M.2 E キー B キー M キーのピンの説明の配置

この記事では主に、組み込みシステムで一般的な 3 つの M.2 インターフェイスについて説明します。

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

また、原文の記述は PCI Express M.2 仕様リビジョン 3.0、バージョン 1.2 に基づいています。

01 Socket 1 - Key E

Key E は、Wi-Fi/Bluetooth 拡張カードなどの接続モジュールでよく見られます。元の記事では、このタイプのカードは通常、PCIe および USB を介して接続されると述べました。 SDIO や I2S などの他のバスが使用できるかどうかは、COM がそれをサポートしているかどうかによって異なります。

Pinout Description

左 Pin	左信号	右信号	右 Pin
74	3.3V	GND	75
72	3.3V	RESERVED/REFCLKn1	73
70	UIM_POWER_SRC/GPIO_1/PEWAKE1#	RESERVED/REFCLKp1	71
68	UIM_POWER_SNK/CLKREQ1#	GND	69
66	UIM_SWP/PERST1#	RESERVED/PERn1	67
64	RESERVED	RESERVED/PERp1	65
62	ALERT# (I)(0/1.8 V)	GND	63
60	I2C_CLK (O)(0/1.8 V)	RESERVED/PETn1	61
58	I2C_DATA (I/O)(0/1.8 V)	RESERVED/PETp1	59
56	W_DISABLE1# (O)(0/3.3V)	GND	57
54	W_DISABLE2# (O)(0/3.3V)	PEWAKE0# (I/O)(0/3.3V)	55
52	PERST0# (O)(0/3.3V)	CLKREQ0# (I/O)(0/3.3V)	53
50	SUSCLK(32kHz) (O)(0/3.3V)	GND	51
48	COEX_TXD (O)(0/1.8V)	REFCLKn0	49
46	COEX_RXD (I)(0/1.8V)	REFCLKp0	47
44	COEX3 (I/O)(0/1.8V)	GND	45
42	VENDOR DEFINED	PERn0	43
40	VENDOR DEFINED	PERp0	41
38	VENDOR DEFINED	GND	39
36	UART RTS (O)(0/1.8V)	PETn0	37
34	UART CTS (I)(0/1.8V)	PETp0	35
32	UART TXD (O)(0/1.8V)	GND	33
Key E		Key E
Key E		Key E
Key E		Key E
Key E		SDIO RESET#/TX_BLANKING (O)(0/1.8V)	23
22	UART RXD (I)(0/1.8V)	SDIO WAKE# (I)(0/1.8V)	21
20	UART WAKE# (I)(0/3.3V)	SDIO DATA3(I/O)(0/1.8V)	19
18	GND	SDIO DATA2(I/O)(0/1.8V)	17
16	LED_2# (I)(OD)	SDIO DATA1(I/O)(0/1.8V)	15
14	PCM_OUT/I2S SD_OUT (O)(0/1.8V)	SDIO DATA0(I/O)(0/1.8V)	13
12	PCM_IN/I2S SD_IN (I)(0/1.8V)	SDIO CMD(I/O)(0/1.8V)	11
10	PCM_SYNC/I2S WS (I/O)(0/1.8V)	SDIO CLK/SYSCLK (O)(0/1.8V)	9
8	PCM_CLK/I2S SCK (I/O)(0/1.8V)	GND	7
6	LED_1# (I)(OD)	USB_D-	5
4	3.3V	USB_D+	3
2	3.3V	GND	1

追加情報

M.2 Socket 1 - Key E は、Wi-Fi / Bluetooth モジュールなどの接続アプリケーションでよく使用されます。
PCIe_TX+/- の AC カップリングコンデンサは COM 側に配置され、PCIe_RX+/- の AC カップリングコンデンサは M.2 拡張カード側に配置されるため、キャリアボードでこれらの AC カップリングコンデンサを追加する必要はありません。
CLKREQ# は、PCIe 基準クロックを有効にするために使用され、PCIe クロックバッファーの出力イネーブルピンに接続する必要があります。
CLKREQ# は M.2 拡張カードによって出力されるローアクティブのオープンドレイン信号であるため、キャリアボードにプルアップ抵抗が必要です。

02 Socket 2 - Key B

Key B は、SATA、PCIe SSD、または一部の WWAN モジュールで一般的です。このソケットのセットは、CONFIG_0 から CONFIG_3 までの 4 つの構成ピンを特徴としており、これによりシステムはカードが使用することを想定しているホストインターフェイスを識別できます。

