手机接口电路的分析与检测

1、 毕业设计（论文）标 题：诺基亚N72手机SIM卡和存储 卡接口电路的分析与检测 株洲职业技术学院教务处制目录摘 要I1、接口电路的分析11.1 诺基亚N72手机11.2 接口电路原理11.3 本论文研究意义和研究内容22、信号检测工具42.1 万用表的介绍和使用方法42.2 示波器的介绍和使用方法53、诺基亚N72 SIM卡接口电路的分析与检测73.1 SIM卡的认识73.2 SIM卡接口电路分析93.3 SIM卡接口电路的检测104、诺基亚N72存储卡接口电路的分析与检测134.1 存储卡的认识134.2 存储卡接口电路分析134.3 存储卡接口电路检测14结束语17附 录18参考文献22

2、致 谢23摘要本论文是相关于手机SIM卡和存储卡接口电路的分析与检测，以诺基亚N72为例来分析手机SIM卡和存储卡接口电路的信号。本论文按其检测工具、手机SIM卡、手机存储卡三个方面来介绍。首先，在第一章介绍整个大体诺基亚N72手机和接口电路；再者第二章介绍常用的检测工具以及使用方法；在第三章介绍诺基亚N72手机SIM卡电路原理图的分析与信号检测，以及相关的故障维修等；第四章是介绍诺基亚N72手机存储卡接口电路的分析与信号检测等。关键词：SIM卡；存储卡；接口电路；诺基亚N72第一章 接口电路的分析1.1诺基亚N72手机 诺基亚 N72，这款继承老哥N70的后续产品，精美时尚的外观迅速俘虏大批

3、追求潮流的人们的芳心，前段时间市场上全面缺货，造成有价无市的局面。诺基亚N72对N70的继承突出表现在造型上，一样的造型，方方正正的直板机身，尺寸108.853.317.5mm，重量124克，不同是设计师赋予N72一身黑色的钢琴烤漆亮面外壳，搭配一圈金属银白色镶边，使手机看起来时尚美观。五向导航按键被一轮银白色金属边包围，更加的精致，长条状的按键增加使用手感，操作更为顺手。 N72采用2.1英寸26万色TFT屏幕，分辨率176208像素，画面显示清晰，颜色丰富层次分明，亮度也很柔和。和N70一样在机身背部的半自动下暗藏着一个200万像素的摄像头，并有闪光灯的支持，最大可成1200x1600像素

4、分辨率的照片，支持352288像素的有声视频拍摄。 N72内置RealPlayer播放器，和专用的音乐播放软件，并可通过专门设立的音乐按键启动音乐播放，而且支持大多数的主流影音格式。N72硬件方面是德州仪器TI OMAP1710，主频220HMz，采用Symbian8.1操作系统，S602.8版平台，支持GPRS网络，内2置OFFICE文档程序，支持USB2.0和蓝牙传输，另外N72内置64和弦铃声，声音效果也很不错。1.2接口电路原理SIM卡与微处理器之间进行数据传输是串行的，微处理器D600发出的信息经N700放大，传入SIM卡中，使其正常工作。SIM卡电路主要由中央处理器D200、电源模

5、块N100及稳压器V104等组成。电源模块N100不但作为整机供电模块，它还作为SIM卡的接口电路，它不但可以支持3V的SIM卡，而且可以支持5V的SIM卡。在开机的瞬间，中央处理器D200从它的SIM卡的CLK、RST和DATA等引脚送出脉冲信号到电源模块N100，令N100从它的VSIM、DATA、SIMRST、SIMCLK等引脚送出幅度为5伏的脉冲信号到SIM卡座，以检测是否己插入SIM卡。如果检测到己插入SIM卡，这些脉冲信号还要检测该SIM卡是5V还是3V的。电源模块N100把检测结果送口中央处理器D200。D200对检测结果进行分析后，从其SIM-PWR脚送出控制信号，令电源模块N

