本文主要涵盖三种在嵌入式系统中很常见的 M.2 接口：

• Socket 1 - Key E
• Socket 2 - Key B
• Socket 3 - Key M

另外，原文说明内容基于 PCI Express M.2 Specification Revision 3.0, Version 1.2。

01 Socket 1 - Key E

Key E 常见于连接类模块，例如 Wi-Fi / Bluetooth 扩展卡。原文提到这类卡通常通过 PCIe 与 USB 连接，其他总线如 SDIO、I2S 是否可用，要看 COM 是否支持。

Pinout Description

补充说明

• M.2 Socket 1 - Key E 常用于连接类应用，例如 Wi-Fi / Bluetooth 模块。
• PCIe_TX+/- 的 AC coupling 电容放在 COM 端，PCIe_RX+/- 的 AC coupling 电容放在 M.2 扩展卡端，所以 carrier board 不需要再补这些 AC coupling 电容。
• CLKREQ# 用来启用 PCIe reference clock，应接到 PCIe clock buffer 的 output enable 引脚。
• 因为 CLKREQ# 是 M.2 扩展卡输出的低有效、open-drain 信号，所以 carrier board 端需要上拉电阻。

02 Socket 2 - Key B

Key B 常见于 SATA、PCIe SSD，或部分 WWAN 模块。这组 socket 的特点是有 CONFIG_0 到 CONFIG_3 四个配置引脚，可以让系统识别卡片期望使用哪种 host interface。

Pinout Description

Host Interface Configuration

原文指出，系统要读取四个 CONFIG_X 引脚来识别当前卡片选择的 pinout / host interface。即使 M.2 卡尚未上电，系统也应该把这些配置引脚上拉到适当电源，确保仍可读取状态。

注：不同 Port Configuration 的细节，原文建议回查 PCI Express M.2 Specification。

补充说明

• Socket 2 - Key B 常用于连接 PCIe 或 SATA 型存储设备。
• CONFIG_1 可以用来切换 host interface：
• CONFIG_1 = Low 时启用 SATA
• CONFIG_1 = High 时启用 PCIe
• 第二条 PCIe lane 可支持像 Intel Optane 这类 PCIe x2 设备；若要真正跑 x2，主机端的 PCIe lanes 也要配置成 PCIe x2 link。
• 当 PCIe 模式启用时，M.2 扩展卡上不会连接 CONFIG_1，因此 carrier board 端需要加上拉电阻。
• 如果这个 M.2 socket 接的是 SATA 存储设备，Pin 43 要接到 SATA Rx 差分对的负端。
• 如果这个 M.2 socket 接的是 PCIe 存储设备，Pin 43 要接到 PCIe Rx 差分对的正端。

03 Socket 3 - Key M

Key M 很常用于连接 PCIe 或 SATA 型存储设备，尤其是高带宽 SSD。与 Key B 类似，这里也有用来选择 host interface 的信号，不过改成了 PEDET。

Pinout Description

补充说明

• Socket 3 - Key M 常用于连接 PCIe 或 SATA 型存储设备。
• PEDET 用来选择 host interface，而 M.2 卡会用不同接法表明模式：
• PEDET = Low 代表启用 SATA，也就是 M.2 卡把 PEDET 接到 GND
• PEDET = High 代表启用 PCIe，也就是 M.2 卡上不连接 PEDET
• 若要获得最高带宽，四条 PCIe lanes 应配置成 x4 link。
• 当 PCIe 模式启用时，M.2 扩展卡不会连接 PEDET，因此 carrier board 端需要加上拉电阻。
• 如果这个 socket 接的是 SATA 存储设备，Pin 43 要接到 SATA Rx 差分对的负端。
• 如果这个 socket 接的是 PCIe 存储设备，Pin 43 要接到 PCIe Rx 差分对的正端。

04 快速整理

如果你只想快速记住这篇内容的重点，可以先抓住下面几件事：

• Key E 主要偏向连接类模块，例如 Wi-Fi / Bluetooth。
• Key B 常见于 SATA / PCIe SSD，也可能出现在 WWAN 类模块。
• Key M 主要偏向高带宽存储用途，常见于 PCIe SSD。
• Key B 通过 CONFIG_0 ~ CONFIG_3 识别接口配置。
• Key M 通过 PEDET 识别 SATA 或 PCIe。
• CLKREQ#、CONFIG_1、PEDET 这类信号在某些模式下需要 carrier board 提供上拉。

如果后续要做 carrier board 或 socket 对接设计，建议还是把这篇整理与原始资料、PCI Express M.2 规范一起对照，尤其是 Port Configuration、PCIe lane 配置与 SATA/PCIe 共用引脚的部分。

参考内容

• 原始资料：https://wiki.congatec.com/wiki/M.2_Pinout_Descriptions_and_Reference_Designs_(AN43)