Pinout Description

左 Pin	左信号	右信号	右 Pin
74	3.3 V/VBAT	CONFIG_2	75
72	3.3 V/VBAT	GND	73
70	3.3 V/VBAT	GND	71
68	SUSCLK(32kHz) (O)(0/3.3V)	CONFIG_1	69
66	SIM DETECT (O)	RESET# (O)(0/1.8V)	67
64	COEX_RXD (I)(0/1.8V)	ANTCTL3 (I)(0/1.8V)	65
62	COEX_TXD (O)(0/1.8V)	ANTCTL2 (I)(0/1.8V)	63
60	COEX3 (I/O)(0/1.8V)	ANTCTL1 (I)(0/1.8V)	61
58	NC	ANTCTL0 (I)(0/1.8V)	59
56	NC	GND	57
54	PEWAKE# (I/O)(0/3.3V)	REFCLKp	55
52	CLKREQ# (I/O)(0/3.3V)	REFCLKn	53
50	PERST# (O)(0/3.3V)	GND	51
48	GPIO_4 (I/O)(0/1.8V)	PETp0/SATA-A+	49
46	GPIO_3 (I/O)(0/1.8V)	PETn0/SATA-A-	47
44	GPIO_2 (I/O)/ALERT# (I)/(0/1.8V)	GND	45
42	GPIO_1 (I/O)/SMB_DATA (I/O)/(0/1.8V)	PERp0/SATA-B-	43
40	GPIO_0 (I/O)/SMB_CLK (I/O)/(0/1.8V)	PERn0/SATA-B+	41
38	DEVSLP (O)	GND	39
36	UIM-PWR (I)	PETp1/USB3.1-Tx+/SSIC-TxP	37
34	UIM-DATA (I/O)	PETn1/USB3.1-Tx-/SSIC-TxN	35
32	UIM-CLK (I)	GND	33
30	UIM-RESET (I)	PERp1/USB3.1-Rx+/SSIC-RxP	31
28	GPIO_8 (I/O) (0/1.8V)	PERn1/USB3.1-Rx-/SSIC-RxN	29
26	GPIO_10 (I/O) (0/1.8V)	GND	27
24	GPIO_7 (I/O) (0/1.8V)	DPR (O) (0/1.8V)	25
22	GPIO_6 (I/O)(0/1.8V)	GPIO_11 (I/O) (0/1.8V)	23
20	GPIO_5 (I/O)(0/1.8V)	CONFIG_0	21
Key B		Key B
Key B		Key B
Key B		Key B
Key B		GND	11
10	GPIO_9/DAS/DSS (I/O)/LED_1# (I)(0/3.3V)	USB_D-	9
8	W_DISABLE1# (O)(0/3.3V)	USB_D+	7
6	FULL_CARD_POWER_OFF# (O)(0/1.8V or 3.3V)	GND	5
4	3.3 V	GND	3
2	3.3 V	CONFIG_3	1

Host Interface Configuration

元の記事では、システムは現在のカードで選択されているピン配置/ホストインターフェイスを識別するために 4 つの CONFIG_X ピンを読み取る必要があると指摘しています。 M.2 カードの電源が入っていない場合でも、システムはこれらの設定ピンを適切な電源にプルアップして、ステータスを読み取ることができるようにする必要があります。

CONFIG_0 (Pin 21)	CONFIG_1 (Pin 69)	CONFIG_2 (Pin 75)	CONFIG_3 (Pin 1)	Host Interface
0	0	0	0	SSD - SATA
0	1	0	0	SSD - PCIe
0	0	1	0	WWAN - PCIe (Port Configuration 0*)
0	1	1	0	WWAN - PCIe (Port Configuration 1*)
0	0	0	1	WWAN - PCIe, USB3.1 Gen1 (Port Configuration 0*)
0	1	0	1	WWAN - PCIe, USB3.1 Gen1 (Port Configuration 1*)
0	0	1	1	WWAN - PCIe, USB3.1 Gen1 (Port Configuration 2*)
0	1	1	1	WWAN - PCIe, USB3.1 Gen1 (Port Configuration 3*)
1	0	0	0	WWAN - SSIC (Port Configuration 0*)
1	1	0	0	WWAN - SSIC (Port Configuration 1*)
1	0	1	0	WWAN - SSIC (Port Configuration 2*)
1	1	1	0	WWAN - SSIC (Port Configuration 3*)
1	0	0	1	WWAN - PCIe (Port Configuration 2*)
1	1	0	1	WWAN - PCIe (Port Configuration 3*)
1	0	1	1	WWAN - PCIe, USB3.1 Gen1 (vendor defined)
1	1	1	1	No Add-in Card Present

