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双卡单待，SIM1/SIM2

1、模组管脚；

  • SIM1；

    VDD_SIM1，PIN13；

    SIM1_DAT，PIN12；

    SIM1_RST，PIN10；

    SIM1_CLK，PIN11；

  • SIM2；

    VDD_SIM2，PIN13，与VDD_SIM1共用；

    SIM2_DAT，PIN26，CAM_RX0/SIM2_DAT/UART2_RXD/GPIO6四种复用选其一；

    SIM2_RST，PIN76，CAM_BCLK/SIM2_RST/I2C1_SDA/GPIO4四种复用选其一；

    SIM2_CLK，PIN55，CAM_CS/SIM2_CLK/I2C1_SCL/GPIO5四种复用选其一；

2、功能说明；

  • 模组支持双卡，但只能单待；

  • 模组SIM1(有时候也写作SIM0)为原生SIM卡接口，SIM2(有时候也写作SIM1)的数字信号为GPIO模拟，电源共用VDD_SIM1；

  • 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；

  • USIM2_CLK为什么需要上拉到Vref(PIN99:GPIO23)？

a. SIM_VDD在SIM卡初始化完成之后，只有在需要通信时才会打开，在空闲时会关闭输出以降低功耗，SIM1_VDD和SIM2_VDD都是同一路SIM_VDD；

b. SIM1_CLK是专门的SIM卡电路，SIM1_CLK在CLK Stop时保持在高电平，符合SIM卡规范；

c. SIM2_CLK是用GPIO模拟的SIM卡电路，SIM2_CLK(GPIO5)在CLK Stop时无法确定保持在高电平状态，不符合SIM卡规范，有可能会造成某些时序要求严格的SIM卡无法被识别，所以需要将SIM2_CLK(GPIO5)上拉到一个固定输出的电压，且该电压需要与SIM2_CLK(GPIO5)的电平一致；

d. AGPIO无论在正常工作状态还是休眠状态下都可以保持高电平输出，且电平跟SIM2_CLK(GPIO5)一致，所以，可以将AGPIO保持输出高电平做为SIM2_CLK(GPIO5)的上拉电平使用；

任意一个AGPIO都可以作为该上拉电平使用，我们的习惯是将模组PIN99:GPIO23默认作为该电平使用，所以该管脚也常被命名为Vref；

e. PIN99:GPIO23并不会在启用SIM2时自动设置为高电平输出，需要单独设置，设置方式同其它GPIO一样，详见LuatOS核心库GPIO中的描述；

设置GPIO23输出高电平；

-- 设置gpio23为输出，且初始化电平为高
gpio.setup(23, 1)；
  • 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；

  • 插拔卡每个管脚的定义，可以通过下图形象的理解；

  • 需要特别指出的是，贴片SIM卡，有时也会叫做ESIM或者芯片卡，其在功能和原理上与插拔卡没有任何区别，只是一个长得像手机卡，一个长得像芯片，一个需要SIM卡座，一个需要焊接，一个很方便拆卸，一个可以防止松动，各有优缺点，但在技术上合宙的模组都支持，因为本质上没有区别；

关于贴片SIM卡，常见的规格如下，仅供参考，具体请与您实际供应商确认；

恒宝M2M智能卡产品规格书.pdf

中国移动M2M产品规格书MS0 V1.0.pdf

中移物联网eSIM芯片(C2X2)产品规格书V3.0.pdf

  • 贴片SIM卡和虚拟机(有时也叫做vSIM或者softSIM)是两回事，合宙模组不支持虚拟卡；

  • 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；

SIM卡模拟开关-多路复用器_BCT4567EFE-TR_规格书.pdf

3、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；
  • SIM1注意事项；

a. USIM_DET为SIM卡插入检测管脚，是在需要热插拔检测，或者双卡切换时，配合软件业务逻辑时才需要；如果只有一张卡，且开机前就插入了SIM卡(也就是说不需要热插拔)，这时可以不接USIM_DET，悬空即可；

