M.2 Per gli hacker

Dec 25, 2023

Nel primo articolo su M.2 ho descritto tipi e casi d'uso reali dei dispositivi M.2, in modo da non confonderti quando hai a che fare con le varie schede e porte disponibili sul mercato. Ho anche progettato personalmente alcune schede M.2 e adattatori che accettano schede. E oggi vorrei dirti tutto ciò che devi sapere per creare da solo la tecnologia M.2.

Ci sono due aspetti nella costruzione con M.2: aggiungere socket M.2 sui PCB e costruire i PCB che sono schede M.2. Tratterò entrambi, iniziando dal primo, e sapere come gestire i socket M.2 potrebbe essere l'unica cosa di cui avrai bisogno. A parte ciò che descriverò, ci sono alcune guide decenti da cui puoi imparare qualcosa, come la guida alla progettazione di Sparkfun MicroMod, la maggior parte delle quali è specifica per MicroMod ma include anche alcuni suggerimenti e trucchi M.2.

Cosa potresti fare con una presa M.2 sul tuo PCB? Tanto per cominciare, molti gustosi SoM e CPU adatti agli hobbisti ora hanno un'interfaccia PCIe accessibile e, se stai costruendo una scheda di sviluppo o un semplice breakout, un socket M.2 ti consentirà di collegare un SSD NVMe per tutti i tuoi dispositivi high-end. esigenze di archiviazione veloci e a basso consumo: molte schede madri del modulo di elaborazione Raspberry Pi sono dotate di socket M.2 M-key specifici per questo, e per l'avvio è disponibile il supporto NVMe nel firmware RPi. Inoltre, puoi sempre collegare un adattatore PCIe di dimensioni standard o un extender a tale presa e collegare una scheda di rete PCIe o un altro dispositivo tanto necessario, forse anche una GPU esterna! Tuttavia, per quanto i SoM dotati di PCIe siano interessanti, non sono l'unico motivo per utilizzare socket M.2.

Lo stesso PCIe è un'interfaccia in aumento in popolarità e accessibilità. Abbiamo coperto qualcuno che ha realizzato un adattatore destinato alle fotocamere digitali, che consente di utilizzare SSD NVMe al posto delle schede CFExpress, entrambe le interfacce con PCIe come spina dorsale. Un adattatore diverso che abbiamo visto ti consente di inserire una scheda WiFi PCIe in un Pinebook, aiutandoti ad aumentare un po' la velocità WiFi. E ovviamente non si tratta solo di PCIe, nemmeno se abbinato a SATA o USB. Ti piacerebbe progettare un SBC compatibile con RISC-V Linux in una delle tue schede? Bene, Sipeed rende uno dei pochi SoM RISC-V disponibili in questo momento, chiamato LicheeRV, ed è un SOM da $ 20 che utilizza due connettori M.2 B-key con una piedinatura completamente personalizzata.

Si scopre che puoi fare molto con un gruppo a basso ingombro di 67 pin. Ad esempio, Sparkfun MicroMod è un ecosistema di microcontrollori che utilizza hardware M.2 con una piedinatura personalizzata: nel caso di MicroMod, si tratta di hardware E-key, con lunghezza della scheda personalizzata e posizione della vite di ritenzione spostata in modo che le schede WiFi non possano essere collegato. Per gli hobbisti, sono un ecosistema pulito e originale con tonnellate di CPU e sensori diversi con cui giocare: in termini di business, ci permettono di valutare una varietà di processori diversi per le nostre applicazioni. In effetti, il badge Remoticon dell'anno scorso realizzato da [Thomas Flummer] è stato progettato per le CPU MicroMod e, proprio di recente, [tzarc] su Hackaday Discord ci ha detto che si sono divertiti moltissimo a costruire una tastiera basata su MicroMod!

Il mio lavoro con M.2 riguarda principalmente il miglioramento dei laptop e il dare nuova vita al vecchio hardware. Ad esempio, ho creato parecchi adattatori per far rivivere vecchi laptop, ad esempio adattatori da mPCIe a M.2 M-key NVMe a ingombro ridotto, che io e i miei amici utilizziamo per inserire SSD NVMe veloci ed economici in macchine vecchie ma ancora utilizzabili. . Ho anche creato una serie di adattatori M.2 key-to-key per i casi d'uso dei miei amici, come uno che ti consente di sostituire una scheda WiFi A/E con un SSD M-key o viceversa, e un adattatore per schede Apple Xserve per utilizzare SSD SATA M.2 nel connettore dell'unità di avvio SATA proprietario.

C'è molto divertimento con i socket M.2. Ora come?

Cosa serve per aggiungere un socket M.2? Meccanicamente, la sua impronta, così come un po' di spazio libero sulla scheda. Parliamo prima dello spazio sulla scheda. Naturalmente, puoi far pendere la scheda dal PCB, trasferendo il problema dallo "spazio del PCB" all'area dello "spazio all'interno del case", ma devi comunque tenere conto delle dimensioni. Le dimensioni della scheda M.2 sono descritte con quattro cifre in formato WWHH, ovvero larghezza e altezza in millimetri: una scheda WWAN 3042 è larga 30 mm e alta 42 mm (incluso il bordo della scheda) e un SSD 2280 è largo 22 mm e alto 80 mm. Quando si inserisce un'impronta su un PCB, la posizione esatta del bordo della scheda relativa all'impronta verrà mostrata esplicitamente nella scheda tecnica o potrà essere dedotta dall'immagine della sezione trasversale.