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M.2 SSD硬件电路设计01_哔哩哔哩_bilibili
M.2 SSD电路设计
1、M.2简介
1.1、M.2基本介绍
M.2接口也叫NGFF#xff0c;英文全称Next Generation Form Factor。M.2接口是为超极本#xff08;Ultrabook#xff09;量身定做的新一代接口标准#xff0c;是Intel推…视频链接
M.2 SSD硬件电路设计01_哔哩哔哩_bilibili
M.2 SSD电路设计
1、M.2简介
1.1、M.2基本介绍
M.2接口也叫NGFF英文全称Next Generation Form Factor。M.2接口是为超极本Ultrabook量身定做的新一代接口标准是Intel推出的一种替代mSATA新的接口规范。尺寸和传输性能和容量M.2都远胜于mSATA。
SSD的金手指有B key已淘汰,M key, BM key三种,但是主板上的M.2接口只有B key和M key两种。
AHCI协议和NVMe协议注意区分 硬盘想要和主板交互数据传输总线做媒介数据协议作为沟通物理接口硬盘接入。 M.2相比于mSATA的优势 尺寸 mSATA的51mm×30mm4.85mm的单面布置厚度跟M.2比起来厚很多 速度 PCI-E ×2接口标准最大的读取速度可以达到700MB/s写入也能达到550MB/s。 PCI-E ×4接口理论带宽可达8GB/s。 存储量 更高的存储容量 1.2、PCI-E转M.2双盘位转接卡NVMe NGFF 1.3、M.2 SSD常见尺寸图
M.2模组的尺寸用Type xxyy的方式表示xx表示宽度yy表示长度单位为毫米。
在选择M.2 SSD时要考虑长度。一般为30、42、60、80或110mm。 1.3.1、2230 1.3.2、2242 1.3.4、2260 1.3.4、2280 常用 1.3.5、22110 1.4、M.2 SSD分类
一开始B key的只能插在B keySocket 2的接口中M key的只能插在M key(Socket 3)的接口中但是随着M key接口的普及越来越多电脑主板只有M key接口B key的SSD根本插不上去于是厂商们又设计了一个BM key接口的SSD。
BM key接口既可以插上B key也可以插上M key。BM key支持的通道和B key支持的通道一样,都是SATA,PCIE x2。BM key可以兼容M key 和B key两种,但B key只能兼容B key一种,这就导致了B key毫无优势,B key被BM key取代现在市面上只有BM key和M key两种M.2 ssd卖, B key的M.2 SSD已经绝迹。 M.2 SSD类型 缺口位置 说明 B key 左边 B key正面 6个金手指,背面5个金手指 M key 右边 M key正面 5个金手指,背面4个金手指 BM key 左右边 左边的正面 6个金手指,背面5个金手指 右边的正面 5个金手指,背面4个金手指 1.4.1、B key M.2 SSD ---已淘汰 缺口处少12-19 1.4.2、M key M.2 SSD 缺口处少59-66 1.4.2.1、M key M.2 SSD ---AHCI
少量
1.4.2.2、M key M.2 SSD ---NVME(★) 绝大部分 1.4.3、B M-key M.2 SSD (★) 绝大部分
缺少12-19
缺少59-66 1.5、AHCI协议和NVME协议★
1.5.1、AHCI协议 1.5.2、NVME协议 PCIE Express版本 传输速率(理论) X1 X4 X8 X16 2.0 500MB/S 2GB/S 4GB/S 8GB/S 3.0 1GB/S 4GB/S 8GB/S 16GB/S 4.0 2GB/S 8GB/S 16GB/S 32GB/S 2、M.2 socket接口类型和尺寸图
由于有多种尺寸和功能的M.2接口因此需要规定一个标准的命名规则来划分这些接口。
M.2接口的命名主要遵循以下原则
1、适配器尺寸。长和宽
2、适配器最顶层到最底层的最大Z轴高度。