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

c. 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，当产品设计中不需要USIM_DET时，该管脚WAKEUP2与其它WAKEUP信号没有区别，也可以用作它用；

d. 虽然WAKEUP2被推荐默认用作USIM_DET，但LuatOS底层固件里并没有将WAKEUP2与SIM卡插入检测做固定关联，也就是说，WAKEUP2作为USIM_DET使用时的中断逻辑，需要自己写代码实现，比如，WAKEUP2默认为高，由高变低时SIM卡插入；

USIM_DET代码示例；

--设置防抖，USM_DET脚的常量为gpio.WAKEUP2,直接填即可
gpio.debounce(gpio.WAKEUP2,500)
--设置中断触发，拔卡进入飞行模式，插卡进出飞行模式，val值为上升沿或者下降沿触发0/1
gpio.setup(gpio.WAKEUP2,function(val)
if val==0 then
   log.info("拔卡")
   mobile.flymode(0,true)
else
   log.info("插卡")
   mobile.flymode(0,true)
   mobile.flymode(0,false)
end
e. 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注意事项；

a. 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；

b. 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；

注意！

GPIO23，也就是PIN99，也常被称为Vref，需要配置为一直输出高，为USIM2_CLK提供上拉，保证USIM2_CLK在Stop时保持高电平以符合SIM卡时序规范；注意！不能用VDD_EXT代替，因为VDD_EXT在低功耗模式下不能一直保持输出，详见第十二章节关于VDD_EXT的介绍；

c. USIM2_CLK为什么需要上拉到Vref(PIN99:GPIO23)？

SIM_VDD在SIM卡初始化完成之后，只有在需要通信时才会打开，在空闲时会关闭输出以降低功耗，SIM1_VDD和SIM2_VDD都是同一路SIM_VDD；

SIM1_CLK是专门的SIM卡电路，SIM1_CLK在CLK Stop时保持在高电平，符合SIM卡规范

SIM2_CLK是用GPIO模拟的SIM卡电路，SIM2_CLK(GPIO5)在CLK Stop时无法确定保持在高电平状态，不符合SIM卡规范，有可能会造成某些时序要求严格的SIM卡无法被识别，所以需要将SIM2_CLK(GPIO5)上拉到一个固定输出的电压，且该电压需要与SIM2_CLK(GPIO5)的电平一致；

AGPIO无论在正常工作状态还是休眠状态下都可以保持高电平输出，且电平跟SIM2_CLK(GPIO5)一致，所以，可以将AGPIO保持输出高电平做为SIM2_CLK(GPIO5)的上拉电平使用；

  • 任意一个AGPIO都可以作为该上拉电平使用，我们的习惯是将模组PIN99:GPIO23默认作为该电平使用，所以该管脚也常被命名为Vref；

PIN99:GPIO23并不会在启用SIM2时自动设置为高电平输出，需要单独设置，设置方式同其它GPIO一样，详见LuatOS核心库GPIO中的描述；

  • 设置GPIO23输出高电平；

  • 设置gpio23为输出，且初始化电平为高 gpio.setup(23, 1)；

d. 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；

关于mobile.simid()的详细说明，见：43 mobile - 合宙模组资料中心 ；

mobile.simid(id, priority)

功能

获取当前 SIM 卡槽,或者切换卡槽

参数

id

参数含义：SIM卡的编号, 例如0, 1, 如果支持双卡，可以填2来自适应；
         如果不填就直接读取当前卡槽；
数据类型：number；
取值范围：0、1或2；
是否必选：可选传入此参数，不填为读取当前卡槽；
注意事项：Air780EXXX系列和Air8000系列模块，填写2时会占用4个IO口(gpio4/5/6/23)；
参数示例：0 -- 表示使用第一张SIM卡

priority

参数含义：是否优先用SIM0；
         如果不填就直接读取当前卡槽；
数据类型：boolean；
取值范围：true优先用SIM0，false则由具体平台决定；
是否必选：可选传入此参数；默认是false，必须在开机就配置，否则就无效了；
注意事项：只有SIM卡编号写2自适应才有用
参数示例：true -- 表示在自适应模式下优先使用SIM0

