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铁威马 F2-221 NAS 背板 pinout 记录

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

这篇记录整理铁威马 F2-221 NAS 背板连接器的非标准 pinout。这个接口外形接近 PCIe 边缘连接器，但并不是标准 PCIe 插槽，而是铁威马自定义背板接口。

该连接器同时承载 SATA、电源、复位和 PCIe 信号。确认 PCIe1 x1 可用后，可以通过自制背板接出 M.2 M-key 插槽，用 NVMe SSD 作为内部系统盘。

同一思路也适用于铁威马 F2-220。F2-220 与 F2-221 平台不同，但已有飞牛论坛实测：F3 背板 V1.1 在 F2-220 上可以识别 NVMe，安装飞牛 OS 时系统内可见该 NVMe 盘；真正需要额外处理的是老 BIOS 可能不支持从 NVMe 启动。

结论

F2-221 背板连接器里同时包含：

两个原生 SATA 口的信号
12V、5V、3.3V 和 GND
SATA 硬盘供电控制相关信号
PERST#
至少一组可用的 PCIe Gen2 x1 信号
第二组 PCIe 信号的部分线索，但没有完整验证

PCIe1 可用于接出 M.2 M-key NVMe 插槽。实测中，NVMe 盘运行在 PCIe Gen2 x1 上，BIOS 可以识别并启动。

F2-220 的实测结果也支持这个方向：硬件层面可以识别 NVMe，但 BIOS 启动阶段可能需要注入 NVMe 模块，启动项可能以 PATA 形式出现。

背板连接器 pinout

连接器分为 B/A 两侧。? 表示未确认或未连接，NC 表示未连接。

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 的参考价值更高。PCIe2 未完整验证，只适合作为线索，不能直接作为可靠设计依据。

信号来源判断

F2-221 原厂双盘背板没有 PCIe 转 SATA 控制器，SATA 信号直接从主板连接器进入背板。额外 PCIe 信号主要从同系列多盘位机型推断而来。

铁威马 F5-422 背板使用两颗 ASMedia ASM1061。ASM1061 是 PCIe Gen2 x1 转双 SATA 控制器。结合 Intel J3355 本身有 2 个 SATA 口和 6 条 PCIe Gen2 lane，可以推断多盘位型号通过 PCIe 扩展 SATA 端口。

因此，F2-221 主板连接器上保留 PCIe 信号是合理的。厂商很可能在同系列不同盘位机型之间复用主板设计，只通过背板区分功能。

PCIe 差分对判断

PCIe 差分线进入过孔后通常会走内层，无法只靠照片完整追线。一个可用判断规则是：传统 PCIe 设计中，TX 差分对通常带 AC coupling 电容。

方向需要反过来看：

从 ASM1061 控制器角度看的 TX，对应 CPU 或主板侧的 RX
从 ASM1061 控制器角度看的 RX，对应 CPU 或主板侧的 TX
REFCLK 需要结合相邻差分对和走线位置判断

这类 pinout 更适合当作硬件逆向资料，而不是官方规格书。

可用性验证

基于这份 pinout 制作的 F3 背板已经完成过以下验证：

原有两个 SATA 硬盘位继续可用
PCIe1 可接到 M.2 M-key 插槽
NVMe SSD 可被 BIOS 识别
NAS 可以直接从 NVMe SSD 启动
btrfs scrub 未发现硬盘错误
系统从 NVMe SSD 运行数周无明显异常

测试用 NVMe SSD 为 Patriot P300 128GB。hdparm 结果如下：

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

这个速度符合 PCIe Gen2 x1 的限制。它不是为了跑满 NVMe 性能，而是作为内部系统盘替代外置 USB SSD。

注意事项

这份 pinout 适合作为硬件逆向和自制背板参考，但不应当当成官方资料使用。

连接器不是标准 PCIe，不能直接插通用 PCIe 设备。
? 引脚未确认，不应随意接入关键电路。
PCIe2 未完整验证，风险比 PCIe1 更高。
CLKREQ 没有按常规 M.2 设计完整接出，ASPM 可能不可用。
SATA 供电包含热插拔相关的 load switch 和 slow start 逻辑，不能只接信号线而忽略供电控制。
如果要复刻，应重新测量自己的主板和背板，不要只依赖照片。

M.2 E Key B Key M Key脚位说明整理

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

本文主要涵盖三种在嵌入式系统中很常见的 M.2 接口：

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

另外，原文说明内容基于 PCI Express M.2 Specification Revision 3.0, Version 1.2。

01 Socket 1 - Key E

Key E 常见于连接类模块，例如 Wi-Fi / Bluetooth 扩展卡。原文提到这类卡通常通过 PCIe 与 USB 连接，其他总线如 SDIO、I2S 是否可用，要看 COM 是否支持。

