本文主要涵蓋三種在嵌入式系統上很常見的 M.2 介面：

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

另外，原文說明內容是基於 PCI Express M.2 Specification Revision 3.0, Version 1.2。

01 Socket 1 - Key E

Key E 常見於連接類模組，例如 Wi-Fi / Bluetooth 擴充卡。原文提到這類卡通常透過 PCIe 與 USB 連接，其它匯流排如 SDIO、I2S 是否可用，要看 COM 是否支援。

Pinout Description

補充說明

• M.2 Socket 1 - Key E 常用在連接類應用上，例如 Wi-Fi / Bluetooth 模組。
• PCIe_TX+/- 的 AC coupling 電容放在 COM 端，PCIe_RX+/- 的 AC coupling 電容放在 M.2 擴充卡端，所以 carrier board 不需要再補這些 AC coupling 電容。
• CLKREQ# 用來啟用 PCIe reference clock，應接到 PCIe clock buffer 的 output enable 腳位。
• 因為 CLKREQ# 是 M.2 擴充卡輸出的低有效、open-drain 訊號，所以 carrier board 端需要上拉電阻。

02 Socket 2 - Key B

Key B 常見於 SATA、PCIe SSD，或部分 WWAN 模組。這組 socket 的特色是有 CONFIG_0 到 CONFIG_3 四個配置腳位，可以讓系統辨識卡片期望使用哪種 host interface。

Pinout Description

Host Interface Configuration

原文指出，系統要讀取四個 CONFIG_X 腳位來辨識目前卡片選擇的 pinout / host interface。即使 M.2 卡尚未上電，系統也應該把這些配置腳位上拉到適當電源，確保仍可讀取狀態。

註：不同 Port Configuration 的細節，原文建議回查 PCI Express M.2 Specification。

補充說明

• Socket 2 - Key B 常用來連接 PCIe 或 SATA 型儲存裝置。
• CONFIG_1 可以用來切換 host interface：
• CONFIG_1 = Low 時啟用 SATA
• CONFIG_1 = High 時啟用 PCIe
• 第二條 PCIe lane 可支援像 Intel Optane 這類 PCIe x2 裝置；若要真的跑 x2，主機端的 PCIe lanes 也要配置成 PCIe x2 link。
• 當 PCIe 模式啟用時，M.2 擴充卡上不會連接 CONFIG_1，因此 carrier board 端需要加上拉電阻。
• 若這個 M.2 socket 接的是 SATA 儲存裝置，Pin 43 要接到 SATA Rx 差分對的負端。
• 若這個 M.2 socket 接的是 PCIe 儲存裝置，Pin 43 要接到 PCIe Rx 差分對的正端。

03 Socket 3 - Key M

Key M 很常用來接 PCIe 或 SATA 型儲存裝置，尤其是高頻寬 SSD。與 Key B 類似，這裡也有用來選擇 host interface 的訊號，不過改成 PEDET。

Pinout Description

補充說明

• Socket 3 - Key M 常用來連接 PCIe 或 SATA 型儲存裝置。
• PEDET 用來選擇 host interface，而 M.2 卡會用不同接法表明模式：
• PEDET = Low 代表啟用 SATA，也就是 M.2 卡把 PEDET 接到 GND
• PEDET = High 代表啟用 PCIe，也就是 M.2 卡上不連接 PEDET
• 若要拿到最高頻寬，四條 PCIe lanes 應配置成 x4 link。
• 當 PCIe 模式啟用時，M.2 擴充卡不會連接 PEDET，因此 carrier board 端需要加上拉電阻。
• 若這個 socket 接的是 SATA 儲存裝置，Pin 43 要接到 SATA Rx 差分對的負端。
• 若這個 socket 接的是 PCIe 儲存裝置，Pin 43 要接到 PCIe Rx 差分對的正端。

04 快速整理

如果你只是想快速記住這篇內容的重點，可以先抓住下面幾件事：

• Key E 主要偏向連接類模組，例如 Wi-Fi / Bluetooth。
• Key B 常見於 SATA / PCIe SSD，也可能出現在 WWAN 類模組。
• Key M 主要偏向高頻寬儲存用途，常見於 PCIe SSD。
• Key B 透過 CONFIG_0 ~ CONFIG_3 辨識介面配置。
• Key M 透過 PEDET 辨識 SATA 或 PCIe。
• CLKREQ#、CONFIG_1、PEDET 這類訊號在某些模式下需要 carrier board 提供上拉。

如果後續要做 carrier board 或 socket 對接設計，建議還是把這篇整理與原始資料、PCI Express M.2 規範一起對照，尤其是 Port Configuration、PCIe lane 配置與 SATA/PCIe 共用腳位的部分。

參考內容

• 原始資料：https://wiki.congatec.com/wiki/M.2_Pinout_Descriptions_and_Reference_Designs_(AN43)