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TerraMaster F2-221 NAS バックプレーン pinout 記録

Mon, 04 May 2026 06:02:56 +0800

このメモは、TerraMaster F2-221 NAS の非標準バックプレーンコネクタ pinout を整理したものだ。このインターフェースは PCIe エッジコネクタに近い形状だが、標準 PCIe スロットではなく、TerraMaster 独自のバックプレーンインターフェースである。

このコネクタには SATA、電源、リセット、PCIe 信号が同時に載っている。PCIe1 x1 が使えることを確認できれば、自作バックプレーンから M.2 M-key スロットを引き出し、NVMe SSD を内部システムディスクとして使える。

同じ考え方は TerraMaster F2-220 にも適用できる。F2-220 と F2-221 は異なるプラットフォームだが、fnNAS フォーラムの実測では、F3 Backplane V1.1 が F2-220 上で NVMe を認識し、飛牛 OS のインストーラー内でもその NVMe ドライブが見えている。追加で必要になる可能性があるのは、古い BIOS が NVMe ブートに対応していない点への対処だ。

結論

F2-221 のバックプレーンコネクタには、次の信号が含まれている。

2 つのネイティブ SATA ポートの信号
12V、5V、3.3V、GND
SATA HDD 電源制御に関連する信号
PERST#
少なくとも 1 組の利用可能な PCIe Gen2 x1 信号
2 組目の PCIe 信号に関する一部の手掛かり。ただし完全には検証されていない

PCIe1 は M.2 M-key NVMe スロットの引き出しに使える。実測では、NVMe ドライブは PCIe Gen2 x1 で動作し、BIOS から認識して起動できる。

F2-220 の実測結果もこの方向性を支持している。ハードウェアレベルでは NVMe を認識できるが、BIOS の起動段階では NVMe モジュールの注入が必要になる場合があり、起動項目は PATA として表示されることがある。

バックプレーンコネクタ pinout

コネクタは B/A の 2 側に分かれている。? は未確認または未接続、NC は未接続を表す。

Pin	B side	A side
1	12V	?
2	12V	12V
3	12V	12V
4	GND	GND
5	SATA1 A+	SATA1 B+
6	SATA1 A-	SATA1 B-
7	GND	NC
8	5V	5V
9	5V	5V
10	?	5V
11	?	?
12	3.3V	GND
13	GND	3.3V
14	SATA2 A+	3.3V
15	SATA2 A-	GND
16	GND	SATA2 B+
17	PERST#	SATA2 B-
18	GND	GND
19	PCIe1 TX+	NC
20	PCIe1 TX-	GND
21	GND	PCIe1 RX+
22	GND	PCIe1 RX-
23	PCIe1 REFCLK+	GND
24	PCIe1 REFCLK-	GND
25	GND	PCIe2 RX+
26	GND	PCIe2 RX-
27	PCIe2 TX+	GND
28	PCIe2 TX-	GND
29	GND	PCIe2 REFCLK+
30	?	PCIe2 REFCLK-
31	?	GND
32	GND	?

PCIe1 のほうが実用上の参考価値は高い。PCIe2 は完全に検証されていないため、手掛かりとして扱うべきで、信頼できる設計根拠としてそのまま使うべきではない。

信号元の判断

F2-221 の純正 2 ベイバックプレーンには PCIe-to-SATA コントローラがない。SATA 信号はマザーボードコネクタから直接バックプレーンへ入っている。追加の PCIe 信号は、主に同系列の多ベイモデルから推定できる。

TerraMaster F5-422 のバックプレーンには 2 個の ASMedia ASM1061 が使われている。ASM1061 は PCIe Gen2 x1 から 2 ポート SATA へ変換するコントローラだ。Intel J3355 が 2 つの SATA ポートと 6 本の PCIe Gen2 lane を持つことを考えると、多ベイモデルでは PCIe 経由で SATA ポートを拡張していると推定できる。

そのため、F2-221 のマザーボードコネクタに PCIe 信号が残っているのは自然だ。同系列の異なるベイ数の機種でマザーボード設計を共用し、バックプレーンで機能差を出している可能性が高い。

PCIe 差動ペアの判断

PCIe 差動ペアはビアに入ったあと内層を通ることが多く、写真だけでは完全な配線を追えない。使える判断基準の 1 つは、一般的な PCIe 設計では TX 差動ペアに AC coupling コンデンサが入ることだ。

方向は逆に見る必要がある。

ASM1061 コントローラ側から見た TX は、CPU またはマザーボード側の RX に対応する。
ASM1061 コントローラ側から見た RX は、CPU またはマザーボード側の TX に対応する。
REFCLK は隣接する差動ペアと配線位置を合わせて判断する。

この種の pinout は公式仕様書ではなく、ハードウェアリバースエンジニアリング資料として扱うのが妥当だ。

利用可能性の検証

この pinout を基にした F3 Backplane では、次の検証が完了している。

元の 2 つの SATA ベイは引き続き利用可能
PCIe1 を M.2 M-key スロットへ接続可能
NVMe SSD を BIOS が認識
NAS が NVMe SSD から直接起動可能
btrfs scrub でディスクエラーなし
NVMe SSD から数週間動作し、明確な異常なし

テストに使われた NVMe SSD は Patriot P300 128GB。hdparm の結果は次の通り。

1
2
3

/dev/nvme0n1:
 Timing cached reads:   4554 MB in  2.00 seconds = 2279.68 MB/sec
 Timing buffered disk reads: 1222 MB in  3.00 seconds = 407.22 MB/sec

この速度は PCIe Gen2 x1 の制限に合っている。目的は NVMe の性能を使い切ることではなく、外付け USB SSD を内部システムディスクに置き換えることだ。

注意事項

この pinout はハードウェア解析や自作バックプレーンの参考にはなるが、公式資料として扱うべきではない。

コネクタは標準 PCIe ではなく、汎用 PCIe デバイスを直接挿せない。
? ピンは未確認であり、重要な回路へ安易につながない。
PCIe2 は完全には検証されておらず、PCIe1 よりリスクが高い。
CLKREQ は通常の M.2 設計のように完全には引き出されていないため、ASPM が使えない可能性がある。
SATA 電源にはホットスワップ関連の load switch と slow start ロジックが含まれる。信号線だけ接続して電源制御を無視してはいけない。
再現する場合は、写真だけに頼らず、自分のマザーボードとバックプレーンを再測定する。

M.2 E キー B キー M キーのピンの説明の配置

Wed, 15 Apr 2026 08:00:00 +0800

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)

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TerraMaster F2-221 NAS バックプレーン pinout 記録

結論

バックプレーンコネクタ pinout

信号元の判断

PCIe 差動ペアの判断

利用可能性の検証

注意事項

関連リンク

M.2 E キー B キー M キーのピンの説明の配置

01 Socket 1 - Key E

Pinout Description

追加情報

02 Socket 2 - Key B

Pinout Description

Host Interface Configuration

追加情報

03 Socket 3 - Key M

Pinout Description

追加情報

04 素早い整理整頓

参考内容