CN219145624U - 一种sim卡测试设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例涉及一种SIM卡测试设备，包括：通信嗅探信号自适应接入电路和嗅探信号分析模块；第一电平转换芯片的第一电平接入端与第二电平转换芯片的第二电平接入端相连接，并接嗅探信号分析模块的MCU的工作电压；第一电平转换芯片的第二电平接入端与第二电平转换芯片的第一电平接入端相连接，并接SIM卡的工作电压；SIM卡通过通信信号线与通信设备连接；电压比较控制输出电路中，比较电路的第一输入端接SIM卡的工作电压，第二输入端接MCU的工作电压，输出端接反相电路的输入端并接第一电平转换芯片的使能端；反相电路的输出端接第二电平转换芯片的使能端；SIM卡通过通信嗅探信号自适应接入电路接入嗅探信号分析模块。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种SIM卡测试设备。
背景技术
用户身份识别SIM(Subscriber Identity Module)卡，是用于安全存储国际移动用户识别码(IMSI)、密钥的集成电路，其功能是用于在移动通信中表征、鉴定用户身份，通过SIM卡还可完成与系统的连接和信息交换，移动电话只有装上SIM卡才能使用。
全球用户识别卡或通用用户身份识别模块即USIM(Universal SubscriberIdentity Module)card，为第三代SIM卡，用于全球移动通信系统(GSM)、宽带码分多址(WCDMA)、时分同步码分多址(TD-SCDMA)网络中。USIM卡除GSM的基本功能外，在诸多方面做了升级，如支持多应用，安全性升级(双向认证)、接口速率大幅提升、存储空间更大。
手机和其他通信设备登录运营商的4G/5G无线网络时，需要通过USIM卡内的密钥和加密算法进行认证，手机与USIM卡之间通过一组数据线连接，通信方式遵从ISO7816规范。
在测试新的USIM卡或者测试新的通信模块时，或者分析通信模块故障时，需要获取通信模块和USIM卡之间的通信内容并进行分析。这就需要一个USIM卡通信嗅探设备来监听两者之间的通信内容。
根据ISO7816规范，USIM卡可以支持三种不同的工作电压：5V，3.3V，1.8V。所以设备端的供电会根据USIM卡的工作情况，提供不同的工作电压。一般来说，为了降低设备功耗，模块优先选择低电压方式，模块先给USIM卡1.8V电压，如果无法检测到卡，再给3.3V电压，在切换的过程中，设备会先关闭工作电压，然后切换到3.3V，也就是电压要经历从1.8V到0V再到3.3V的过程。如果还无法检测到USIM卡，再切换到5V的工作电压。这就要求通信嗅探设备需要能够自动适应不同的工作电压。
如何实现不同的工作电压的自动适应，并能保证快速、稳定的接入实现，5是本实用新型重点探讨和解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用户识别SIM卡测试设备，采用了通信嗅探信号自适应接入电路来自适应SIM卡工作电压，来接入嗅探信号分析模块。0通过并联两个不同方向设置的电平转换芯片及使用一个电压比较器比较SIM卡工作电压和MCU电压，根据比较结果自适应控制两个电平转换芯片的使能引脚对两个电平转换芯片进行切换，保证在同一时间能够有一个正确电平转换方向的芯片在工作。
为此，本实用新型实施例提供了一种用户识别SIM卡测试设备，所述SIM5卡测试设备包括：通信嗅探信号自适应接入电路和嗅探信号分析模块；
所述通信嗅探信号自适应接入电路包括：第一电平转换芯片、第二电平转换芯片和电压比较控制输出电路；
