双SIM卡系统设计核心技术：硬件电路与软件架构解析

在多号码、多运营商应用场景下，双SIM卡系统的设计变得愈发重要。本文聚焦于双卡系统的核心技术，深入分析硬件电路中的电平匹配、防反接保护设计，并结合主流芯片平台，解析软件架构中的多卡管理与通信调度机制。

今天我们以Air780EPM系列低功耗模组为例，分享双SIM卡硬件设计与软件配置要点，带你了解如何构建稳定可靠、功耗优化的物联网设备。

01. 模组相关管脚

Air780EPM系列模组与SIM相关的管脚，包括：

SIM1：VDD_SIM1，PIN14；SIM1_DAT，PIN11；SIM1_RST，PIN12；SIM1_CLK，PIN13；

SIM2：VDD_SIM2，PIN65；SIM2_DAT，PIN64；SIM2_RST，PIN63；SIM2_CLK，PIN62；

Air780EPM管脚图如下所示：

02. 主要功能说明

Air780EPM系列模组支持双卡，但只能单待；模组SIM1为原生SIM卡接口，SIM2的数字信号为GPIO模拟，电源共用SIM1。

1）GPIO复用

复用为SIM2的GPIO，在硬件上同时被引到了不同的模组管脚上，比如：

USIM2_RST：与CAM_BCLK(GPIO4)复用，二者不可同时使用；

USIM2_CLK：与CAM_CS(GPIO5)复用，二者不可同时使用；

USIM2_DAT：与CAM_RX0(GPIO6)复用，二者不可同时使用。

这里的不可同时使用：

是指在同一个硬件上，使用SIM2时就不能再使用GPIO4/5/6，包括这三个GPIO可以复用的其它功能，比如Camera、I2C、UART等。

具体见GPIO复用表：https://docs.openluat.com/air780ehnehu/product/shouce/

2）IO电平

SIM1支持1.8V/2.8V两种IO电平的SIM卡，SIM2由于是GPIO4/5/6复用，所以可以支持的SIM卡的电平与模组IO的电平保持一致。

模组IO电平设置为1.8V时：SIM2则只支持1.8V电平的SIM卡；

模组IO电平设置为2.8V/3.3V时：SIM2则只支持2.8V/3.3V电平的SIM卡(就IO电平而言，2.8V和3.3V可认为电平一致)。

当前运营商提供的SIM卡基本默认兼容1.8V/2.8V电平，所以大家在实际应用中很少遇到因为IO电平不一致而导致不识卡的情况。

3）模拟开关

也可以使用“SIM1+模拟开关”的方式实现双卡单待，我们验证调试过的SIM卡模拟开关为：BCT4567。

相关手册详见：https://docs.openluat.com/air780epm/product/air780exxpins/#sim1sim2

03. 硬件参考设计

双卡设计时，推荐SIM1带插入检测功能，且配合SIM卡座的规格，保证在SIM卡插入后USIM_DET信号悬空而不是接地，可以进一步降低功耗。

双卡设计且其中之一为贴片SIM卡时：推荐使用SIM2接贴片SIM卡，SIM1接SIM卡座。

接下来，我们一起看看硬件设计及相关注意事项：

▼ SIM1参考设计 ▼

相关注意事项如下：

1）USIM_DET为SIM卡插入检测管脚，不需要时可以不接；

2）USIM_DET推荐默认使用WAKEUP2，当然使用其它WAKEUP或GPIO中断也可以；

3）WAKEUP2被命名为USIM_DET，目的是为了引导大家默认使用WAKEUP2用作USIM_DET，当设计中不需要USIM_DET时，该管脚WAKEUP2与其它WAKEUP信号没有区别，也可以用作它用；

4）USIM_DET代码示例；

5）USIM_DET需上拉至某一AGPIO：

比如AGPIO3（GPIO23，软件可以控制一直高电平输出，此管脚在某些文档中也常被称为Vref），不能使用VDD_EXT（低功耗模式pm.WORK_MODE,1和PSM+模式pm.WORK_MODE,3下不能一直输出，后续的章节中会详细介绍）。

▼ SIM2参考设计 ▼

相关注意事项如下：

1）请严格按照SIM2参考设计电路进行设计，SIM2可以接SIM卡座，也可以接贴片SIM卡；

2）特别注意USIM2，无论电源还是信号(CLK/DATA/RST)，均为复用模组的其它管脚。

USIM2_VDD：与USIM1_VDD使用同一个电源LDOSIM；

USIM2_RST：与CAM_BCLK(GPIO4)复用，二者不可同时使用；

USIM2_CLK：与CAM_CS(GPIO5)复用，二者不可同时使用；

USIM2_DAT：与CAM_RX0(GPIO6)复用，二者不可同时使用；

3）使用SIM2时，必须使用API函数mobile.simid(1)进行切换，否则模组不会自动初始化SIM2。

API函数详细说明参见：https://docs.openluat.com/osapi/core/mobile/#mobilesimidid-priority

4）TVS保护：SIM卡插拔时极易产生静电，电路上需要添加TVS保护。

推荐TVS型号为：芯禾微XESD100N-3V3

04. 与SIM相关的LuatOS API

以下是两个常见的API，详见资料中心：https://docs.openluat.com/osapi/core/mobile/

mobile.imsi(index)用于获取IMSI（国际移动用户识别码）

示例代码：

mobile.iccid(id)

获取或设置ICCID（集成电路卡识别码）

示例代码：

05. 常见问题解答

问题：SIM卡不识卡，使用万用表测量SIM卡电源VDD_SIM没有电压，怎么办？？？

解答如下：

首先，需要明确的是，是因为模组没有识别到卡，所以 VDD_SIM没有电压，并不是因为VDD_SIM没有电压所以识别不到SIM 卡，因果关系不要反了，这几乎是所有新用户都会遇到的常识性的认知错误。

真实原因是：SIM卡在初始化时，系统会尝试4次与SIM卡交互，此时 VDD_SIM也会打开4次，分别在1.8V和3.3V交替检测。若检测不到SIM卡，VDD_SIM卡就会关闭。因此在检测不到SIM卡的情况下你用万用表测量USIM_VDD总是低电平。

下图是使用示波器测量出来的，对应SIM卡未被识别到时的波形：

一般来说，不识别卡的主要原因大概有如下几个：

SIM卡封装做错；

SIM卡接触不良；

SIM卡信号线连错；

SIM卡信号使用的TVS容值太大，导致SIM卡信号变形严重；

SIM卡本身不良，一般做法是先使用个人手机SIM卡对比测试；

SIM2不识别时，大概率是没有设置 mobile.simid(1) 导致的；SIM2由GPIO复用而来，所以模组底层软件并不会主动轮询识别SIM1和SIM2，只会默认初始化识别SIM1。

再次强调：初始化SIM2需要主动设置mobile.simid(1) 。

详见资料中心：https://docs.openluat.com/osapi/core/mobile/#mobilesimidid-priority

今天的内容就分享到这里了~

审核编辑 黄宇