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鐵威馬 F2-221 NAS 背板 pinout 記錄

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

這篇記錄整理鐵威馬 F2-221 NAS 背板連接器的非標準 pinout。這個介面外形接近 PCIe 邊緣連接器，但並不是標準 PCIe 插槽，而是鐵威馬自訂背板介面。

該連接器同時承載 SATA、電源、復位和 PCIe 訊號。確認 PCIe1 x1 可用後，可以透過自製背板接出 M.2 M-key 插槽，用 NVMe SSD 作為內部系統碟。

同一思路也適用於鐵威馬 F2-220。F2-220 與 F2-221 平台不同，但已有飛牛論壇實測：F3 背板 V1.1 在 F2-220 上可以識別 NVMe，安裝飛牛 OS 時系統內可見該 NVMe 碟；真正需要額外處理的是老 BIOS 可能不支援從 NVMe 啟動。

結論

F2-221 背板連接器裡同時包含：

兩個原生 SATA 埠的訊號
12V、5V、3.3V 和 GND
SATA 硬碟供電控制相關訊號
PERST#
至少一組可用的 PCIe Gen2 x1 訊號
第二組 PCIe 訊號的部分線索，但沒有完整驗證

PCIe1 可用於接出 M.2 M-key NVMe 插槽。實測中，NVMe 碟運行在 PCIe Gen2 x1 上，BIOS 可以識別並啟動。

F2-220 的實測結果也支持這個方向：硬體層面可以識別 NVMe，但 BIOS 啟動階段可能需要注入 NVMe 模組，啟動項可能以 PATA 形式出現。

背板連接器 pinout

連接器分為 B/A 兩側。? 表示未確認或未連接，NC 表示未連接。

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 的參考價值更高。PCIe2 未完整驗證，只適合作為線索，不能直接作為可靠設計依據。

訊號來源判斷

F2-221 原廠雙碟背板沒有 PCIe 轉 SATA 控制器，SATA 訊號直接從主機板連接器進入背板。額外 PCIe 訊號主要從同系列多碟位機型推斷而來。

鐵威馬 F5-422 背板使用兩顆 ASMedia ASM1061。ASM1061 是 PCIe Gen2 x1 轉雙 SATA 控制器。結合 Intel J3355 本身有 2 個 SATA 埠和 6 條 PCIe Gen2 lane，可以推斷多碟位型號透過 PCIe 擴展 SATA 連接埠。

因此，F2-221 主機板連接器上保留 PCIe 訊號是合理的。廠商很可能在同系列不同碟位機型之間複用主機板設計，只透過背板區分功能。

PCIe 差分對判斷

PCIe 差分線進入過孔後通常會走內層，無法只靠照片完整追線。一個可用判斷規則是：傳統 PCIe 設計中，TX 差分對通常帶 AC coupling 電容。

方向需要反過來看：

從 ASM1061 控制器角度看的 TX，對應 CPU 或主機板側的 RX
從 ASM1061 控制器角度看的 RX，對應 CPU 或主機板側的 TX
REFCLK 需要結合相鄰差分對和走線位置判斷

這類 pinout 更適合當作硬體逆向資料，而不是官方規格書。

可用性驗證

基於這份 pinout 製作的 F3 背板已經完成過以下驗證：

原有兩個 SATA 硬碟位繼續可用
PCIe1 可接到 M.2 M-key 插槽
NVMe SSD 可被 BIOS 識別
NAS 可以直接從 NVMe SSD 啟動
btrfs scrub 未發現硬碟錯誤
系統從 NVMe SSD 運行數週無明顯異常

測試用 NVMe SSD 為 Patriot P300 128GB。hdparm 結果如下：

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

這個速度符合 PCIe Gen2 x1 的限制。它不是為了跑滿 NVMe 性能，而是作為內部系統碟替代外接 USB SSD。

注意事項

這份 pinout 適合作為硬體逆向和自製背板參考，但不應當成官方資料使用。

連接器不是標準 PCIe，不能直接插通用 PCIe 裝置。
? 腳位未確認，不應隨意接入關鍵電路。
PCIe2 未完整驗證，風險比 PCIe1 更高。
CLKREQ 沒有按常規 M.2 設計完整接出，ASPM 可能不可用。
SATA 供電包含熱插拔相關的 load switch 和 slow start 邏輯，不能只接訊號線而忽略供電控制。
如果要複刻，應重新測量自己的主機板和背板，不要只依賴照片。

M.2 E Key B Key M Key腳位說明整理

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

本文主要涵蓋三種在嵌入式系統上很常見的 M.2 介面：

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

另外，原文說明內容是基於 PCI Express M.2 Specification Revision 3.0, Version 1.2。

01 Socket 1 - Key E

Key E 常見於連接類模組，例如 Wi-Fi / Bluetooth 擴充卡。原文提到這類卡通常透過 PCIe 與 USB 連接，其它匯流排如 SDIO、I2S 是否可用，要看 COM 是否支援。

