М.2 для хакеров

Jul 25, 2023

В первой статье о M.2 я описал реальные типы и варианты использования устройств M.2, чтобы вы не запутались при работе с различными доступными картами и портами. Я также сам разработал немало карт M.2 и адаптеров для приема карт. И сегодня я хотел бы рассказать вам все, что вам нужно знать, чтобы самостоятельно создать технологию M.2.

У сборки с использованием M.2 есть две стороны: добавление разъемов M.2 на печатные платы и создание печатных плат, представляющих собой карты M.2. Я расскажу об обоих из них, начиная с первого, и знание того, как обращаться с разъемами M.2, может быть единственным, что вам когда-либо понадобится. Помимо того, что я буду описывать, есть несколько приличных руководств, из которых вы можете узнать некоторые детали, например руководство по проектированию Sparkfun MicroMod, большинство из которых ориентированы на MicroMod, но также включают немало советов и рекомендаций по M.2.

Что можно сделать с разъемом M.2 на печатной плате? Начнем с того, что многие вкусные SoM и процессоры, удобные для любителей, теперь имеют доступный интерфейс PCIe, а если вы собираете плату для разработки или простой прорыв, разъем M.2 позволит вам подключить твердотельный накопитель NVMe для всех ваших высокопроизводительных устройств. требуется быстрое хранилище с низким энергопотреблением — многие материнские платы вычислительного модуля Raspberry Pi имеют разъемы M.2 M-key специально для этого, а в прошивке RPi есть поддержка NVMe для загрузки. Плюс к этому вы всегда можете воткнуть в такое гнездо полноразмерный адаптер PCIe или удлинитель и подключить сетевую карту PCIe или другое столь необходимое устройство — даже, возможно, внешний графический процессор! Однако, несмотря на то, что SoM с PCIe хороши, они далеко не единственная причина использовать разъемы M.2.

PCIe сам по себе является интерфейсом, популярность и доступность которого растут. Мы рассказали, как кто-то сделал адаптер, предназначенный для цифровых камер, позволяющий использовать твердотельные накопители NVMe вместо карт CFExpress — оба интерфейса имеют PCIe в качестве основы. Другой адаптер, который мы видели, позволяет вставить карту PCIe WiFi в Pinebook, что помогает немного увеличить скорость Wi-Fi. И, конечно же, речь идет не только о PCIe, даже в сочетании с SATA или USB. Хотели бы вы превратить SBC с поддержкой RISC-V Linux в свою плату? Что ж, Sipeed выпускает один из немногих доступных на данный момент SoM RISC-V под названием LicheeRV, и это SOM за 20 долларов, использующий два разъема M.2 B-key с полностью настраиваемой распиновкой.

Оказывается, вы можете многое сделать с помощью небольшой группы из 67 контактов. Например, Sparkfun MicroMod — это экосистема микроконтроллеров, в которой используется аппаратное обеспечение M.2 с настраиваемой распиновкой — в случае MicroMod это аппаратное обеспечение с электронным ключом, с нестандартной длиной карты и расположением удерживающего винта, смещенным так, чтобы карты Wi-Fi не могли быть подключенным. Для любителей это аккуратная и интересная экосистема с множеством различных процессоров и датчиков, с которыми можно играть — говоря деловым языком, они позволяют нам оценивать множество различных процессоров для наших приложений. Фактически, прошлогодний значок Remoticon от [Томаса Флуммера] был разработан для процессоров MicroMod, и совсем недавно [tzarc] на Hackaday Discord рассказал нам, что они получили массу удовольствия от создания клавиатуры на основе MicroMod!

Моя собственная работа с M.2 в основном связана с улучшением ноутбуков и вдохом новой жизни в старое оборудование. Например, я создал немало адаптеров для возрождения старых ноутбуков — например, малогабаритные адаптеры mPCIe — M.2 NVMe с M-ключом, которые я и мои друзья используем для установки быстрых и дешевых твердотельных накопителей NVMe в старые, но все еще пригодные для использования машины. . Я также собрал множество адаптеров «ключ-ключ» M.2 для случаев использования моих друзей, например, тот, который позволяет заменить карту Wi-Fi A/E на твердотельный накопитель M-key или наоборот, а также адаптер для плат Apple Xserve для использования твердотельных накопителей M.2 SATA в собственном разъеме для загрузочного диска SATA.

С разъемами M.2 можно получить массу удовольствия. Сейчас как?

Что нужно для добавления разъема M.2? Механически это занимаемая площадь, а также немного свободного места на плате. Давайте сначала поговорим о пространстве на доске. Конечно, вы можете заставить карту свисать с печатной платы — перенеся проблему из «пространства на печатной плате» в область «пространства внутри корпуса», но учитывать размер все равно придется. Размер карты M.2 описывается четырьмя цифрами в формате WWHH, которые обозначают ширину и высоту в миллиметрах: карта WWAN 3042 имеет ширину 30 мм и высоту 42 мм (включая край карты), а твердотельный накопитель 2280 — ширину 22 мм и высоту 80 мм. При размещении отпечатка на печатной плате точное расположение края карты, связанного с отпечатком, будет либо явно показано в таблице данных, либо может быть определено по изображению поперечного сечения.