雙SIM卡控制芯片電路測試方法研究

南通大學(xué) 專用集成電路設(shè)計重點實驗室 許林祥

在高速發(fā)展的信息時代，手機成為了人們工作、生活中不可或缺的一部分，而如今的雙卡雙模手機更是符合時代的需求，人們可以通過雙SIM 卡實現(xiàn)本地一號，外地一號，生活一號，工作一號等諸多便捷，并且節(jié)省了大量的金錢一個產(chǎn)品是否合格，是否可以實現(xiàn)功能，是否能夠投入大規(guī)模的生產(chǎn)中去，都是由測試階段來保證的。電路測試的主要目的是保證器件能完全實現(xiàn)設(shè)計規(guī)格書所規(guī)定的功能及性能指標，并且最大可能的降低量產(chǎn)測試成本。如何設(shè)計合理的測試方法和測試方案，更好地對雙SIM卡控制電路的測試，是本文所亟待解決的問題。本文，筆者研究了雙SIM卡控制芯片MT6302的功能結(jié)構(gòu)，設(shè)計了相應(yīng)的測試電路和測試程序，并通過了最終的測試驗證。

一、M6302雙SIM 控制芯片電路分析

1.控制芯片管腳分布及其功能。MT6302是一個雙SIM卡控制電路，根據(jù)時鐘信號判斷各卡之間的電壓關(guān)系選擇SIM卡1或者SIM 卡2。芯片是可以通過基帶控制器SPI 接口控制及通信，對每張卡的電源電壓進行獨立控制和管理，并且對每張卡可以通過高低電平進行獨立的時鐘停止模式來控制芯片的20個管腳。

MT6302 采用3 mm×3 mmQFN 封裝。工作溫度范圍從-20 ℃到85 ℃。由相關(guān)資料可知雙SIM卡控制芯片一共有20個管腳。1 號管腳VSIM2：主要給SIM 卡2 提供電源。2 號管腳VIO：為芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)邏輯數(shù)字IO口提供電源。3號管腳VBAT：為芯片的供電管腳，在實際使用中由電池來提供電壓輸入。4號管腳VSIM1：提供SIM 卡1 的電源。5 號管腳SCLK1：給SIM 卡1提供時鐘信號，這種信號是可以輸出帶電平位移的時鐘信號。6號管腳SRST1：可以輸出帶電平位移的SIM 卡1 的復(fù)位信號。7號管腳SIO1：可以雙向輸入輸出數(shù)據(jù)帶電平位移的SIM卡1雙向端口。8 號管腳SIMIO：不帶電平位移的雙向數(shù)據(jù)輸入輸出口。9 號管腳SIMRST：不帶電平位移的SIM 卡復(fù)位輸入。10 號管腳SIMCLK：不帶電平位移的SIM 卡時鐘輸入。12 號管腳SYSRSTB：可以系統(tǒng)復(fù)位，而且這個管腳是在低電平有效。13號管腳SPICS：串行總線選擇信號。14 號管腳SPICK：串行總線時鐘信號。15 號管腳SPIDATA：串行總線時鐘信號。17 號管腳VREF：參考電壓輸出端。18號管腳SIO2：帶電平位移的SIM卡2雙向數(shù)據(jù)輸入輸出口。19號管腳SRST2：帶電平位移的SIM卡2復(fù)位信號輸出。20號管腳SCLK2：帶電平位移的SIM卡2復(fù)位信號輸出。

2.控制芯片電路結(jié)構(gòu)。由圖1可以得知整個芯片分為信號處理模塊，模擬模塊，SPL接口。信號處理模塊的主要功能是處理基帶控制器發(fā)出的關(guān)于SCLK和SRST的命令。當該模塊接收到通過SPI發(fā)送來的命令，它將進行相應(yīng)的信號處理，然后輸出控制信號控制模擬模塊。模擬模塊包括SIM LDO、電平位移和BGR，該模塊接受通過SPI發(fā)送過來的命令并提供合適的SIM卡電壓。SIM LDO 是一個能輸出1.8 V 或3 V，最大輸出20 mA 電流的調(diào)壓器。