所述第一电平转换芯片和第二电平转换芯片分别包括：第一电平接入端、第二电平接入端和使能端；所述第一电平转换芯片的第一电平接入端与所述0第二电平转换芯片的第二电平接入端相连接，并接至嗅探信号分析模块的微控制单元MCU的工作电压；所述第一电平转换芯片的第二电平接入端与所述第二电平转换芯片的第一电平接入端相连接，并接至SIM卡的工作电压；所述SIM卡通过通信信号线与通信设备连接；
所述电压比较控制输出电路包括比较电路和反相电路；所述比较电路的第5一输入端接SIM卡的工作电压，第二输入端接MCU的工作电压，输出端接所述反相电路的输入端并接第一电平转换芯片的使能端；所述反相电路的输出端接第二电平转换芯片的使能端；
所述SIM卡通过所述通信嗅探信号自适应接入电路接入到所述嗅探信号分析模块。
优选的，所述第一电平转换芯片和第二电平转换芯片具体为四路双向电平转换器。
进一步优选的，所述第一电平转换芯片和第二电平转换芯片具体为TXS0104四路双向电平转换器。
优选的，所述MCU的工作电压为3.3V。
优选的，所述SIM卡包括全球用户识别USIM卡。
优选的，所述第一电平转换芯片和第二电平转换芯片分别还包括第一侧信号接入端组、第二侧信号接入端组和接地端；
所述第一电平转换芯片的第一侧信号接入端组与所述第二电平转换芯片的第二侧信号接入端组对应连接，并连接所述MCU的复位信号、输入输出数据信号和时钟信号；所述第一电平转换芯片的第二侧信号接入端组与所述第二电平转换芯片的第一侧信号接入端组对应连接，并连接所述SIM卡的复位信号、输入输出数据信号和时钟信号。
优选的，所述比较电路包括：电压比较器；
所述电压比较器的同相输入端接SIM卡的工作电压，反相输入端接MCU的工作电压，输出端接所述反相电路的输入端并接第一电平转换芯片的使能端。
优选的，所述反相电路包括：NPN型三极管Q1；
所述NPN型三极管Q1的基极接所述比较电路的输出端；
所述NPN型三极管Q1的集电极接第二电平转换芯片的使能端，并且通过上拉电阻接MCU的工作电压；
所述NPN型三极管Q1的发射极接地。
本实用新型实施例提供的用户识别SIM卡测试设备，采用了通信嗅探信号自适应接入电路来自适应SIM卡工作电压，来接入嗅探信号分析模块。通过并联两个不同方向设置的电平转换芯片及使用一个电压比较器比较SIM卡工作电压和MCU电压，根据比较结果自适应控制两个电平转换芯片的使能引脚对两个电平转换芯片进行切换，保证在同一时间能够有一个正确电平转换方向的芯片在工作。由此实现了在SIM卡工作电压处于1.8V、3.3V或5V时候，电路都能够正常工作。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的SIM卡测试设备的应用方案结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的SIM卡测试设备的结构框图；
图3为本实用新型实施例提供的SIM卡测试设备中通信嗅探信号自适应接入电路的电路图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
本实用新型实施例提供了一种SIM卡测试设备，其应用方案结构示意图如图1所示。
SIM卡20通过通信信号线30与通信设备40连接，SIM卡测试设备10中采用了通信嗅探信号自适应接入电路1来自适应SIM卡20的工作电压，接入嗅探信号分析模块2。通信嗅探信号自适应接入电路1中包括并联的两个不同方向设置的第一电平转换芯片11和第二电平转换芯片12，及一个电压比较控制输出电路13，电压比较控制输出电路13中的比较电路14比较SIM卡工作电压和MCU工作电压，根据比较结果通过一个反相电路15的设置，就能够自适应地控制两个电平转换芯片11和12的使能引脚，从而对两个电平转换芯片11和12进行切换，保证在同一时间能够有一个正确电平转换方向的电平转换芯片在工作，因此能保证SIM卡接入到嗅探信号分析模块2。
