详解智能手机USB和SIM卡接口电路运行原理

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详解智能手机USB和SIM卡接口电路运行原理

2024-07-07 01:33:16| 来源: 网络整理| 查看: 265

    智能手机的接口电路位于智能手机的主电路板中或与主电路相连,由于各品牌型号的智能手机电路板设计不同,这些功能电路的位置也不相同。     一、USB接口电路由哪些元件组成     USB(Universal Serial Bus)的中文含义是通用串行总线,它是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准,也是一种输入输出接口的技术规范,被广泛地应用于个入电脑和移动设备等信息通信产品中。USB接口的特点是:速度快、兼容性好、不占中断、可以串接、支持热插拔等。     智能手机USB接口电路的功能主要是负责手机与计算机等设备间的数据传输及通过USB接口给手机充电。从组成结构上来看,智能手机USB接口电路主要由基带处理器、USB控制芯片、USB接口、干扰脉冲吸收电路组成。如图1所示为智能手机USB接口电路组成图。     二、USB接口电路工作原理     目前智能手机广泛使用的USB接口是MINI USB接口和Micro USB接口。Micro USB接口比标准USB接口和MINI USB接口更小,节省空间,而且使用一个Micro USB接口即可进行充电、音频及数据连接。如图2所示为智能手机USB接口电路。     图2中,USB接口的2、3引脚(D-、D+)为数据信号引脚;1引脚(VBUS)为USB外部供电电源,电压为5V左右;4引脚(ID)为USB检测信号。     芯片D3300为USB接口控制芯片,它可实现USB接口与并行I/O接口之间数据的双向转换。一方面,当USB收发器从主机接收USB串行数据后,由USB接口控制芯片将数据转换成并行数据,然后通过并行数据线DATA0~DATA7发送到处理器;另一方面当USB接口控制芯片通过DATA0~DATA7接收到并行数据时,将并行数据转换成USB串行数据,再通过USB收发器传送到主机。     USB接口电路中数据线路的抗干扰电路Z3300的作用是:在数据传输时起到缓冲的作用(抗干扰)。而数据线路中连接的电感Z3301起滤波的作用,可改善数据传输质量。     F3300为保险电阻,可以在出现短路情况时,自动升高内部电阻,起到保护的作用,而在故障排除后又会自动恢复到低电阻状态继续工作。     智能手机USB接口电路的工作原理如下:     当智能手机通过USB线与电脑连接时,外部5V供电电压通过VBUS引脚加至手机,充电信号触发手机进入充电开机方式;同时ID信号电压将由低电平跳变到高电平,此信号被N2200检测到后,即认为智能手机与计算机等设备连接。当智能手机被识别后,来自计算机等设备的信号及数据,经USB数据线、USB接口控制芯片X3300的D+、D-引脚送入电路中,经接口电路中的USB接口电路处理后,送到处理器中,再经识别处理后,送往相关电路中,进行存储或输出显示。     当智能手机向外输出数据时,由微处理器电路向相关电路调用数据信息进行处理后,送入USB接口控制芯片中,经USB接口电路内部进行处理后,由DP、DM端输出,最后经USB接口向外发送数据信息。     三、SIM卡接口电路由哪些元件组成      手机SIM卡也叫用户识别卡,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卡最重要的一项功能是进行鉴权和加密。当用户移动到新的区域拨打或接听电话时,交换机都要对用户进行鉴权,以确定是否为合法用户。这时,SIM卡和交换机同时利用鉴权算法,对鉴权密钥和8位随机数字进行计算,计算结果相同的,SIM卡被承认,否则SIM卡被拒绝,用户无法进行呼叫。SIM卡还可利用加密算法,对话音进行加密,防止窃听。     智能手机的SIM卡接口电路主要用来连接SIM卡,使SIM卡在话机开启时能正常读写信息等。     从组成结构上来看,智能手机SIM卡接口电路主要由基带处理器、SIM卡数据处理电路、SIM卡接口等组成。如图3所示为智能手机SIM卡接口电路组成图。     四、SIM卡接口电路工作原理     如图4所示为智能手机SIM卡电路图,X2700为SIM卡插座,N2200为电源控制芯片,用于控制SIM卡,一般手机的SIM卡信号都是由电源控制芯片放大后输出的,而电源控制芯片的信号又由微处理器通过电源控制芯片向SIM卡发送控制信号。     在N2200与SIM卡插座连接的引脚中,VSIM引脚为SIM卡的供电引脚。SIM卡的供电有几种:5V、3V、1.8V、1.2V等。供电直接由电源控制芯片提供。     SIMCLKC引脚为SIM卡的时钟引脚,SIM卡的时钟一般采用两种,一种是采用3.25NlHz作为基准时钟,一种是采用1.083MHz。     SIMDAC引脚为SIM卡的数据引脚,它是与手机进行SIM卡内部的信息传输的通信线,此线路在手机之中故障率最高。      SIMRSTC引脚为SIM卡的工作复位信号引脚,是用来对SIM卡内部处理器进行复位的。      SIMDEX引脚为SIM卡信号检测脚。      在开机过程中VSIM供电通过SIM卡接口由微处理器检测SIM卡,如没有检测到卡,软件很快将VSIM关闭。也就是说,在不插卡的状态下,仅能在开机的瞬间可测试到供电电压;而在插卡开机的状态下,此供电电压将一直存在。      SIM卡的9引脚为开关检测脚,经过电阻82700后接VOUT2.5V电压,在未插入SIM卡时,该引脚为高电平;当插入SIM卡后,9引脚信号被拉低,经反相器D2700后,加到电源控制芯片N2200的F9引脚,N2200检测到SIM卡被安装在智能手机上,启动电源控制芯片N2200内的SIM卡接口电路。     电源控制芯片N2200内的SIM卡接口电路被启动后,由N2200的H11引脚输出复位信号到SIM卡接口的2引脚,使SIM卡内部电路复位。开机后,通过SIM卡接口X2700的7引脚总线数据端,读取SIM卡中的信息,该信息再经电源控制芯片处理后,送往处理器电路。



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