双SIM卡控制芯片电路测试方法研究

南通大学 专用集成电路设计重点实验室 许林祥

在高速发展的信息时代，手机成为了人们工作、生活中不可或缺的一部分，而如今的双卡双模手机更是符合时代的需求，人们可以通过双SIM 卡实现本地一号，外地一号，生活一号，工作一号等诸多便捷，并且节省了大量的金钱一个产品是否合格，是否可以实现功能，是否能够投入大规模的生产中去，都是由测试阶段来保证的。电路测试的主要目的是保证器件能完全实现设计规格书所规定的功能及性能指标，并且最大可能的降低量产测试成本。如何设计合理的测试方法和测试方案，更好地对双SIM卡控制电路的测试，是本文所亟待解决的问题。本文，笔者研究了双SIM卡控制芯片MT6302的功能结构，设计了相应的测试电路和测试程序，并通过了最终的测试验证。

一、M6302双SIM 控制芯片电路分析

1.控制芯片管脚分布及其功能。MT6302是一个双SIM卡控制电路，根据时钟信号判断各卡之间的电压关系选择SIM卡1或者SIM 卡2。芯片是可以通过基带控制器SPI 接口控制及通信，对每张卡的电源电压进行独立控制和管理，并且对每张卡可以通过高低电平进行独立的时钟停止模式来控制芯片的20个管脚。

MT6302 采用3 mm×3 mmQFN 封装。工作温度范围从-20 ℃到85 ℃。由相关资料可知双SIM卡控制芯片一共有20个管脚。1 号管脚VSIM2：主要给SIM 卡2 提供电源。2 号管脚VIO：为芯片内部数据逻辑数字IO口提供电源。3号管脚VBAT：为芯片的供电管脚，在实际使用中由电池来提供电压输入。4号管脚VSIM1：提供SIM 卡1 的电源。5 号管脚SCLK1：给SIM 卡1提供时钟信号，这种信号是可以输出带电平位移的时钟信号。6号管脚SRST1：可以输出带电平位移的SIM 卡1 的复位信号。7号管脚SIO1：可以双向输入输出数据带电平位移的SIM卡1双向端口。8 号管脚SIMIO：不带电平位移的双向数据输入输出口。9 号管脚SIMRST：不带电平位移的SIM 卡复位输入。10 号管脚SIMCLK：不带电平位移的SIM 卡时钟输入。12 号管脚SYSRSTB：可以系统复位，而且这个管脚是在低电平有效。13号管脚SPICS：串行总线选择信号。14 号管脚SPICK：串行总线时钟信号。15 号管脚SPIDATA：串行总线时钟信号。17 号管脚VREF：参考电压输出端。18号管脚SIO2：带电平位移的SIM卡2双向数据输入输出口。19号管脚SRST2：带电平位移的SIM卡2复位信号输出。20号管脚SCLK2：带电平位移的SIM卡2复位信号输出。

2.控制芯片电路结构。由图1可以得知整个芯片分为信号处理模块，模拟模块，SPL接口。信号处理模块的主要功能是处理基带控制器发出的关于SCLK和SRST的命令。当该模块接收到通过SPI发送来的命令，它将进行相应的信号处理，然后输出控制信号控制模拟模块。模拟模块包括SIM LDO、电平位移和BGR，该模块接受通过SPI发送过来的命令并提供合适的SIM卡电压。SIM LDO 是一个能输出1.8 V 或3 V，最大输出20 mA 电流的调压器。

图1 芯片内部模块

3.控制芯片相关寄存器定义。寄存器地0000H的寄存器是复位控制寄存器，该寄存器可控制电路进行复位。复位控制寄存器有4个控制位；寄存器地址为0001H的寄存器是时钟控制寄存器，该寄存器可控制电路时钟，时钟控制寄存器有4个控制位；寄存器地址为0002H的寄存器是数据控制寄存器，该寄存器可以控制数据；寄存器地址为0003H的寄存器是VCC控制寄存器。

二、MT630双SIM 控制芯片电路测试

1.控制芯片测试项设计。根据M6302 双SIM 控制芯片电路分析，笔者设计了接触测试、电路关断电流测试以及电路的功能测试。其具体测试项如下。

（1）CON（接触测试）。检查承载电路的插座和测试仪的DUT 板之间的焊接是否存在开路或短路，保证以下各项目测试的顺利进行；同时，检查芯片输入输出脚的保护管情况。测试方法是芯片电源脚VBAT 和VIO 置0.0 V，对每个管脚加入-100 A电流，测试每个管脚的输出电压。接着芯片电源脚VBAT和VIO置4.2 V，对下列管脚加入+100 A 电流，测试这些管脚的输出电压：VSIM1、VSIM2、VREF、SRST1、SRST2、SCLK1、SCLK2、SIO1、SIO2。

（2）Ishut（VBAT关断电流测试）。检查电路在关断时关断电流是否符合规范。测试方法是使VIO＝0，VBAT＝4.2 V，SIMCLK、SIMRST、SPICK、SPICS 加低电平，SPIDATA 悬空（会被内部电阻上拉），测试上电复位后电路的电源电流。（即上电先置SYSRSTB为低电平，然后置SYSRSTB为高电平，测试电源电流）测试过程中注意典型值0.1 μA，最大值1 μA。

