，也叫标准 SIM 卡，俗称的大卡，其次是 MicroSIM 卡，俗称的小卡，Nano SIM 卡，尺寸依次是：

• 标准 SIM 卡：25*15mm
• Micro SIM 卡：15*12mm
• Nano SIM 卡：12.3*8.8mm

更早期的 SIM 卡尺寸，有一个Standard SIM（1FF），也叫全尺寸 SIM 卡，大小和信用卡差不多，我们去营业厅办卡的时候，你可能就能见到了，现在标准的大卡对应早期的 Mini SIM，尺寸在 25*15mm；

4 SIM卡关键数据

• 手机号码，以134~139，158等开头的11位客户号码；
• ICCID，SIM 卡的唯一识别号码，由20位数字组成；
• IMSI，国际移动客户识别码，用于匹配手机号，共16位；
• PIN1，个人识别码，长4位，由用户自己设定（初始值为1234或0000），属于 SIM 卡的密码，用来保护SIM卡的安全，防止 SIM 卡未经授权而被使用；
• PIN2，个人识别号码2，用于手机计费等特殊功能；
• PUK1，PIN1 解锁号码，在错误的输入三次 PIN1 码后 SIM 自动上锁，手机无法接入网络，提示会要求输入 PUK1 码；
• PUK2，PIN2 解锁号码，同上；

ICCID 和 IMSI 的编码格式参考文章：SIM卡简介及电路设计

5 SIM卡入网鉴权

6 SIM卡电路

SIM 卡信号主要包括如下几个：

• VCC，电源，1.8V/3V/5V，5V 用的很少；
• RST，复位；
• CLK，时钟，频率 1~5MHz，典型 3.57MHz；
• DATA，数据；
• Presence，检测管脚，有的 SIM 卡槽不带这个管脚；

带热插拔功能的项目，需要用到带有 Presence Pin 脚的卡槽，默认是高电平，有 SIM 卡插入时，这个脚会变为低电平，MCU 通过这个脚的状态来判断 SIM 卡是插入还是拔出。

典型的SIM卡电路

7 SIM卡插入检测原理

手机在插入 SIM 卡时，检测到 SIM 卡的原理是什么呢？

以下表示插入卡和未插卡，插卡检测原理是物理金属触片发生形变进而导致卡检测引脚（USIM_Persence）电平变化。

• 黑色，金属外壳，接地；
• 蓝色，SIM_DET Pin 脚；
• 粉红色，SIM 卡；
  

8 SIM卡热插拔

热插拔指手机在开机状态，插入 SIM 卡不会影响工作，也能正常识别 SIM 卡；以前老的手机不支持热插拔，换卡时，需要将手机关机，插入卡后，再将手机开机；

不支持热插拔的手机，只有在 modem 开机时才会启动检卡流程，如果开机时没有检测到卡，后面就不会再走检卡流程。

现在手机都支持热插拔，开机插卡就行，需要用到带 Presence Pin 脚的 SIM 卡槽，软件会根据 SIM 卡的状态，从而执行检卡或者停卡动作。

某一种带检测管脚的SIM卡槽

9 SIM卡电路layout指导

SIM 卡电路的 layout 是非常重要的，直接影响到 SIM 卡和 MCU 的通信，主要有如下几点：

• TVS 放置在相应的 Pin 脚附近；
• 滤波电容放置在对应的 Pin 脚附近；
• SIM 信号走线放在内层走线；
• SIM 信号走线最好一组一起走线，远离 RF 等敏感信号；
• SIM 卡槽摆件远离 GSM 天线；
• SIM 信号走线不宜太长；

10 SIM卡的掉卡问题

分析 SIM 掉卡问题，主要有如下几个思路：

• 排除 SIM 卡槽与卡接触问题，更换卡槽，Pin 脚加锡，接触弹片用刀片刮一刮；
• 更换 SIM 卡尝试，是不是所有的 SIM 卡都有问题，排除极个别特殊 SIM 卡与平台的兼容问题；
• 掉卡容易受 RF 信号的干扰，尝试用导电布将SIM 卡座包起来，或者在 SIM 卡座上贴吸波材料，不同的吸波材料，抵抗 RF 干扰的效果不同，吸波材料的不同贴法效果也不一样；
• 用示波器抓取 SIM 信号波形，需要注意，SIM 卡通信速率都是 M 级别，用示波器测量可能不准，波形较容易受到示波器上容抗和阻抗成分的影响；

遇到 SIM 掉卡问题，需要多做实验，多尝试，总能找到问题的原因，也可以请平台提供相应的技术支持。

参考资料

SIM HOt PLUG DEBUG
SIM卡简介及电路设计
SIM不识别分析处理
Sim 卡热插拔
SIM卡插入检测原理

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永远相信美好的事情即将发生！作者记得诚，写于安徽合肥，2020-05-15 PM19:20