以上说明了本实用新型提出的SIM卡测试设备的应用场景，以下结合图2所示的SIM卡测试设备的结构框图和图3所示的SIM卡测试设备中通信嗅探信号自适应接入电路的电路图，对本实用新型提出的SIM卡测试设备进行详细说明。
本实用新型的SIM卡测试设备如图2所示，包括：通信嗅探信号自适应接入电路1和嗅探信号分析模块2；
通信嗅探信号自适应接入电路1包括：第一电平转换芯片11、第二电平转换芯片12和电压比较控制输出电路13；
结合图3，第一电平转换芯片11和第二电平转换芯片12分别包括：第一电平接入端VCCA、第二电平接入端VCCB和使能端OE；第一电平转换芯片11的第一电平接入端VCCA与第二电平转换芯片12的第二电平接入端VCCB相连接，并接至嗅探信号分析模块2中微控制单元MCU的工作电压VCC_3.3V；第一电平转换芯片11的第二电平接入端VCCB与第二电平转换芯片12的第一电平接入端VCCA相连接，并接至SIM卡的工作电压USIM_VCC；
电压比较控制输出电路13包括比较电路14和反相电路15；比较电路14的第一输入端(U3的引脚4)接SIM卡的工作电压USIM_VCC，第二输入端(U3的引脚3)接MCU的工作电压USIM_VCC，输出端(U3的引脚1)接反相电路15的输入端并接第一电平转换芯片11的使能端OE；反相电路15的输出端接第二电平转换芯片12的使能端OE；
SIM卡通过通信嗅探信号自适应接入电路1接入到嗅探信号分析模块2。
在本实施例中，第一电平转换芯片11和第二电平转换芯片12分别还包括第一侧信号接入端组A1-A4、第二侧信号接入端组B1-B4和接地端GND；
第一电平转换芯片11的第一侧信号接入端组A1-A4与第二电平转换芯片12的第二侧信号接入端组B1-B4对应连接，并连接所述MCU的复位信号MCU_RESET、输入输出数据信号MCU_IO和时钟信号MCU_CLK；第一电平转换芯片11的第二侧信号接入端组B1-B4与第二电平转换芯片12的第一侧信号接入端组A1-A4对应连接，并连接SIM卡的复位信号USIM_RESET、输入输出数据信号USIM_IO和时钟信号USIM_CLK。
在具体电路实现中，第一电平转换芯片11为图3中的U1、第二电平转换芯片12为图3中的U2，它们具体为四路双向电平转换器，优选采用TXS0104四路双向电平转换器。其使用两个独立的供电VCCA和VCCB。电压较低的电平信号接入A端口，支持1.65V-3.6V电压，其对应VCCA；电压较高的电平信号接入B端口，支持2.3V-5.5V电压，其对应VCCB。当OE脚拉低时，TXS0104四路双向电平转换器进入低功耗模式，所用IO脚进入高阻状态。
比较电路14采用电压比较器U3；同相输入端4接SIM卡的工作电压USIM_VCC，反相输入端3接MCU的工作电压VCC_3.3V，输出端1接反相电路的输入端并接第一电平转换芯片11的使能端OE。
反相电路15具体采用NPN型三极管Q1来实现。NPN型三极管Q1的基极接比较电路14的输出端；集电极接第二电平转换芯片12的使能端OE，并且通过上拉电阻R3接MCU的工作电压VCC_3.3V；发射极接地。
因此，根据图3所示。图中SIM卡的工作电压USIM_VCC,时钟信号USIM_CLK,输入输出数据信号USIM_IO、复位信号USIM_RESET和地线均接在USIM和通信设备的通信信号线上，MCU的复位信号MCU_RESET、输入输出数据信号MCU_IO和时钟信号MCU_CLK均接到嗅探信号分析模块，其中MCU_CLK用于测量通信过程的时钟频率，MCU_IO用于获取传输数据，MCU_RESET用于获取设备重置USIM的信号。
当通信信号线上面的USIM_VCC电压大于等于VCC_3.3V时，电压比较器U3输出高电平，第一电平转换芯片U1的OE引脚是高电平，U1正常工作。此时三极管Q1导通，第二电平转换芯片U2的OE引脚的电压被拉低至低电平，U2不工作，U2的B1、A1、B2、A2、B3、A3引脚都是高阻状态。此时电路通过U1实现自适应接入。