6、100根据实际情况给SIM卡提供相应的VSIM电压。当为3V的SIM卡时，N100提供3V的供电，当插入的是5V的SIM卡，N100则提供5V的供电。同时SIM卡、N100、D200者之间还通过DAT、RST、CLK等线建立通信。稳压器V104为SIM卡与电源模块N100之间的信号进行稳压，其内部结构为四个稳压二极管。SIM卡读写驱动电路主要由微处理器D600(局部)、电源ICN700内的SIM卡读写驱动器模块、SIM卡接J603、稳压管V609等元件组成。其主要功能是使SIM卡在话机开启时能正常读写信息等。MMC卡有7个引脚，支持两种串行数据传输协议，即MMC(Multimedia Card

7、)模式和SPI(Serial PeripheralInterface)模式。在SPI模式中，通过4条信号线完成数据的传输。这4条信号线分别是时钟SPICLK、数据输入 MISO、数据输出MOSI和片选SS#。SPI总线接口简单易用、兼容性好，使用SPI接口实现对MMC卡的读写操作是非常简单有效的。用SPI接口可以实现每秒约1 MB的读写速度，而用MMC接口则可以达到每秒约3 MB的读写速度。虽然读写速度降低了一些，但是已经可以基本满足读写速度的要求。输入、输出接口电路也称为IO电路(INPUTOutput)，即通常所说的适配器、适配卡或接口卡。它是微型计算机与外部设备交换信息的桥梁。 (1)接

8、口电路结构：一般由寄存器组、专用存储器和控制电路几部分组成，当前的控制指令、通信数据、以及外部设备的状态信息等分别存放在专用存储器或寄存器组中。 (2)接口电路的连接：所有外部设备都通过各自的接口电路连接到微型计算机的系统总线上去。 (3)通信方式：分为并行通信和串行通信。并行通信是将数据各位同时传送；串行通信则使数据一位一位地顺序传送。1.3本论文研究意义和研究内容 本论文主要研究诺基亚N72手机SIM卡和存储卡接口电路是如何工作的，以及如何使用检测工具测量信号。在本论文中注重讲解手机SIM卡和存储卡接口电路的原理，读懂原理图；熟悉手机SIM卡和存储卡接口电路的组成元件，认识实物；熟悉手机S

9、IM卡和存储卡接口电路的重要检测点。维修手机时，相关SIM卡和存储卡接口电路的重要检测点，利用通信终端的检测工具检测接口点信号，并画出手机SIM卡和存储卡接口电路重要检测点的信号图。通过对诺基亚N72手机的分析，让我们更进一步的了解到手机SIM卡和存储卡接口电路的原理以及检测维修等，为以后通信方面的进步做好铺垫。第二章 信号检测工具2.1万用表的介绍和使用方法万用表的种数码和结构是多种多样的，使用时，只有掌握正确的方法，才能确保测试结果的准确性，才能保证人身与设备的安全。 1.插孔和转换开关的使用 首先要根据测试目的选择插孔或转换开关的位置，由于使用时测量电压，电流和电阻等交替的进行，一定不要

10、忘记换档。切不可用测量电流或测量电阻的档位去商量电压。如果用直流电流或电阻去测量220的交流电压，万用表则会立马烧坏。 2.测试表笔的使用 万用表有红，黑笔，别看它就有两根，使用中能不能运用自如，也是大有学问的，如果位置接反，接错，将会带来测测试错误或烧坏表头的可能性。一般红表笔为“+”，黑笔为“-”。 表笔插放万用表插孔时一定要严格按颜色和正负插入。测直流电压或直流电流时，一定要注意正负极性没电流时，表笔与电路串联，测电压时，表笔与电路并联，不能搞错。 3.如何正确读数 万用表使用前应检查指针是否在零七八碎位上，如不指零位，可调正表盖上的机械调节器，调至零位。 万用表有多条标尺，一定要认清对

