Esta nota organiza el pinout no estandar del conector del backplane del TerraMaster F2-221 NAS. Su forma se parece a un conector de borde PCIe, pero no es una ranura PCIe estandar; es una interfaz de backplane personalizada por TerraMaster.

El conector transporta al mismo tiempo senales SATA, alimentacion, reset y PCIe. Tras confirmar que PCIe1 x1 es utilizable, se puede fabricar un backplane propio para sacar una ranura M.2 M-key y usar un SSD NVMe como disco interno del sistema.

La misma idea tambien aplica al TerraMaster F2-220. F2-220 y F2-221 usan plataformas distintas, pero ya hay pruebas reales en el foro de fnOS: el backplane F3 V1.1 puede reconocer NVMe en F2-220, y durante la instalacion de fnOS el sistema puede ver el disco NVMe. Lo que realmente requiere tratamiento adicional es que el BIOS antiguo puede no soportar arranque desde NVMe.

Conclusion

El conector del backplane F2-221 contiene:

• Senales de dos puertos SATA nativos.
• 12V, 5V, 3.3V y GND.
• Senales relacionadas con control de alimentacion de discos SATA.
• PERST#.
• Al menos un grupo utilizable de senales PCIe Gen2 x1.
• Algunas pistas de una segunda senal PCIe, pero sin verificacion completa.

PCIe1 puede usarse para sacar una ranura M.2 M-key NVMe. En pruebas, el NVMe funciono en PCIe Gen2 x1 y el BIOS pudo reconocerlo y arrancar.

El resultado real del F2-220 tambien apoya esta direccion: a nivel de hardware puede reconocer NVMe, pero en la fase de arranque del BIOS puede necesitar inyectar un modulo NVMe, y la opcion de arranque puede aparecer como PATA.

Pinout del conector de backplane

El conector se divide en lados B/A. ? significa no confirmado o no conectado, y NC significa no conectado.

PCIe1 tiene mas valor de referencia. PCIe2 no fue verificado por completo y solo debe tratarse como pista, no como base fiable de diseno.

Juicio sobre el origen de las senales

El backplane original de dos bahias del F2-221 no tiene controlador PCIe a SATA; las senales SATA entran directamente al backplane desde el conector de la placa base. Las senales PCIe adicionales se deducen principalmente a partir de modelos de mas bahias de la misma serie.

El backplane del TerraMaster F5-422 usa dos ASM1061 de ASMedia. ASM1061 es un controlador PCIe Gen2 x1 a doble SATA. Combinando esto con que Intel J3355 tiene 2 puertos SATA y 6 lanes PCIe Gen2, se puede inferir que los modelos de mas bahias expanden puertos SATA mediante PCIe.

Por tanto, es razonable que el conector de la placa F2-221 conserve senales PCIe. Es muy probable que el fabricante reutilice el diseno de placa entre modelos de distintas bahias y diferencie funciones mediante el backplane.

Juicio de pares diferenciales PCIe

Las lineas diferenciales PCIe suelen pasar a capas internas despues de entrar por vias, por lo que no se pueden seguir completamente solo con fotos. Una regla util es que, en disenos PCIe tradicionales, el par diferencial TX suele llevar capacitores de AC coupling.

Hay que mirar la direccion al reves:

• El TX desde el punto de vista del controlador ASM1061 corresponde al RX del lado CPU o placa base.
• El RX desde el punto de vista del controlador ASM1061 corresponde al TX del lado CPU o placa base.
• REFCLK debe juzgarse junto con pares diferenciales vecinos y posicion de pistas.

Este tipo de pinout es mas adecuado como material de ingenieria inversa de hardware que como especificacion oficial.

Verificacion de uso

El backplane F3 basado en este pinout ya paso estas verificaciones:

• Las dos bahias SATA originales siguen disponibles.
• PCIe1 puede conectarse a una ranura M.2 M-key.
• El SSD NVMe puede ser reconocido por el BIOS.
• El NAS puede arrancar directamente desde el SSD NVMe.
• btrfs scrub no encontro errores de disco.
• El sistema funciono varias semanas desde el SSD NVMe sin anomalias evidentes.

El SSD NVMe de prueba fue un Patriot P300 128GB. Resultado de hdparm:

1
2
3

/dev/nvme0n1:
 Timing cached reads:   4554 MB in  2.00 seconds = 2279.68 MB/sec
 Timing buffered disk reads: 1222 MB in  3.00 seconds = 407.22 MB/sec

Esta velocidad encaja con el limite de PCIe Gen2 x1. No busca exprimir el rendimiento NVMe, sino reemplazar un SSD USB externo como disco interno de sistema.

Notas

Este pinout sirve como referencia de ingenieria inversa y backplane casero, pero no debe tratarse como documentacion oficial.

• El conector no es PCIe estandar; no se puede insertar directamente un dispositivo PCIe comun.
• Los pines ? no estan confirmados y no deben conectarse a circuitos criticos.
• PCIe2 no fue verificado por completo y tiene mas riesgo que PCIe1.
• CLKREQ no esta sacado de forma completa segun el diseno M.2 convencional, por lo que ASPM puede no estar disponible.
• La alimentacion SATA incluye load switch y slow start relacionados con hot-plug; no basta con conectar solo las senales e ignorar el control de energia.
• Si quieres replicarlo, vuelve a medir tu propia placa y backplane. No dependas solo de fotos.

Enlaces relacionados

• Registro original del proyecto: I made a new backplane for my Terramaster F2-221 NAS
• Proyecto KiCad del backplane F3: arnarg/f3_backplane
• CSV del pinout del backplane F3: f3_backplane.csv
• Prueba de aplicacion en F2-220: 铁威马F2-220折腾飞牛OS过程