无线通信模块的双卡单待

说到双卡双待手机大家都应该比较熟悉了，现在市面上的一些智能手机也基本上配置双卡双待功能，就连肾机iphone在第十代都出了这个功能。但是呢，我们今天不讲手机，也不讲双卡双待，讲一下咱们现在比较火的无线通信模块。现在市面上的无线通信模组基本上都是做单待，极少数的模块能够支持双待。说了这么多，接下来咱们说一下双卡双待和双卡单待的区别。

1．基本概念

双卡双待
顾名思义，双卡就是可以同时插入两张卡，双待就是两张卡可以同时接受来电，也可以同时用两张卡上网；
双卡双待是指一部手机，可以同时装下两张SIM卡，并且这两张卡均处于待机状态。常见的双卡双待，一般指同一种网络制式的双卡双待，比如，GSM网络双卡双待，CDMA网络双卡双待，PHS网络双卡双待；市场上常见的GSM双卡双待，目前CDMA和PHS制式的双卡双待手机比较少，甚至几乎没有。 双卡单待
同样，双卡单待，就是可以同时插入两张SIM卡，但是只有一张SIM卡处于待机状态，待机的的卡可以接收来电，另一张卡处于关机状态；
现在市面上大多数模组都是只支持双卡单待功能的，能够支持双卡双待的通信模块非常少，所以咱们今天主要讲一下通信模块的双卡单待形式。通信模块做双卡单待主要考虑到以下两点因素：
1）做双卡单待可以解决一张卡出现信号不佳的情况，如果SIM1信号不好，那么就切换到SIM2。
2）在运营商没有实行全网通的时候，那时候的卡基本上都是支持单制式的，所以即使模块支持多模，SIM卡也要进行锁制式，那么一张卡的网络连接范围就变的局限。

2．双卡单待设计方案

双卡单待的设计方案如下图2-1所示，做双卡单待分为两种情况，一组和两组USIM接口；一组USIM接口时，做双卡切换就要涉及到外围电路的设计，通过外部开关来控制SIM卡的切换；二组USIM接口时，主要是用软件进行切换。

图2-1 不同数量USIM接口单卡双卡参考设计
2.1 硬件设计
我们先看一下模块的管脚图，如下图2-2所示，在管脚图上我己经标注出了两组USIM接口的位置，接下来我们解释一下不同管脚的意思。
图2-2 模块管脚图
我们主要说一下USIM的检测管脚，USIM卡检测电路设计取决于USIM卡座的结构，其工作原理是：USIM卡插入前与插入后，检测脚的电平发生了翻转。图2-3参考设计电路是假设USIM卡插入前，USIM_DET悬空，USIM卡插入后，USIM_DET脚接地，此时低电平表示检测到USIM卡，高电平则表示未检测到。

我们先看一下单卡槽USIM卡接口参考设计，在USIM_DATA，USIM_RESET，USIM_CLK，USIM_DET引脚上串联一个不大于20Ω的电阻，可以有效地改善ESD性能，如图2-3所示。

如图2-3 USIM卡接口参考设计
2.1.1 一组USIM接口双卡设计
一组USIM接口做双卡设计，主要是通过外部电路进行切换，如图2-4所示，当SIN_VCC，SIM_RST，SIM_CLK，SIM_DATA从USIM接出，然后通过开关进行切换，确定是接到SIM2还是SIM3，SIM1和SIM2分别是外接的两个卡槽，外部电路用跳线冒进行切换，这样就可以实现双卡单待了，其实一组USIM接口远不止做双卡单待，只要有需要，还可以做三卡单待，甚至多卡单待等等。

图2-4 一组USIM接口做双卡单待原理图
2.1.2 两组USIM接口双卡设计
两组USIM接口进行双卡设计，其实和一组USIM接口设计单卡的设计原理是一样的，分别引出两组USIM管脚，按照单卡USIM卡接口的参考设计，接出两个卡槽，具体的管脚以及USIM接口方式请参照图2-2和图2-3。

