目录

一、接口功能

二、实现作用

三、SIM内部结构

四、SIM的电气时序

五、SIM卡通信时相关细节的波形

一、接口功能

        一般常用的为5类引脚：SIM卡插入不通电时是有波形的，可以理解为其虽然没有与外部链接，但内部是一个小型MCU。

        电源（VCC）

        时钟（CLK）

        复位（RST）

        数据 I/O 口（DATA）

        参考地（GND）

        一般来说设备终端都会设置SIM卡的VCC供电2为5V与3V兼容或是3V与1.8V兼容等，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。

        一个连接互联网的钥匙，也就是身份证。像我们常见的手机等终端设备都支持无卡紧急呼叫，仅限于报警火灾等的通信，但这也就说明了手机在无SIM卡状态时是可以与外界通信的，因为通信需要的工具已经存在（天线、射频接收转换器、基带等硬件+相关软件支撑），而SIM卡的作用就是为了证实是谁在入网。如果没有这个功能，互联网会更乱，当然SIM卡还有个作用就是电话号码随卡不随机，对于运营商来说也相对便易很多。

        SIM(Subscriber Identity Module)是一种移动运营商用于提供给用户验证身份、接入网络等服务的UICC卡。一张SIM卡里存储了很多移动网络接入相关的数据，比如ICCID（UICC卡的ID）,IMSI（International Mobile Subscriber Identity),验证秘钥(ki, Authentication key),LAI(Local Area Identity)以及跟运营商相关的紧急号码列表、用户可接入的服务列表。SIM卡同时也提供了PIN(Personal Identification Number)码用于加密SIM卡以及PUK(Personal Unblocking Code)码用于解锁PIN码，以确保用户数据的安全。

        在2G网络时代，SIM卡包含了硬件跟软件。随着3G移动技术的发展，SIM只是包含了软件，而已经部分则被统一称为UICC(Universal Intergrated Circuit Card),同时为3G网络增加了新的应用USIM(Universal Subscriber Identity Module)。

UICC是指一种用于移动终端的智能卡（smart card),在各种移动网络中如GSM,UMTS,CDMA中得到了广泛的应用。UICC确保用户数据的安全性与完整性，为用户提供网络接入验证等服务。在GSM网络中，通常使用SIM卡；UMTS网络中UICC卡则使用USIM卡，对于支持IMS(IP multimedia Services)的服务则需要包括ISIM应用。对于CDMA网络，UICC卡需要包含CSIM应用。包含了SIM, USIM, CSIM三个应用的UICC卡称为RUIM(Removable User Identity Card)，RUIM卡可插入支持CDMA,GSM以及UMTS的移动设备。随着新技术的发展，一种被称为嵌入式SIM(embedded SIM,eSIM)的卡开始被各大运营商使用，eSIM将SIM卡做成一个内置的芯片嵌入到集成电路板上，为用户提供相应的网络服务。

        主要参考的是ISO/IEC 7816的内容，感兴趣可以多去了解了解。

        内部结构和分类：CPU、RAM（工作存储器）、ROM（程序存储器）、EFROM/EEPROM（数据存储器）、串行通讯单元。分类则分为CLASS A（5V适应）、CLASS B（3.3V适应）、CLASS C（1.8V适应）。

        SIM卡在上电注册前，处于未激活状态，直到与接口设备触点连接才开始激活、复位等！

        主要分为：

        •Activation and Cold reset: 激活和冷复位

        •Warm reset：热复位

        •Clock stop：时钟停止

        •Deactivation：失活

        •Class selection：卡类型选择过程

①VCC→H，CLK稳定输出，RST→L（400 Tclk，即te），SIM卡设置I/O→H   （200 Tclk，td）   ②RST（L →H ）, SIM卡设置I/O（保持） → H  （400 ~40000Tclk，即tf），应答信号出现，热复位成功，否则热复位失败。

       一切正常时，插上卡，终端感应到后发送VCC、RST、DATA三个高电平信号，并持续给CLK以时钟信号，将终端自己的DATA更改了接收模式，等待SIM卡在DATA的相应；

        此时如果SIM卡在DATA处没有响应，终端过了一段时间就会自动重新检测（更换不同压值去匹配不同种类SIM卡，也就是兼容的作用），如下面的情况①；但如果SIM卡有响应，如下面的情况②，那一小段的DATA高低电平变化被称为“Answer to RESET”，如果SIM卡到终端的DATA断开了，终端接收不到，那终端就不高兴了，触发第二次检测；

        正常连接下，中端接收到了“Answer to RESET”，就开始握手，

①SIM卡GND引脚未接地

        SIM卡发送Answer to RESET，但终端没有接收到，所以终端没有发送命令APDU给SIM卡（从DATA波形中的一小段就可以看到）。综上，终端认为SIM卡不存在，所以终端发送了第二次RESET更高电平的检测信号给到SIM卡座，但很可惜，终端还是接收不到。

②SIM卡座GND引脚正常连接，但终端到DATA处的连接断开

        SIM卡发送Answer to RESET，但终端没有接收到，所以终端没有发送命令APDU给SIM卡（从DATA波形中的一小段就可以看到）。综上，终端认为SIM卡不存在，所以终端发送了第二次RESET更高电平的检测信号给到SIM卡座，但很可惜，终端还是接收不到。

③SIM卡座一切正常，连接一切正常

        在SIM卡正常通信连接过程中，终端对SIM卡拉高RST并等待接收SIM卡的DATA数据响应，SIM卡再进行Answer to RESET；终端接受到ATR后发送命令APDU给SIM卡，SIM卡则反馈一个响应APDU给4G模组，至此握手协议完成。