Pinout Description

左 Pin	左訊號	右訊號	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

補充說明

M.2 Socket 1 - Key E 常用在連接類應用上，例如 Wi-Fi / Bluetooth 模組。
PCIe_TX+/- 的 AC coupling 電容放在 COM 端，PCIe_RX+/- 的 AC coupling 電容放在 M.2 擴充卡端，所以 carrier board 不需要再補這些 AC coupling 電容。
CLKREQ# 用來啟用 PCIe reference clock，應接到 PCIe clock buffer 的 output enable 腳位。
因為 CLKREQ# 是 M.2 擴充卡輸出的低有效、open-drain 訊號，所以 carrier board 端需要上拉電阻。

02 Socket 2 - Key B

Key B 常見於 SATA、PCIe SSD，或部分 WWAN 模組。這組 socket 的特色是有 CONFIG_0 到 CONFIG_3 四個配置腳位，可以讓系統辨識卡片期望使用哪種 host interface。

Pinout Description

左 Pin	左訊號	右訊號	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，系統要讀取四個 CONFIG_X 腳位來辨識目前卡片選擇的 pinout / host interface。即使 M.2 卡尚未上電，系統也應該把這些配置腳位上拉到適當電源，確保仍可讀取狀態。

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

註：不同 Port Configuration 的細節，原文建議回查 PCI Express M.2 Specification。

補充說明

Socket 2 - Key B 常用來連接 PCIe 或 SATA 型儲存裝置。
CONFIG_1 可以用來切換 host interface：
CONFIG_1 = Low 時啟用 SATA
CONFIG_1 = High 時啟用 PCIe
第二條 PCIe lane 可支援像 Intel Optane 這類 PCIe x2 裝置；若要真的跑 x2，主機端的 PCIe lanes 也要配置成 PCIe x2 link。
當 PCIe 模式啟用時，M.2 擴充卡上不會連接 CONFIG_1，因此 carrier board 端需要加上拉電阻。
若這個 M.2 socket 接的是 SATA 儲存裝置，Pin 43 要接到 SATA Rx 差分對的負端。
若這個 M.2 socket 接的是 PCIe 儲存裝置，Pin 43 要接到 PCIe Rx 差分對的正端。

03 Socket 3 - Key M

Key M 很常用來接 PCIe 或 SATA 型儲存裝置，尤其是高頻寬 SSD。與 Key B 類似，這裡也有用來選擇 host interface 的訊號，不過改成 PEDET。

Pinout Description

左 Pin	左訊號	右訊號	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

補充說明

Socket 3 - Key M 常用來連接 PCIe 或 SATA 型儲存裝置。
PEDET 用來選擇 host interface，而 M.2 卡會用不同接法表明模式：
PEDET = Low 代表啟用 SATA，也就是 M.2 卡把 PEDET 接到 GND
PEDET = High 代表啟用 PCIe，也就是 M.2 卡上不連接 PEDET
若要拿到最高頻寬，四條 PCIe lanes 應配置成 x4 link。
當 PCIe 模式啟用時，M.2 擴充卡不會連接 PEDET，因此 carrier board 端需要加上拉電阻。
若這個 socket 接的是 SATA 儲存裝置，Pin 43 要接到 SATA Rx 差分對的負端。
若這個 socket 接的是 PCIe 儲存裝置，Pin 43 要接到 PCIe Rx 差分對的正端。

04 快速整理

如果你只是想快速記住這篇內容的重點，可以先抓住下面幾件事：

Key E 主要偏向連接類模組，例如 Wi-Fi / Bluetooth。
Key B 常見於 SATA / PCIe SSD，也可能出現在 WWAN 類模組。
Key M 主要偏向高頻寬儲存用途，常見於 PCIe SSD。
Key B 透過 CONFIG_0 ~ CONFIG_3 辨識介面配置。
Key M 透過 PEDET 辨識 SATA 或 PCIe。
CLKREQ#、CONFIG_1、PEDET 這類訊號在某些模式下需要 carrier board 提供上拉。

如果後續要做 carrier board 或 socket 對接設計，建議還是把這篇整理與原始資料、PCI Express M.2 規範一起對照，尤其是 Port Configuration、PCIe lane 配置與 SATA/PCIe 共用腳位的部分。

參考內容

原始資料：https://wiki.congatec.com/wiki/M.2_Pinout_Descriptions_and_Reference_Designs_(AN43)

Pinout on KnightLi的博客

鐵威馬 F2-221 NAS 背板 pinout 記錄

結論

背板連接器 pinout

訊號來源判斷

PCIe 差分對判斷

可用性驗證

注意事項

相關連結

M.2 E Key B Key M Key腳位說明整理

01 Socket 1 - Key E

Pinout Description

補充說明

02 Socket 2 - Key B

Pinout Description

Host Interface Configuration

補充說明

03 Socket 3 - Key M

Pinout Description

補充說明

04 快速整理

參考內容