3、机械连接键Mechanical Connector Key 的位置。 KEY 引脚 应用 A 8-15 2xPCIex1/USB2.0/I2C/DPx4 B 12-19 PCIex2/SATA/USB2.0/USB3.1 Gen1/HSIC/SSIC/Audio/UIM/I2C/SMBus C 16-23 PCIe/MPCIe/USB2.0/USB3.1 Gen1/SSIC/I2C-SlimBus/UIM/ANTCTL D 20-27 未使用 E 24-31 2xPCIex1/USB2.0/I2C/SDIO/UART/PCM F 28-35 FMI G 39-46 Generic H 43-50 未使用 J 47-54 未使用 K 51-58 未使用 L 55-62 未使用 M 59-66 PCIex4/SATA/SMBus 分类 图示 说明 Socket 2 B key 支持satapcie x2。 传输模式变为SATA或PCI-E X2,支持SSD, WWAN或者其他主要key界面。 Socket 3 M key 支持sataPCIE X4。传输率达到了4GB/s,可用于支持最高性能的SSD与缓存使用。 2.1、B-key---socket2 2.2、M-key---socket3 ★ 3、M.2信号定义
3.1、Pinout for KEY B(已淘汰忽略)
3.2、Socket 3 SATA-based Adapter Pinouts (Key M)★
Socket 3基于SATA的适配器插口(Key M) Pin number Pin name Description 1、3、9、15、21、27、33、39、45、51、57、71、73、75 (14个) GND GND 2、4、12、14、16、18、70、72、74 (9个) 3V3 3.3V 41 SATA-B Host Receiver Differential signal pair (P) 43 SATA-B- Host Receiver Differential signal pair (N) 47 SATA-A- Host Transmitter Differential signal pair (N) 49 SATA-A Host Transmitter Differential signal pair (P) 69 PEDET GND (SATA) 38 I DEVSLP(省电) 10 I/O DAS/DSS 集合75pin Pin Description 数目个 3V3 9 GND 141 2对收发差分 4 DEVSLP 1 3.3、Socket 3 SSD pinout (Key M) On Platform★
Socket 3 SSD 管脚定义 (Key M) Pin number Pin name Description 1、3、9、15、21、27、33、39、45、51、57、71、73、75 (14个) GND GND 2、4、12、14、16、18、70、72、74 (9个) 3V3 3.3V 5 7 PET p3/n3 11 13 PER p3/n3 17 19 PET p2/n2 23 25 PER p2/n2 29 31 PET p1/n1 35 37 PER p1/n1 41 43 PET p0/n0 47 49 PER p0/n0 53 55 REFCLKp/n 69 PEDET NC (PCIe) 38 GND
集合75pin Pin Description 数目个 3V3 9 GND 14 数据收发差分对 看用几路了 差分时钟 2 复位 1 唤醒和参考时钟 自选 4、M.2 硬件设计要点★
4.1、AC耦合电容 4.2、Xilinx FPGA的GTx---A7、K7、V7 的高速bank(参考43课) 4.3、其他FPGA 4.4、第69PIN------Configuration Pins(注意圈出页数P156 4.5、devslp (38PIN) 4.6、DAS/DSS(10PIN) 4.7、SSD的其他信号
4.8、其他 5、M.2硬件实战
5.1、SATA协议
5.2、PCIE协议 (PCIE3.0 X1)
5.3、RK3588 PCIE3.0 X2 BM
5.4、PCIE X4 6、M.2 layout设计要点
6.1、M.2布局规范
1、M.2接口没有具体的定位要求一般优先放置于板边以便于插拔。
2、AC耦合电容0402 10nF靠近连接器摆放。考虑直连后盘的stub长度
3、差分信号上的耦合电容需放置到 M.2 conector 端且对称放置。
4、M.2与板平行注意朝向板内。 6.2、M.2布线规范★
1、阻抗100Ω±10%
2、按差分形式布线对内AC电容两端分段等长2mil收发无等长要求。
3、M.2信号速率大于5Gbps时按高速规范设计伴地孔、圆弧、Stub最短等原则布线。
4、为减少串扰同一层其它信号与差分信号线对之间的间距至少为走线相对于参考平面高度的6-10倍一般控制在5W以上。
5、保持有完整的参考平面确保阻抗的连续性。
6、差分远离晶振与clock信号以及电源信号。
7、差分与 GND anti-etch 的距离要 20mils。
8、M.2焊盘及过孔需做挖空扯理换层处加地过孔。
详细内容参考视频讲解