注: Port Configuration のさまざまな詳細については、元の記事で PCI Express M.2 仕様を確認することが推奨されています。

追加情報

Socket 2 - Key B は、一般的に、PCIe または SATA タイプのストレージデバイスの接続に使用されます。
CONFIG_1 を使用してホストインターフェイスを切り替えることができます。
CONFIG_1 = Low の場合、SATA を有効にする
CONFIG_1 = High の場合、PCIe を有効にする
2 番目の PCIe レーンは、Intel Optane などの PCIe x2 デバイスをサポートできます。実際に x2 を実行するには、ホスト側の PCIe レーンも PCIe x2 link として構成する必要があります。
PCIe モードが有効な場合、CONFIG_1 は M.2 拡張カードに接続されないため、キャリアボードにプルアップ抵抗を追加する必要があります。
この M.2 ソケットが SATA ストレージデバイスに接続されている場合は、Pin 43 を SATA Rx 差動ペアのマイナス端に接続する必要があります。
この M.2 ソケットが PCIe ストレージデバイスに接続されている場合は、Pin 43 を PCIe Rx 差動ペアの正端に接続する必要があります。

03 Socket 3 - Key M

Key M は、PCIe または SATA タイプのストレージデバイス、特に高帯域幅 SSD の接続に非常に一般的に使用されます。 Key Bと同様にホストインターフェースを選択する信号もありますが、PEDETに変更されています。

Pinout Description

左 Pin	左信号	右信号	右 Pin
74	3.3 V	GND	75
72	3.3 V	GND	73
70	3.3 V	GND	71
68	SUSCLK (O)(0/3.3V)	PEDET	69
Key M		NC	67
Key M		Key M
Key M		Key M
Key M		Key M
Key M		Key M
58	NC	GND	57
56	NC	REFCLKp	55
54	PEWAKE# (I/O)(0/3.3V) or NC	REFCLKn	53
52	CLKREQ# (I/O)(0/3.3V) or NC	GND	51
50	PERST# (O)(0/3.3V) or NC	PETp0/SATA-A+	49
48	NC	PETn0/SATA-A-	47
46	NC	GND	45
44	ALERT# (I) (0/1.8V)	PERp0/SATA-B-	43
42	SMB_DATA (I/O) (0/1.8V)	PERn0/SATA-B+	41
40	SMB_CLK (I/O)(0/1.8V)	GND	39
38	DEVSLP (O)	PETp1	37
36	NC	PETn1	35
34	NC	GND	33
32	NC	PERp1	31
30	NC	PERn1	29
28	NC	GND	27
26	NC	PETp2	25
24	NC	PETn2	23
22	NC	GND	21
20	NC	PERp2	19
18	3.3 V	PERn2	17
16	3.3 V	GND	15
14	3.3 V	PETp3	13
12	3.3 V	PETn3	11
10	DAS/DSS (I/O)/LED_1# (I)(0/3.3V)	GND	9
8	NC	PERp3	7
6	NC	PERn3	5
4	3.3 V	GND	3
2	3.3 V	GND	1

追加情報

Socket 3 - Key M は、一般的に、PCIe または SATA タイプのストレージデバイスの接続に使用されます。
PEDET はホストインターフェイスの選択に使用され、M.2 カードはさまざまな接続方法を使用してモードを示します。
PEDET = Low は、SATA を有効にすることを意味します。つまり、M.2 カードは PEDET を GND に接続します。
PEDET = High は、PCIe を有効にすることを意味します。つまり、PEDET は M.2 カードに接続されていません。
帯域幅を最大にするには、4 つの PCIe レーンを x4 link として構成する必要があります。
PCIe モードが有効な場合、M.2 拡張カードは PEDET に接続されないため、キャリアボードにプルアップ抵抗を追加する必要があります。
このソケットが SATA ストレージデバイスに接続されている場合は、Pin 43 を SATA Rx 差動ペアのマイナス端に接続する必要があります。
このソケットが PCIe ストレージデバイスに接続されている場合は、Pin 43 を PCIe Rx 差動ペアの正端に接続する必要があります。

04 素早い整理整頓

この記事の重要なポイントをすぐに覚えておきたい場合は、まず次の内容を理解してください。

Key E は主に Wi-Fi/Bluetooth などの接続モジュールを好みます。
Key B は SATA / PCIe SSD で一般的であり、WWAN クラスモジュールにも表示される場合があります。
Key M は主に高帯域幅ストレージに使用され、PCIe SSD でよく見られます。
Key B は、CONFIG_0 ~ CONFIG_3 を介してインターフェイス構成を識別します。
Key M は、PEDET によって SATA または PCIe を識別します。
CLKREQ#、CONFIG_1、PEDET などの信号では、キャリアボードが一部のモードでプルアップを提供する必要があります。

将来的にキャリアボードやソケットのドッキング設計を行う場合は、この記事を元の情報および PCI Express M.2 仕様、特に Port Configuration、PCIe レーン構成、SATA/PCIe 共有ピンの部分と比較することをお勧めします。

参考内容

元の情報: https://wiki.congatec.com/wiki/M.2_Pinout_Descriptions_and_Reference_Designs_(AN43)