圖1 芯片內(nèi)部模塊

3.控制芯片相關(guān)寄存器定義。寄存器地0000H的寄存器是復(fù)位控制寄存器，該寄存器可控制電路進行復(fù)位。復(fù)位控制寄存器有4個控制位；寄存器地址為0001H的寄存器是時鐘控制寄存器，該寄存器可控制電路時鐘，時鐘控制寄存器有4個控制位；寄存器地址為0002H的寄存器是數(shù)據(jù)控制寄存器，該寄存器可以控制數(shù)據(jù)；寄存器地址為0003H的寄存器是VCC控制寄存器。

二、MT630雙SIM 控制芯片電路測試

1.控制芯片測試項設(shè)計。根據(jù)M6302 雙SIM 控制芯片電路分析，筆者設(shè)計了接觸測試、電路關(guān)斷電流測試以及電路的功能測試。其具體測試項如下。

（1）CON（接觸測試）。檢查承載電路的插座和測試儀的DUT 板之間的焊接是否存在開路或短路，保證以下各項目測試的順利進行；同時，檢查芯片輸入輸出腳的保護管情況。測試方法是芯片電源腳VBAT 和VIO 置0.0 V，對每個管腳加入-100 A電流，測試每個管腳的輸出電壓。接著芯片電源腳VBAT和VIO置4.2 V，對下列管腳加入+100 A 電流，測試這些管腳的輸出電壓：VSIM1、VSIM2、VREF、SRST1、SRST2、SCLK1、SCLK2、SIO1、SIO2。

（2）Ishut（VBAT關(guān)斷電流測試）。檢查電路在關(guān)斷時關(guān)斷電流是否符合規(guī)范。測試方法是使VIO＝0，VBAT＝4.2 V，SIMCLK、SIMRST、SPICK、SPICS 加低電平，SPIDATA 懸空（會被內(nèi)部電阻上拉），測試上電復(fù)位后電路的電源電流。（即上電先置SYSRSTB為低電平，然后置SYSRSTB為高電平，測試電源電流）測試過程中注意典型值0.1 μA，最大值1 μA。

（3）FUNCTION（功能測試）。主要是檢測測試電路的邏輯功能是否正確。測試過程和方法是VIO＝2.8 V，分別在電源電壓為2.7 V和4.2 V時輸入測試碼（funtst.vec），測試電路功能。考慮到覆蓋電路的工作電壓范圍，在最高和最低工作電壓對電路進行功能測試，電路輸出的邏輯電平為1.8 V。

2.MT6302雙SIM控制芯片測試電路設(shè)計如圖2所示。

圖2 測試電路

整個連接測試圖如圖2所示左邊的引腳為輸入，右邊管腳為輸出。在進行功能測試時，輸出信號的幅值只能是1.8 V或3 V，功能測試要覆蓋的電壓范圍是2.7 V～4.2 V（即鋰電池的電壓范圍），由于電路采用3 V 的工藝，不能在高于4.2 V 的電壓下測試。電源電壓VBAT和VIO也被當做輸入口處理。SIMIO、SIO1和SIO2 是雙向IO 口。在功能測試過程中，為了方便測試，把SIMIO當做輸入端口，而把SIO1和SIO2當做輸出口。

功能測試、VSIM 測試和輸入輸出測試不分先后，也可以連起來連續(xù)測試，測試中主要應(yīng)該把VEC文件連接起來，但是要在各個時間點停下來，而且每一個VEC文件開始SYSRSTB信號都會被置低，成為復(fù)位電路狀態(tài)。

根據(jù)電路設(shè)計要求，測試矢量時間取為1us，SPICK為1us，3個電容設(shè)置分別是針對電壓抖動所進行濾波穩(wěn)壓。

3.測試矢量的設(shè)計。

（1）SIM卡1為對象進行測試設(shè)計。當SIM卡1單獨工作時，根據(jù)VCC 控制寄存器定義，需先要激活SIM 卡1，所以設(shè)計以下步驟。

首先，地址位為0003H，數(shù)據(jù)位為04即00100可以得知此時第2位為1，SIM卡1開始工作電源電壓為1.8V，此時設(shè)定地址為0000H，數(shù)據(jù)位為0001，此時可以分析得到復(fù)位控制寄存器工作，SIM 卡的RST 管腳信號由RSTVSL 的值控制，RSTVSL 強制SIM 卡1 復(fù)位引腳為0。更改數(shù)據(jù)位為0101，可以分析得到SIM卡1復(fù)位引腳為1。最后數(shù)據(jù)位為0000時SIM卡1的復(fù)位引腳和MT6302芯片的復(fù)位引腳相同。