（3）FUNCTION（功能测试）。主要是检测测试电路的逻辑功能是否正确。测试过程和方法是VIO＝2.8 V，分别在电源电压为2.7 V和4.2 V时输入测试码（funtst.vec），测试电路功能。考虑到覆盖电路的工作电压范围，在最高和最低工作电压对电路进行功能测试，电路输出的逻辑电平为1.8 V。

2.MT6302双SIM控制芯片测试电路设计如图2所示。

图2 测试电路

整个连接测试图如图2所示左边的引脚为输入，右边管脚为输出。在进行功能测试时，输出信号的幅值只能是1.8 V或3 V，功能测试要覆盖的电压范围是2.7 V～4.2 V（即锂电池的电压范围），由于电路采用3 V 的工艺，不能在高于4.2 V 的电压下测试。电源电压VBAT和VIO也被当做输入口处理。SIMIO、SIO1和SIO2 是双向IO 口。在功能测试过程中，为了方便测试，把SIMIO当做输入端口，而把SIO1和SIO2当做输出口。

功能测试、VSIM 测试和输入输出测试不分先后，也可以连起来连续测试，测试中主要应该把VEC文件连接起来，但是要在各个时间点停下来，而且每一个VEC文件开始SYSRSTB信号都会被置低，成为复位电路状态。

根据电路设计要求，测试矢量时间取为1us，SPICK为1us，3个电容设置分别是针对电压抖动所进行滤波稳压。

3.测试矢量的设计。

（1）SIM卡1为对象进行测试设计。当SIM卡1单独工作时，根据VCC 控制寄存器定义，需先要激活SIM 卡1，所以设计以下步骤。

首先，地址位为0003H，数据位为04即00100可以得知此时第2位为1，SIM卡1开始工作电源电压为1.8V，此时设定地址为0000H，数据位为0001，此时可以分析得到复位控制寄存器工作，SIM 卡的RST 管脚信号由RSTVSL 的值控制，RSTVSL 强制SIM 卡1 复位引脚为0。更改数据位为0101，可以分析得到SIM卡1复位引脚为1。最后数据位为0000时SIM卡1的复位引脚和MT6302芯片的复位引脚相同。

接着，继续设定地址位为0001H，此时时钟控制寄存器工作，当数据位为0111时，分析得到SIM卡1时钟引脚信号为高电平。当数据位为0010时，此时2、0位为00，此时强制SIM卡1时钟引脚为低电平。当数据位为0011 时，此时2、0 位为01，此时SIM卡1的时钟引脚信号和SIMCLK相同。

最后，当地址位为0002H 时，数据控制寄存器工作，此时数据位为0001，此时DATA_L 为正常工作，SIM 卡1 的DATA 管脚和MT6302的输入输出管脚SIMDATA联通。如果这两个管脚没有驱动信号，这两个管脚将被驱动到高电平。接着数据位为0000，此时DATA_L正常工作，SIM卡的DATA管脚和MT6302的输入输出管脚SIMDATA隔离。如果这两个管脚没有驱动信号，这两个管脚将被驱动到高电平。然后数据位为0101，此时强制SIM卡1引脚为高电平。

（2）SIM卡2为对象进行测试设计。根据VCC控制寄存器来激活SIM卡2，所以设计以下测试步骤。

首先，地址位设计为0003H，数据位设计为00001000。此时打开SIM卡2的电源，电压为1.8V。接着地址位为0000H是复位控制寄存器工作，数据位此时为0010，此时SIM卡2的复位引脚信号为0，接着数据位为1010，此时分析得知强制SIM 卡2 的复位信号为1，最后数据位为0000 时，此时SIM 卡2 的复位信号与MT6302芯片复位信号相同。

接着，设计地址位为0001H 时，数据位为1011，此时分析得知强迫SIM卡2的时钟信号为高电平，其次数据位为0001时，3、1两位为00，此时强迫SIM卡2的时钟为低电平。最后数据位为0011，此时3、1两位为01，此时SIM卡2的时钟与MT6302的时钟相同。

最后，当地址位为0002H 时，数据控制寄存器工作，数据位为0010 时，此时SIM卡2 的DATA 管脚和MT6302 的输入输出管脚SIMDATA 联通。数据位为0000 时，此时强制SIM 卡2 的DATA引脚为1。

4.最终测试结果。在本次测试中，使用了3196D 测试系统。该款系统主要用于开发、运行和管理测试程序，并且可以在测试集成电路器件时对结果进行存储、分析和显示。3196D 测试系统运用的软件是TESTSHELL，此软件可以控制3196D 测试系统的操作，并且可以调用图形编辑器。

通过3196D测试系统对MT6302双SIM控制芯片测试，系统中可以看到各个项目测试所得到的数据，经分析可以看出全部设计的测试过程是正确的。结果如图3所示。

图3 测试最终结果

三、结论

本文，笔者选择了双SIM卡控制芯片电路作为研究的对象，通过对各种测试技术与测试方法的研究，设计了一个MT6302芯片测试电路，并运用TestShell测试系统软件针对MT6302芯片电路的工作特点来开发测试程序，实现对双SIM 卡控制芯片电路的测试，以达到验证系统的目的。

虽然完成了整个双SIM 卡控制芯片电路测试的研究，但并未对所有寄存器进行深入研究和详细测试分析，在测试项目的选择上也只是针对芯片的主要项目进行了相应的测试，仍存在需改进和细化之处。该研究与设计方法对其他各类双SIM卡控制芯片的测试也具有一定的借鉴意义。