图2-5 N720开发板
2.2 切换控制
2.2.1 一组USIM接口双卡切换方式（硬件切换）
因为模块管脚里面没有可以做卡槽切换的管脚，所以一组USIM接口只能做外部电路切换，把USIM_VCC，USIM_RST，USIM_CLK，USIM_DATA这四个脚通过外部电路用跳线帽进行开关切换。当然用外部切换，模块每一次都是要重新启动的。
2.2.2 两组USIM接口双卡切换方式（软件切换）
两组USIM接口做双卡设计，每一组USIM接口包含的管脚有USIM_VCC，USIM_RST，USIM_CLK，USIM_DATA，USIM_DET还有地，一共是6个管脚。因为模块内部烧录的固件支持不同USIM接口的切换，也就是从USIM1切换到USIM2，通过图2-2可以看出来。所以两组USIM接口做双卡设计，主要是通过软件来进行切换。
控制切换主要是通过AT指令进行，AT+SIMCROSS进行切换，AT+CPIN进行读卡识别，AT+SIMCROSS涉及两个参数，参数2是可以缺省的，具体的流程参见下表。
AT+SIMCROSS=<sim_id>[,<enable_store_setting>]
<sim_id>：SIM 卡标识
1：SIM 卡 1
2：SIM 卡 2
< enable_store_setting >：掉电保存设置
0：掉电不保存设置 1：掉电保存设置

3．功能调试

3.1 一组USIM卡双卡单待功能调试
硬件切换
由于没有我手上没有对应的开发板，所以我用了一个有相同功能的开发板进行演示，如图3-1，把USIM_VCC，USIM_RST，USIM_CLK，USIM_DATA这四个脚通过外部电路用跳线帽进行开关切换，从1切换到2，SIM1可用；从2切换到1，SIM2可用。
切换SIM卡槽，然后重启模块，模块重新上电SIM卡槽则可以开始工作。

图3-1 一组USIM接口双卡单待硬件切换图
软件调试
1）在SIM1卡槽中插上SIM卡，在SIM2卡槽中不插SIM卡，先把开关打到图3-1中2的位置，开关所在位置为SIM1卡槽可用；
2）然后切换开关到图3-1中1的位置，开关所在位置为SMI2卡槽可用，但是SIM2卡槽没有插入SIM卡
调试结果如图3-2所示，首先查询SIM1卡槽内SIM卡的状态，返回READY，然后用跳线冒进行开关切换后，通过AT指令进行模块重启，最后查询SIM2卡槽内SIM卡的状态，由于SIM2卡槽没有插入SIM卡，所以查询SIM卡的状态会返回ERROR。

图3-2 串口调试图1
按照同样的操作，还可以尝试以下两种不同的情况进行调试，这里我不做详细的演示。
1）在SIM2卡槽内插上SIM卡，SIM1卡槽内不插卡；
2）两个卡槽内分别插入SIM卡；
两组USIM接口双卡单待功能调试
两组USIM接口做双卡单待，所以我们一般不考虑在硬件上做切换，这样会降低效率；对于这种情况，实际上也是现在无线模块最常见的设计方式。
调试结果如图3-3所示，我同时在SIM1卡槽和SIM2卡槽分别插入SIM卡，然后通过指令进行卡槽1和2的切换。因为两个卡槽内都是装的可用的SIM卡，所以查询SIM卡的状态都是READY的状态。
按照同样的操作，也可以尝试以下两种不同的情况进行调试，这里我不做详细的演示。
1）在SIM1卡槽内插上SIM卡，SIM2卡槽内不插卡；
2）在SIM2卡槽内插上SIM卡，SIM1卡槽内不插卡；
图3-3 串口调试图2
当然，如果我们是用开发板进行测试，同时也可以观察开发板上的信号灯，对模块发出AT+SIMCROSS指令后，串口工具返回OK，观察信号灯，会发现信号灯闪了一下，估计3至4s左右，那是因为模块正在重新驻网，驻网完成后，信号灯会一直亮。