11、应的读数标尺，不能图省事面而把交流和直流标尺任意混用，更不能看错。 万用表同一测量项目有多个量程，例如直流电压量程有1V，10V，15V，25V，100V，500V等，量程选择应使指针满刻度的2/3附近。测电阻时，应将指多云指向该档中心电阴值附近，这样才能使测量准确。4.注意事项A.使用万用表之前，应充分了解各转换开关，专用插口，测量插孔以及相应附件的作用，发解其刻度盘的读数；B.万用表在使用时一般应水平放置在无干燥，无振动，无强磁场的条件下使用；C.测量完毕，应将量程选择开关调到最大电压档，防止下次开始测量时不慎烧坏万用表。2.2示波器的介绍和使用方法显示部分主要控制件为： （1）电源开关。

12、 （2）电源指示灯。 （3）辉度调整光点亮度。 （4）聚焦调整光点或波形清晰度。 （5）辅助聚焦配合“聚焦”旋钮调节清晰度。 （6）标尺亮度调节坐标片上刻度线亮度。 （7）寻迹 当按键向下按时，使偏离荧光屏的光点回到显示区域，而寻到光点位置。 （8）标准信号输出 1kHz、1V方波校准信号由此引出。加到Y轴输入端，用以校准Y轴输入灵敏度和X轴扫描速度。 图2-1 数字示波器用示波器能观察各种不同电信号幅度随时间变化的波形曲线，在这个基础上示波器可以应用于测量电压、时间、频率、相位差和调幅度等电参数。下面介绍用示波器观察电信号波形的使用步骤。 1选择Y轴耦合方式 根据被测信号频率的高低，将Y轴输

13、入耦合方式选择“AC-地-DC”开关置于AC或DC。 2选择Y轴灵敏度 根据被测信号的大约峰-峰值（如果采用衰减探头，应除以衰减倍数；在耦合方式取DC档时，还要考虑叠加的直流电压值），将Y轴灵敏度选择V/div开关（或Y轴衰减开关）置于适当档级。实际使用中如不需读测电压值，则可适当调节Y轴灵敏度微调（或Y轴增益）旋钮，使屏幕上显现所需要高度的波形。 3选择触发（或同步）信号来源与极性。 通常将触发（或同步）信号极性开关置于“+”或“-”档。 4选择扫描速度 根据被测信号周期（或频率）的大约值，将X轴扫描速度t/div（或扫描范围）开关置于适当档级。实际使用中如不需读测时间值，则可适当调节扫速t

14、/div微调（或扫描微调）旋钮，使屏幕上显示测试所需周期数的波形。如果需要观察的是信号的边沿部分，则扫速t/div开关应置于最快扫速档。 5输入被测信号 被测信号由探头衰减后（或由同轴电缆不衰减直接输入，但此时的输入阻抗降低、输入电容增大），通过Y轴输入端输入示波器。所谓直接测量法，就是直接从屏幕上量出被测电压波形的高度，然后换算成电压值。定量测试电压时，一般把Y轴灵敏度开关的微调旋钮转至“校准”位置上，这样，就可以从“V/div”的指示值和被测信号占取的纵轴坐标值直接计算被测电压值。所以，直接测量法又称为标尺法。第三章 诺基亚N72 SIM卡接口电路的分析与检测3.1 SIM卡的认识SIM卡

15、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”。在GSM数字移动电话系统中，SIM卡起着极其重要的作用，它既是手持机的一个重要组成部分，又是为每一个GSM移动电话用户配备的身份卡，因此，SIM卡实现了认人不识机的构想。SIM卡有卡片式和嵌入式两种，习惯上又称为“大卡”和“小卡”，两者外形尺寸虽有差别，功能却完全相同。诺基亚N72手机SIM卡卡座实物如图3-1所示。图3-1 诺基亚N72手机SIM卡卡座实物图SIM卡座在手机中提供手机卡与手机通信的接口，SIM卡通过卡座上的弹簧片与CPU交换数据，所以，如果弹簧片变形，会导致手机卡故障，如显示“检查卡”、“插入卡”等。卡座都有几个基本