当通信信号线上面的USIM_VCC电压小于VCC_3.3V时，电压比较器U3输出低电平，第一电平转换芯片U1的OE引脚是低电平，U1不工作，U1的B1、A1、B2、A2、B3、A3引脚都是高阻状态。此时三极管Q1截止，第二电平转换芯片U2的OE引脚为高电平，U2正常工作。此时电路通过U1实现自适应接入。
因此，无论在USIM_VCC处于1.8V、3.3V或5V的时候，通过并联的两个不同方向设置的电平转换芯片U1和U2及使用一个电压比较控制输出电路进行SIM卡工作电压和MCU电压的比较及输出控制，都能够根据比较结果自适应控制两个电平转换芯片的使能引脚对两个电平转换芯片进行切换，保证在同一时间能够有一个正确电平转换方向的芯片在工作。由此实现USIM卡通信嗅探设备在不同USIM_VCC电压下的完整接入。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种SIM卡测试设备，其特征在于，所述SIM卡测试设备包括：通信嗅探信号自适应接入电路和嗅探信号分析模块；
所述通信嗅探信号自适应接入电路包括：第一电平转换芯片、第二电平转换芯片和电压比较控制输出电路；
所述第一电平转换芯片和第二电平转换芯片分别包括：第一电平接入端、第二电平接入端和使能端；所述第一电平转换芯片的第一电平接入端与所述第二电平转换芯片的第二电平接入端相连接，并接至嗅探信号分析模块的微控制单元MCU的工作电压；所述第一电平转换芯片的第二电平接入端与所述第二电平转换芯片的第一电平接入端相连接，并接至SIM卡的工作电压；所述SIM卡通过通信信号线与通信设备连接；
所述电压比较控制输出电路包括比较电路和反相电路；所述比较电路的第一输入端接SIM卡的工作电压，第二输入端接MCU的工作电压，输出端接所述反相电路的输入端并接第一电平转换芯片的使能端；所述反相电路的输出端接第二电平转换芯片的使能端；
所述SIM卡通过所述通信嗅探信号自适应接入电路接入到所述嗅探信号分析模块。
2.根据权利要求1所述的SIM卡测试设备，其特征在于，所述第一电平转换芯片和第二电平转换芯片具体为四路双向电平转换器。
3.根据权利要求2所述的SIM卡测试设备，其特征在于，所述第一电平转换芯片和第二电平转换芯片具体为TXS0104四路双向电平转换器。
4.根据权利要求1所述的SIM卡测试设备，其特征在于，所述MCU的工作电压为3.3V。
5.根据权利要求1所述的SIM卡测试设备，其特征在于，所述SIM卡包括全球用户识别USIM卡。
6.根据权利要求1所述的SIM卡测试设备，其特征在于，所述第一电平转换芯片和第二电平转换芯片分别还包括第一侧信号接入端组、第二侧信号接入端组和接地端；
所述第一电平转换芯片的第一侧信号接入端组与所述第二电平转换芯片的第二侧信号接入端组对应连接，并连接所述MCU的复位信号、输入输出数据信号和时钟信号；所述第一电平转换芯片的第二侧信号接入端组与所述第二电平转换芯片的第一侧信号接入端组对应连接，并连接所述SIM卡的复位信号、输入输出数据信号和时钟信号。
7.根据权利要求1所述的SIM卡测试设备，其特征在于，所述比较电路包括：电压比较器；
所述电压比较器的同相输入端接SIM卡的工作电压，反相输入端接MCU的工作电压，输出端接所述反相电路的输入端并接第一电平转换芯片的使能端。
8.根据权利要求1所述的SIM卡测试设备，其特征在于，所述反相电路包括：NPN型三极管Q1；
所述NPN型三极管Q1的基极接所述比较电路的输出端；
所述NPN型三极管Q1的集电极接第二电平转换芯片的使能端，并且通过上拉电阻接MCU的工作电压；
所述NPN型三极管Q1的发射极接地。
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