返回值

local result = mobile.simid(id, priority)

result

含义说明：当前sim卡槽编号；
数据类型：number；
取值范围：整数，若失败返回-1；
返回示例：0 -- 表示当前使用的是第一张SIM卡

示例

mobile.simid() -- 获取sim卡槽编号
mobile.simid(0) -- 固定使用SIM0
mobile.simid(1) -- 固件使用SIM1
mobile.simid(2) -- 自动识别SIM0, SIM1, 优先级看具体平台
mobile.simid(2, true) -- 自动识别SIM0, SIM1, 且SIM0优先
-- 提醒, 自动识别是会增加时间的

e. "SIM卡自动切换功能测试模块，实现卡1/卡2网络异常自动切换"的相关demo；

  • SIM卡插拔时极易产生静电，电路上需要添加TVS保护；

推荐TVS型号如下；

样品购买链接：SIM和GPIO用,DFN1006-2封装,AR3321P1LV,应能微-淘宝网

AR3321P1LV.pdf

XESD100N-3V3 Rev. 0.1.pdf

CSLS03FBZ.pdf

PESDR3321P1.pdf

4、特别提示；

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???

a. 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；

b. 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；

下图为使用示波器测量出来的对应SIM卡未被识别到时的波形；

c. 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卡信号线上的电阻(22Ω)和电容(33pF)组成的滤波网络在某些PCB上可能会影响到信号完整性，可能需要将33pF电容拿掉，电阻由22Ω更换为0Ω后测试验证，如确有影响，则在实际量产中修改即可；

  • 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，详见 43 mobile - 合宙模组资料中心；

  • 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，初始化SIM2需要主动设置 mobile.simid(1) ，再次强调！

5、关于模组、SIM卡和运营商三者的关系；

  • 不同国家、以及同一国家的不同运营商，所能支持的4G频段是不完全相同的，以中国的三大运营商为例：
FDD TDD
中国移动 B3 B8 B34 B38 B39 B40 B41
中国电信 B1 B3 B5
中国联通 B1 B3 B8
  • 其它国家运营商所能支持的频段是哪些？

我们根据网络资料整理如下，但是只能作为参考，不保证绝对正确；

a. https://docs.openluat.com/air8000/product/pinduan/

b. https://docs.openluat.com/air780ehnehu/product/air780ehnfreq/

c. https://docs.openluat.com/air780ehnehu/product/air780ehufreq/

  • 为什么模组要区分为国内模组和海外模组，为什么不能支持全球通呢？

a. 不同的频段，都需要一定的射频元器件，比如双工滤波器；

b. 这些射频元器件，除了会增加成本，最重要的是占用模组PCB的空间；

c. 在模组PCB空间一定的情况下，就要对所能支持的射频频段进行排列组合；

d. 所以，以Air780Exx为例，Air780EHN支持北美频段，Air780EHU支持欧亚频段，Air780EPM等国内型号支持国内频段；

e. 需要特别说明的是，Air780EHN Air780EHU Air780EPM(代表国内型号)的区别是硬件区别，不是软件区别，并不能通过刷不同的软件变换支持不同的国家或地区；

f. 非常重要的一点，如果某个模组型号没有覆盖某个国家或地区运营商的所有频段，但是部分覆盖了，比如：

Air780EPM支持FDD B1 B3 B5 B8，其中某个国家的某个运营商支持的频段是B3 B7 B20等，我可以因为Air780EPM所支持的B3与该运营商所支持的B3相同而认为可以在该国家使用吗？