16、的SIM卡接口端：即1.卡电源（SIMVCC）；2.卡时钟（SIMCLK）；3.卡数据（SIMDAT）；4.卡复位（SIMRST）；5.编程电压（VPP）；6.地（SIMGND）。SIM卡卡座在手机机板上的脚位功能如图3-2所示，SIM卡引脚说明如图3-3所示。数据编程接地时钟复位电源图3-2 SIM卡座脚位功能1.SIM卡引脚的功能（1）SIM卡的供电（VSIM） SIM卡的供电有几种，5V、3V、1.8V，以前的旧老伏卡是5V/3V，而现在的卡一般是3V/1.8V，所以在手机的稳压电路之中，我们往往可以看到卡的升压电路。 （2）卡的时钟（SIM-CLK） SIM卡的时钟一般采用两种时钟，一

17、种是采用13M/4而得的3.25MHz作为基准时钟，一种是采用1.083MHz。 诺基亚的手机其SIM-CLK都是采用13M/4分频而来的3.25MHz。（3）SIM-IO（SIM卡数据） SIM卡的数据，它是与手机进行SIM卡内部的信息传输的通信线，此线路在手机之中其故障率是最高。 （4）SIM-RESETSIM卡的工作复位信号，是用以对SIM卡内部处理器进行复位的。 （5）SIM-VPP SIM卡的编程供电，一般在手机之中都为空脚，不为空脚的则与VSIM供电线相连但也可以人为的为容。 （6）SIM-GND GSM手机的SIM卡的脚位功能只有以上六个。而实际之中起作用的有五个脚位，SIM-V

18、PP是可视作空脚。图3-3 SIM卡引脚说明2.SIM卡卡号的含义SIM卡上有20位数码。前面6位（）是中国的代号；第7位是业务接入号，在135、136、137、138、139中分别为5、6、7、8、9；第8位是SIM卡的功能位，一般为0，现在的预付费SIM卡为1；第9、10位是各省的编码；第11、12位是年号；第13位是供应商代码；第1419位则是用户识别码；第20位是校验位。3.使用SIM卡请注意(1) 请勿将卡弯曲，卡上的金属芯片更应小心保护； (2) 保持金属芯片清洁，避免沾染尘埃及化学物品； (3) 为保护金属芯片，请避免经常将SIM卡从手机中抽出； (4) 请勿将SIM卡置于超过8

19、5或低于-35的环境中； (5) 在取出或放入SIM卡前，请先关闭手机电源； (6) 在手机出现低电源警告时，请关闭手机，再更换电池。3.2 SIM卡接口电路的分析 图3-4 诺基亚N72手机SIM卡电路原理图如图3-4所示，为诺基亚N72手机SIM卡接口电路SIM connector的原理图，其X2700 为SIM在接口电路中的连接模块，Retu N2200 RETU_3.02为信号处理模块。其中引脚1为卡时钟；引脚2为复位；引脚3为卡电源；引脚5为卡数据；引脚6为编程电压；引脚7为地。接口电路中，X2700的5、1、2号引脚分别连接到R2700 EMIF03-SIM02F2模块中的R1、R

20、2、R3连接处，再由R1、R2、R3分别连接输入到Retu N2200 RETU_3.02的C8、C7、C11引脚处,分别为SIMDac1（卡数据信号c1）、 SIMclkc1（卡时钟数据c1）、 SIMRstc1（卡复位信号c1），再Retu 由C6（SIMDa1）、C5（SIMCLK1）、A5（SIMIOc1）引脚输出。其中C6是卡数据信号经RETU处理后输出；C5是卡时钟信号经RETU处理后输出；A5是信号复位由RETU模块处理基带信号I/O输出。再由电路连接RAP D2800 RAP_V2.21E-PA模块，分别对应E18(SIMIODa1)、D18(SIMClk1)、C20(SIMI