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

补充说明

M.2 Socket 1 - Key E 常用于连接类应用，例如 Wi-Fi / Bluetooth 模块。
PCIe_TX+/- 的 AC coupling 电容放在 COM 端，PCIe_RX+/- 的 AC coupling 电容放在 M.2 扩展卡端，所以 carrier board 不需要再补这些 AC coupling 电容。
CLKREQ# 用来启用 PCIe reference clock，应接到 PCIe clock buffer 的 output enable 引脚。
因为 CLKREQ# 是 M.2 扩展卡输出的低有效、open-drain 信号，所以 carrier board 端需要上拉电阻。

02 Socket 2 - Key B

Key B 常见于 SATA、PCIe SSD，或部分 WWAN 模块。这组 socket 的特点是有 CONFIG_0 到 CONFIG_3 四个配置引脚，可以让系统识别卡片期望使用哪种 host interface。

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

原文指出，系统要读取四个 CONFIG_X 引脚来识别当前卡片选择的 pinout / host interface。即使 M.2 卡尚未上电，系统也应该把这些配置引脚上拉到适当电源，确保仍可读取状态。

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：不同 Port Configuration 的细节，原文建议回查 PCI Express M.2 Specification。

补充说明

Socket 2 - Key B 常用于连接 PCIe 或 SATA 型存储设备。
CONFIG_1 可以用来切换 host interface：
CONFIG_1 = Low 时启用 SATA
CONFIG_1 = High 时启用 PCIe
第二条 PCIe lane 可支持像 Intel Optane 这类 PCIe x2 设备；若要真正跑 x2，主机端的 PCIe lanes 也要配置成 PCIe x2 link。
当 PCIe 模式启用时，M.2 扩展卡上不会连接 CONFIG_1，因此 carrier board 端需要加上拉电阻。
如果这个 M.2 socket 接的是 SATA 存储设备，Pin 43 要接到 SATA Rx 差分对的负端。
如果这个 M.2 socket 接的是 PCIe 存储设备，Pin 43 要接到 PCIe Rx 差分对的正端。

03 Socket 3 - Key M

Key M 很常用于连接 PCIe 或 SATA 型存储设备，尤其是高带宽 SSD。与 Key B 类似，这里也有用来选择 host interface 的信号，不过改成了 PEDET。

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

补充说明

Socket 3 - Key M 常用于连接 PCIe 或 SATA 型存储设备。
PEDET 用来选择 host interface，而 M.2 卡会用不同接法表明模式：
PEDET = Low 代表启用 SATA，也就是 M.2 卡把 PEDET 接到 GND
PEDET = High 代表启用 PCIe，也就是 M.2 卡上不连接 PEDET
若要获得最高带宽，四条 PCIe lanes 应配置成 x4 link。
当 PCIe 模式启用时，M.2 扩展卡不会连接 PEDET，因此 carrier board 端需要加上拉电阻。
如果这个 socket 接的是 SATA 存储设备，Pin 43 要接到 SATA Rx 差分对的负端。
如果这个 socket 接的是 PCIe 存储设备，Pin 43 要接到 PCIe Rx 差分对的正端。

04 快速整理

如果你只想快速记住这篇内容的重点，可以先抓住下面几件事：

Key E 主要偏向连接类模块，例如 Wi-Fi / Bluetooth。
Key B 常见于 SATA / PCIe SSD，也可能出现在 WWAN 类模块。
Key M 主要偏向高带宽存储用途，常见于 PCIe SSD。
Key B 通过 CONFIG_0 ~ CONFIG_3 识别接口配置。
Key M 通过 PEDET 识别 SATA 或 PCIe。
CLKREQ#、CONFIG_1、PEDET 这类信号在某些模式下需要 carrier board 提供上拉。

如果后续要做 carrier board 或 socket 对接设计，建议还是把这篇整理与原始资料、PCI Express M.2 规范一起对照，尤其是 Port Configuration、PCIe lane 配置与 SATA/PCIe 共用引脚的部分。

参考内容

原始资料：https://wiki.congatec.com/wiki/M.2_Pinout_Descriptions_and_Reference_Designs_(AN43)

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铁威马 F2-221 NAS 背板 pinout 记录

结论

背板连接器 pinout

信号来源判断

PCIe 差分对判断

可用性验证

注意事项

相关链接

M.2 E Key B Key M Key脚位说明整理

01 Socket 1 - Key E

Pinout Description

补充说明

02 Socket 2 - Key B

Pinout Description

Host Interface Configuration

补充说明

03 Socket 3 - Key M

Pinout Description

补充说明

04 快速整理

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