答案是：不可以；原因是你不能确保该运营商的所有基站都支持B3，大多数基站都是只支持该运营商所支持的所有频段中的1个或几个但无法保证全部覆盖，所以，不可以使用；

举个中国运营商中国移动的例子，虽然中国移动支持FDD B3 B8和TDD B34 B38 B39 B40 B41，但是你无法得知你所在区域的基站到底是支持的哪个或哪几个频段，你只有全部支持，才能确保你的产品在任何基站覆盖的地方可以联网，这也是Air780EPM为什么必须支持FDD B1 B3 B5 B8和TDD B34 B38 B39 B40 B41这么多频段才能号称国内全网通的原因(国内全网通，也就是支持中国移动 电信 联通三大运营商)；

  • 合宙Air700ECP Air700ECH Air700ECT三款模组是一个比较特别的存在，因为产品定义追求极致小，所以只支持中国移动，不支持中国电信和中国联通，请在选型时务必注意！

  • 与其说SIM卡跟模组的关系，不如说运营商跟模组的关系，因为SIM卡都是运营商发售的、可以接入本运营商基站网络的"身份证"，运营商和模组的关系在上面已经介绍过了，主要是频段的对应；

  • 除了频段对应外，对海外模组和海外运营商来说，还有一个非常重要的知识点：APN，这是海外和中国非常重要的不同点：

a. 中国运营商的流量卡一般不需要设置APN，海外运营商的流量卡一般都需要设置APN，如果不设置APN就会造成无法接入；

b. 虽然我们在模组固件中提供了一定的海外APN预置，但是也没办法保证100%正确且有效，所以，在你的产品设计中务必要设计手动设置APN的方式方法；

c. 国内有很多海外流量卡的中间商，俗称卡贩子，提供了各种各样的海外流量漫游服务，相关技术和使用方法需要跟他们确认，我们作为模组供应商，只能保证频段可以满足需求，在SIM卡和运营商匹配上，需要大家跟SIM卡供应商、以及实际的场测来保证；

  • 合宙的海外模组型号，只过了CE和FCC认证，没有过相关国家和地区的运营商认证，也没有在相关国家或地区组织实地场测，需要大家自行在批量发货前做好实地场测，请大家灵活评估这一点是否会对你的业务有影响；

6、关于LuatOS中SIM相关的介绍；

以下为两个常见的API，更详细的请点击：43 mobile - 合宙模组资料中心 ；

mobile.imsi(index)

功能

获取 IMSI（国际移动用户识别码）

参数

index

参数含义：编号；
数据类型：number；
取值范围：0或1，不填默认0；
是否必选：可选传入此参数；
注意事项：必须等待sim卡准备就绪后，才能获取成功；
        在支持双卡的模块上才会出现0或1的情况；
参数示例：0 -- 表示获取第一张SIM卡的IMSI

返回值

local result = mobile.imsi(index)

result

含义说明：当前的IMSI值；
数据类型：string；
取值范围：IMSI字符串，若失败返回nil；
返回示例："460111234567890" -- IMSI字符串

示例

if mobile.simPin() then
log.info("SIM卡准备就绪，开始获取imsi")
log.info("imsi", mobile.imsi())
else
log.info("SIM卡未准备就绪，可能未插入SIM卡或SIM卡有问题")
end

mobile.iccid(id)

功能

获取或设置 ICCID（集成电路卡识别码）

参数

id

参数含义：SIM卡的编号；
数据类型：number；
取值范围：0或1,不填默认0；
是否必选：可选传入此参数；
注意事项：必须等待sim卡准备就绪后，才能获取成功；
参数示例：0 -- 表示获取第一张SIM卡的ICCID

返回值

local result = mobile.iccid(id)

result

含义说明：ICCID值；
数据类型：string；
取值范围：ICCID字符串，若失败返回nil；
返回示例："89860855102480513111" -- 一个20位的ICCID字符串

示例

if mobile.simPin() then
    log.info("SIM卡准备就绪，开始获取iccid")
    log.info("iccid", mobile.iccid())
else
    log.info("SIM卡未准备就绪，可能未插入SIM卡或SIM卡有问题")
end