21、OCtrl1)引脚输入模块，进行信号处理。接口电路中X2700的3号引脚通过线路连接到Retu 模块中的A7（VSIM1）引脚，为SIM卡提供电源。接口电路X2700的7号引脚接GND（地），是SIM卡供电的负端。3.3 SIM卡接口电路的检测1.SIM卡电路主要由CPU（U200）、电源管理IC U400等组成。卡电路的电源SIMVCC、SIMGND是卡电路工作的的必要条件。SIM卡的供电分为5V(1998年前推出)、5V与3V兼容、3V、1.8V等。卡电源的检测用万用表就可以完成。SIM卡插入手机后电源端口给SIM卡的单片机提供电源。检测手机卡存在与否的信号只在开机瞬时产生，当开机检测不到

22、手机卡存在时，将提示“Insert Card”（插入卡）；如果检测手机卡已存在，但机卡之间不能实现通信，会显示“Check Card”（检查卡）；当手机卡对开机检测信号没有响应时、当软件故障时，手机也会提示“Insert Card”（插入卡）。对于卡电路中的SIMI/O、SIMCLK、SIMRST，全部是由CPU控制来实现的。虽然手机卡与网络之间的沟通数据随时随地进行着，但确定哪个时刻进行数据沟通往往很难。但有一点可以肯定，当手机开机瞬间与网络进行鉴权时，必有数据沟通，这时尽管时间很短，但测量一定有数据，所以，在判定卡电路故障时，在这个时隙上进行监测为最佳监测时间。正常开机的手机，在手机卡座上

23、，用示波器哭测量到SIMI/O、SIMCLK、SIMRST信号，该信号一般是一个3V（或5V）左右的脉冲。若测不到，说明手机卡座供电开关管周边电阻、电容元件脱焊，手机卡座脱焊，也有可能是手机卡座接触不良，手机卡表面脏或使用废卡也会出现这样的问题。所以，使用手机卡时要小心，不要用手接触上面的触点，以防止静电损坏，更不能折叠。如果手机卡脏了，可用酒精棉球轻擦。2.诺基亚N72手机SIM卡检测诺基亚N72手机SIM卡接口电路中如图3-4所示，图3-5为SIM卡接口电路局部图，其检测诺基亚N72手机的卡电源信号，用示波器在C2212处检测。检测时可测得有SIM卡和没有SIM卡时的不同信号，如图3-6所

24、示。检测点图3-5 诺基亚N72手机SIM卡接口电路局部图图3-6 诺基亚N72 SIM卡卡电压信号波形图第四章 诺基亚N72存储卡接口电路的分析与检测4.1存储卡的认识目前，手机中使用的多媒体卡主要有MMC卡、RS-MMC卡、MMC Micro卡、SD卡、 miniSD卡、T-Flash卡、 SONY记忆棒、 CF卡等。下面以诺基亚N72手机的SD卡电路为例进行介绍。诺基亚N72手机MMC卡卡座实物图如图4-1所示。图4-1诺基亚N72手机MMC卡卡座实物图诺基亚N72拥有20MB内存，此外提供了对1.8伏低电压RS-MMC卡的热拔插支持，当存储卡插槽打开时系统会提示用户移动RS-MMC卡，

25、同时将强行关闭所有应用程序以防数据丢失。购机的标准配置中，N72将附送一张支持双电压的128MB RS-MMC卡。4.2存储卡接口电路分析主内核是OMAP，是由ARM926（简称Arm9）构架的MPU，TMS320c55的DSP，DMA和OMAP的外围电路组成的。其中OMAP是一款面向多操作系统的高性能低功耗处理器。其中X5200为MMC卡连接芯片，处理MMC卡的信号传输。图4-2 诺基亚N72手机MMC卡电路原理图如图4-2所示，为诺基亚N72手机存储卡接口电路MCC connector原理图。其中X5200芯片模块为存储卡，C2（MMCCMD）引脚为存储卡指令，连接到R5200 EMIF0

