100人浏览 2024-08-15 09:16:01
SIM（Subscriber Identity Module）是数字蜂窝移动电话的用户识别卡，它的全称是“用户识别模块”。它实际上是一张内含大规模集成电路的智能卡片，用来登记用户的重要数据和信息。 SIM卡在移动通信中起着极其重要的作用，本文主要阐述SIM卡具体的识卡机制。
首先我们了解一下什么是SIM卡，目前的SIM卡常用的有3种尺寸：
（1）标准SIM卡：25mm*15mm
（2）micro sim：15mm*12mm
（3）nano-sim：12.3mm*8.8mm
这几种SIM卡的PIN定义都是相同的，只是尺寸上有差异，其信号定义如下：
SIM卡内部的模块如下：
EEPROM：用于存放号码、短信等数据和程序并可擦写
ROM：用于存放系统程序，用户不可操作
RAM：用于存放系统临时信息，用户不可操作
其内部结构如下：
在SIM卡插入手机中会有两个过程：
1、识卡
2、鉴权入网
本文仅介绍识卡过程。
SIM卡的识卡过程遵循的规范是ISO7816（可以在网上找到该规范更具体的规范或私信工程师小何）。插入SIM卡后，SIM卡托中断会被触发，从而驱动modem开始识卡过程。
在中断触发之后（驱动最好把中断配上debounce，因为中断为机械机构，可能会有抖动），VSIM开始上电，如下图所示。
（1）在T0时刻开始，CPU开始发送CLK，开始给SIM卡通信提供时钟信号；
（2）在T0之后的200个时钟内，SIM卡会将SIO设置为接收方式，CPU也必须在这段时间内将其I/O线驱动器设置为接收方式，所以I/O线在T0后最迟不超过200个时钟周期的时间内被上拉电阻拉高到高电平（注意I/O与VSIM是共上拉电源的）；
（3）CPU从T0时刻开始将RST保持在T0状态，并且在T0开始到T1后的40000到45000个时钟周期内将RST拉到高电平；
（4）SIM卡上的I/O的复位应答将在T1时刻后的400到40000个时钟周期内开始。
上述的过程为冷复位，需要VSIM进行上电操作之后才进行的复位，而如下图的过程为热复位，VSIM不下电，仅通过VSIM去做复位操作。其时序图如下所示：
在上图所示的整个复位过程中，CPU必须保持VSIM和clk一直稳定。
另注意所谓的ATR即answer to reset，即SIM卡在收到RST信号后，向CPU发送ATR，表明SIM卡开始响应的过程。
在CPU收到ATR后，会先向SIM卡发送“命令APDU”，APDU为串行数据交互，是手机和SIM卡之间的一种握手协议，SIM卡在收到APDU之后，再返回“响应APDU”，从而识卡，若在使用过程中发生干扰信号等问题使得APDU无法正常的发送和返回，即会发生掉下问题。