接著，繼續(xù)設(shè)定地址位為0001H，此時時鐘控制寄存器工作，當數(shù)據(jù)位為0111時，分析得到SIM卡1時鐘引腳信號為高電平。當數(shù)據(jù)位為0010時，此時2、0位為00，此時強制SIM卡1時鐘引腳為低電平。當數(shù)據(jù)位為0011 時，此時2、0 位為01，此時SIM卡1的時鐘引腳信號和SIMCLK相同。

最后，當?shù)刂肺粸?002H 時，數(shù)據(jù)控制寄存器工作，此時數(shù)據(jù)位為0001，此時DATA_L 為正常工作，SIM 卡1 的DATA 管腳和MT6302的輸入輸出管腳SIMDATA聯(lián)通。如果這兩個管腳沒有驅(qū)動信號，這兩個管腳將被驅(qū)動到高電平。接著數(shù)據(jù)位為0000，此時DATA_L正常工作，SIM卡的DATA管腳和MT6302的輸入輸出管腳SIMDATA隔離。如果這兩個管腳沒有驅(qū)動信號，這兩個管腳將被驅(qū)動到高電平。然后數(shù)據(jù)位為0101，此時強制SIM卡1引腳為高電平。

（2）SIM卡2為對象進行測試設(shè)計。根據(jù)VCC控制寄存器來激活SIM卡2，所以設(shè)計以下測試步驟。

首先，地址位設(shè)計為0003H，數(shù)據(jù)位設(shè)計為00001000。此時打開SIM卡2的電源，電壓為1.8V。接著地址位為0000H是復(fù)位控制寄存器工作，數(shù)據(jù)位此時為0010，此時SIM卡2的復(fù)位引腳信號為0，接著數(shù)據(jù)位為1010，此時分析得知強制SIM 卡2 的復(fù)位信號為1，最后數(shù)據(jù)位為0000 時，此時SIM 卡2 的復(fù)位信號與MT6302芯片復(fù)位信號相同。

接著，設(shè)計地址位為0001H 時，數(shù)據(jù)位為1011，此時分析得知強迫SIM卡2的時鐘信號為高電平，其次數(shù)據(jù)位為0001時，3、1兩位為00，此時強迫SIM卡2的時鐘為低電平。最后數(shù)據(jù)位為0011，此時3、1兩位為01，此時SIM卡2的時鐘與MT6302的時鐘相同。

最后，當?shù)刂肺粸?002H 時，數(shù)據(jù)控制寄存器工作，數(shù)據(jù)位為0010 時，此時SIM卡2 的DATA 管腳和MT6302 的輸入輸出管腳SIMDATA 聯(lián)通。數(shù)據(jù)位為0000 時，此時強制SIM 卡2 的DATA引腳為1。

4.最終測試結(jié)果。在本次測試中，使用了3196D 測試系統(tǒng)。該款系統(tǒng)主要用于開發(fā)、運行和管理測試程序，并且可以在測試集成電路器件時對結(jié)果進行存儲、分析和顯示。3196D 測試系統(tǒng)運用的軟件是TESTSHELL，此軟件可以控制3196D 測試系統(tǒng)的操作，并且可以調(diào)用圖形編輯器。

通過3196D測試系統(tǒng)對MT6302雙SIM控制芯片測試，系統(tǒng)中可以看到各個項目測試所得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)分析可以看出全部設(shè)計的測試過程是正確的。結(jié)果如圖3所示。

圖3 測試最終結(jié)果

三、結(jié)論

本文，筆者選擇了雙SIM卡控制芯片電路作為研究的對象，通過對各種測試技術(shù)與測試方法的研究，設(shè)計了一個MT6302芯片測試電路，并運用TestShell測試系統(tǒng)軟件針對MT6302芯片電路的工作特點來開發(fā)測試程序，實現(xiàn)對雙SIM 卡控制芯片電路的測試，以達到驗證系統(tǒng)的目的。

雖然完成了整個雙SIM 卡控制芯片電路測試的研究，但并未對所有寄存器進行深入研究和詳細測試分析，在測試項目的選擇上也只是針對芯片的主要項目進行了相應(yīng)的測試，仍存在需改進和細化之處。該研究與設(shè)計方法對其他各類雙SIM卡控制芯片的測試也具有一定的借鑒意義。