Este artículo cubre principalmente tres interfaces M.2 muy comunes en sistemas embebidos:

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

El documento original se basa en PCI Express M.2 Specification Revision 3.0, Version 1.2.

01 Socket 1 - Key E

Key E se usa habitualmente para módulos de conectividad, como tarjetas de expansión Wi-Fi / Bluetooth. El texto original señala que estas tarjetas suelen conectarse mediante PCIe y USB, mientras que el soporte de otros buses como SDIO e I2S depende de si el COM los soporta.

Pinout Description

Notas

• M.2 Socket 1 - Key E se usa normalmente para conectividad, como módulos Wi-Fi / Bluetooth.
• Los condensadores de acoplamiento AC para PCIe_TX+/- se colocan en el lado COM, mientras que los de PCIe_RX+/- se colocan en la tarjeta M.2, por lo que la carrier board no necesita añadirlos otra vez.
• CLKREQ# se usa para habilitar el reloj de referencia PCIe y debería conectarse al pin de output enable del buffer de reloj PCIe.
• Como CLKREQ# es una señal open-drain activa en bajo controlada por la tarjeta M.2, el lado de la carrier board necesita una resistencia pull-up.

02 Socket 2 - Key B

Key B es común en SSDs SATA y PCIe, así como en algunos módulos WWAN. Una característica clave de este socket es el conjunto de cuatro pines de configuración, CONFIG_0 a CONFIG_3, que permiten al sistema identificar qué interfaz host espera usar la tarjeta.

Pinout Description

Configuración de interfaz host

El texto original explica que el sistema debería leer los cuatro pines CONFIG_X para determinar el pinout / interfaz host seleccionado por la tarjeta instalada. Incluso cuando la tarjeta M.2 aún no tiene alimentación, el sistema debería mantener estos pines de configuración con pull-up al rail apropiado para poder leer su estado.

Nota: para los detalles de cada Port Configuration, el texto original sugiere volver a la especificación PCI Express M.2.

Notas

• Socket 2 - Key B se usa comúnmente para dispositivos de almacenamiento PCIe o SATA.
• CONFIG_1 puede usarse para cambiar la interfaz host:
• CONFIG_1 = Low habilita SATA
• CONFIG_1 = High habilita PCIe
• La segunda línea PCIe puede soportar dispositivos PCIe x2 como Intel Optane. Para funcionar realmente en x2, las líneas PCIe del host también deben configurarse como un enlace PCIe x2.
• Cuando está habilitado el modo PCIe, la tarjeta M.2 no conecta CONFIG_1, así que el lado de la carrier board necesita una resistencia pull-up.
• Si este socket M.2 se usa con un dispositivo de almacenamiento SATA, Pin 43 debería conectarse al lado negativo del par diferencial SATA Rx.
• Si este socket M.2 se usa con un dispositivo de almacenamiento PCIe, Pin 43 debería conectarse al lado positivo del par diferencial PCIe Rx.

03 Socket 3 - Key M

Key M se usa comúnmente para dispositivos de almacenamiento PCIe o SATA, especialmente SSDs de mayor ancho de banda. De forma similar a Key B, también tiene una señal para seleccionar la interfaz host, pero aquí esa señal es PEDET.

Pinout Description

Notas

• Socket 3 - Key M se usa comúnmente para dispositivos de almacenamiento PCIe o SATA.
• PEDET se usa para seleccionar la interfaz host, y la tarjeta M.2 indica el modo según cómo esté cableada:
• PEDET = Low significa que SATA está habilitado, lo cual se hace conectando PEDET a GND en la tarjeta M.2
• PEDET = High significa que PCIe está habilitado, lo cual se hace dejando PEDET sin conectar en la tarjeta M.2
• Para máximo ancho de banda, las cuatro líneas PCIe deberían configurarse como un enlace x4.
• Cuando el modo PCIe está habilitado, la tarjeta M.2 no conecta PEDET, así que el lado de la carrier board necesita una resistencia pull-up.
• Si este socket se usa con un dispositivo de almacenamiento SATA, Pin 43 debería conectarse al lado negativo del par diferencial SATA Rx.
• Si este socket se usa con un dispositivo de almacenamiento PCIe, Pin 43 debería conectarse al lado positivo del par diferencial PCIe Rx.

04 Resumen rápido

Si solo quieres las conclusiones más rápidas de este artículo, estos son los puntos principales:

• Key E apunta principalmente a módulos de conectividad como Wi-Fi / Bluetooth.
• Key B es común en SSDs SATA / PCIe y también puede aparecer en módulos WWAN.
• Key M se usa principalmente para almacenamiento de mayor ancho de banda, especialmente SSDs PCIe.
• Key B usa CONFIG_0 ~ CONFIG_3 para identificar la configuración de interfaz.
• Key M usa PEDET para distinguir entre SATA y PCIe.
• Señales como CLKREQ#, CONFIG_1 y PEDET necesitan pull-ups en la carrier board en algunos modos.

Si planeas diseñar una carrier board o una interfaz de socket alrededor de estas definiciones, sigue siendo buena idea comparar este resumen con la fuente original y la especificación PCI Express M.2, especialmente para Port Configuration, mapeo de líneas PCIe y pines compartidos entre SATA y PCIe.

Referencias

• Material fuente: https://wiki.congatec.com/wiki/M.2_Pinout_Descriptions_and_Reference_Designs_(AN43)