26、4-MMC02F2 处，接R1电阻后分两条线路，一个连接R10后接到VSIM2处，输出1.8V电压；另一条线路连接到OMAP 的Y8（mmc2_cmd）引脚处；C3（GND）引脚为接地；C4（MMCV）引脚为存储卡电源，与R5200 EMIF04-MMC02F2 中的R4一起连接到VSIM2处，提供1.8V的电源；C5（MMCCLK）引脚为存储卡时钟，连接到R5200 EMIF04-MMC02F2 与R2连接后送往OMAP的Y10(mmc2_clk)引脚处；C6（GND）引脚为接地；C7（MMCDA）引脚为存储卡数据，连接到R5200 EMIF04-MMC02F2 处，接R3电阻后分两条线路，

27、一条连接R20与VSIM2处，另一条与OMAP的W8（mmc2_dato）引脚相连接。另外，X5200中8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19引脚均为接地。S5200中1、4引脚接地，2、3引脚连接到OMAP。其中OMAP的W8(mmc2_dat0)为存储卡数据0 V8(mmc2_dat1)存储卡数据1；W15(mmc2_dat2)为存储卡数据2；R10(mmc2_dat3)为存储卡数据3；Y10(mmc2_clk)存储卡时钟；Y8(mmc2_cmd)为存储卡指令；V9(mmc2_cmddir)存储卡直接指令；V5(mmc2_datdir)存储卡直接数据；W19(m

28、mc2_datdir1)存储卡直接数据1；R18(mmc2_clkin)为存储卡时钟输入；AA20(gpio_41)存储卡使能；P10(mcbsp2_din)存储卡开关。4.3存储卡接口电路的检测诺基亚N72手机存储卡接口电路中如图4-2所示，图4-3为诺基亚N72手机存储卡接口电路局部图，其检测诺基亚N72手机的卡时钟信号，用示波器在J5200处检测。检测时可测得存储卡时钟的信号，如图4-5所示。检测点图4-3诺基亚N72手机存储卡接口电路局部图检测点图4-4 诺基亚N72手机存储卡接口电路局部图扩大显示图4-5 诺基亚N72手机MMC卡卡时钟信号波形图图4-6 MMC卡引脚功能说明结束语大

29、学的生活接近了尾声，我的人生又将开始了一段新的旅程。在我认为，“人不增值则会贬值”，这句话一直激励着我，使我在生活上、学习上有了更高的要求和兴趣。有时，不必过于在乎最终的结果，可贵的是过程中的收获。毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想借此机会感谢三年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。在这大学期间，我还有一个非常宝贵的人源财富，那就是我加入的电子协会，她使我成长了很多。大学生活即将匆匆忙忙地过去，但我却能无悔地说：“我曾经来过。”大学三年，但它给我的影响却不能用时间来衡量，这三年以来，经历过的所有事，所有人，都将是我以后生活回味的一

30、部分，是我为人处事的指南针。就要离开学校，走上工作的岗位了，这是我人生历程的又一个起点，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路走好，未来总会是绚烂缤纷。附录一 手机电路中常用的英文缩写BCCH控制信道CCONT电源模块CHARGE充电CLK时钟(信号)CLONE复制CODEC编解码器CP时钟脉冲；鉴相器输出端CS片选；集成电路启动DC IN外接直流电源输入DCS数字式移动通信系统；GSM系统1800MHz频段DE MOD解调器DIPLEXER双工滤波器；合路器DIR COUP定向耦合器FLASH决速或闪存G CLK电源模块送入CPU的定时时钟(频率为32.768kHz) IINSERT CARD插入卡KI加密密钥；键入LAI区域识别码MCLK主时钟(频率有13MHz、26MHz及19.5MHz)MS移动台；手机NC未连接；空脚NEGA VOLT负压PCM脉冲编码调制PCS GSM系统1900MHz频段PD鉴相器PIN个人身份，识别码