M.2 Untuk Peretas – Perluas Laptop Anda

Anda telah melihat kartu M.2 di laptop modern. Jika Anda membeli SSD hari ini, kemungkinan besar itu adalah SSD M.2. Banyak laptop kami berisi kartu WiFi M.2, kartu WWAN berorientasi konsumen kini hadir dalam M.2, dan sesekali kami melihat kartu M.2 yang bertentangan dengan harapan kami. Saat ini, menggunakan M.2 adalah salah satu cara paling layak untuk menambahkan fitur baru ke laptop Anda. Saya telah menemukan bahwa standar M.2 cukup mudah diakses dan juga sangat dapat diretas, dan saya ingin menunjukkannya kepada Anda.

Jika Anda pernah mencari di Web mencoba memahami apa yang membuat M.2 tergerak, Anda mungkin telah menemukan salah satu dari banyak artikel membingungkan yang hanya menyalin hal-hal dari PDF spesifikasi M.2, dan membuat segalanya terlihat lebih rumit daripada yang sebenarnya. . Mari kita lihat penggunaan M.2 di dunia nyata. Hari ini, saya akan menunjukkan perangkat M.2 yang akan Anda temui di alam liar, dan mengajari Anda apa yang perlu Anda ketahui untuk menggunakannya. Di bagian 2, saya akan menunjukkan cara membuat kartu M.2 dan perangkat penerima kartu Anda sendiri juga!

Dipikirkan dengan Baik, Sebagian Besar

Anda dapat benar-benar menghargai standar M.2 setelah Anda mulai mempelajarinya, terutama jika Anda telah bekerja dengan perangkat mPCIe selama beberapa waktu. mPCIe adalah apa yang telah kami gunakan selama bertahun-tahun, dan secara bertahap menjadi campuran pinout yang hampir tidak kompatibel. Saat produsen memikirkan semua jenis perangkat yang dapat mereka sematkan, Anda akan menemukan peretasan seperti ekstensi koeksistensi mSATA dan WWAN, dan kurangnya standarisasi terlihat dalam hal-hal seperti modem mPCIe WWAN segera setelah Anda membutuhkan sesuatu seperti UART atau PCM. Spesifikasi M.2, untungnya, menjelaskan semua pelajaran ini.

Standar M.2 dirancang dengan mempertimbangkan kasus penggunaan dunia nyata dan mendefinisikan pin sebanyak mungkin, memastikan bahwa kartu tujuan yang sama dari produsen yang berbeda dapat saling menggantikan. Ini dibagi menjadi kunci yang berbeda yang masing-masing memiliki tujuan – seperti berorientasi penyimpanan, WWAN, WiFi, dan kunci tujuan lainnya. Setiap keying mendefinisikan pinout untuk sekelompok antarmuka seperti PCIe, USB 2.0 atau 3.0, SATA, I2C, DisplayPort dan sebagainya. Sebagian besar antarmuka ini, tentu saja, cukup enak untuk seorang peretas.

Baik kartu maupun soket tidak diperlukan untuk mendukung semua antarmuka yang ditentukan dalam pinout keying, atau antarmuka tertentu. Ini masuk akal jika Anda mendesain sistem – banyak antarmuka yang ditentukan bersifat situasional atau mahal. Namun, tentu saja, ini dapat menyebabkan kebingungan tentang jenis “cocok, tetapi tidak berfungsi”. Misalnya, SSD SATA kunci B+M tidak akan berfungsi di beberapa soket kunci-M khusus NVMe, dan beberapa standar kepemilikan seperti CNVi memberikan kunci pada konsep “kartu WiFi M.2 apa pun akan berfungsi dengan laptop Anda”.

Beberapa kartu M.2 mungkin terlihat dapat dibalik, tetapi sebenarnya tidak

Namun, dalam penggunaan di dunia nyata, ada jangkar yang dapat Anda andalkan – jika Anda melihat slot M-key, A-key atau E-key, itu memiliki PCIe, jika Anda melihat slot B-key, A-key atau E -slot kunci, memiliki USB 2.0; dan jika Anda memiliki skema atau beberapa perangkat M.2, Anda dapat dengan cepat menguji kompatibilitas slot tertentu. Ada juga pin I2C SDA dan SCL yang ditentukan di semua kunci, tetapi apakah mereka terhubung ke apa pun adalah peluang 50/50, tampaknya tergantung pada fase bulan pada hari yang tepat ketika mainboard laptop Anda dirancang.

B+M? Standar M.2 memungkinkan menggabungkan kunci pada kartu, membiarkan kartu masuk ke dalam dua jenis soket yang berbeda dan meningkatkan kompatibilitas kartu Anda. Ada dua kombinasi yang akan Anda lihat – B+M dan A+E, masing-masing digunakan untuk SSD dan kartu WiFi, dan pinout kunci B, M, A, dan E dirancang untuk memungkinkan kedua kombinasi ini. Anda kehilangan beberapa fitur opsional, tetapi hal-hal penting seperti PCIe tetap dapat diakses. Selain itu, meskipun mungkin Anda merasa dapat memasukkan SSD B+M terbalik jika Anda menerapkan kekuatan yang cukup, atau mendorong kartu kunci-M ke dalam soket kunci-B, tidak hanya itu tidak akan berfungsi, Anda akan membalikkan polaritas tegangan input dan mungkin ada konsekuensi yang berapi-api. Bahkan dengan beberapa kendala ini, M.2 jauh lebih masuk akal dan kuat daripada mPCIe yang pernah ada.

Tongkat Solid-State

Dua B+M SSD – satu SATA dan satu NVMe melalui 2x tautan PCIe

Tidak diragukan lagi yang paling populer adalah SSD M.2. Mereka adalah SATA, atau NVMe – yang terakhir adalah antarmuka penyimpanan yang menggunakan PCIe sebagai lapisan fisiknya. Kami telah berbicara tentang internal NVMe secara mendalam, jangan ragu untuk memeriksanya. SSD SATA biasanya menggunakan kunci B+M – beberapa hanya menggunakan kunci B, tetapi jarang. SSD NVMe biasanya menggunakan M-key, beberapa menggunakan kombinasi B+M dan dengan demikian dibatasi hingga 2 jalur PCIe, Anda akan melihatnya dengan SSD yang lebih murah.

SSD hanya dapat mendukung salah satu dari standar ini – tidak pernah keduanya. Mungkin sulit untuk mengetahui yang mana, jadi jika tidak ada logo NVMe atau SATA pada label, cari nomor modelnya. Jika Anda memiliki SSD di tangan atau mendapatkan beberapa gambar beresolusi lebih tinggi, lihat jumlah pasangan diferensial. Jika hanya ada dua, itu adalah SATA; jika ada tiga, lima atau sembilan, itu NVMe. Secara statistik, Anda kemungkinan besar akan melihat SSD NVMe, karena semakin banyak jumlahnya.

Port M-key atau B-key mungkin mendukung keduanya atau hanya salah satunya. Pada pin B dan M, ada pin yang ditentukan untuk membedakan antara PCIe dan SATA SSD, dan jika host mendukung kedua standar, host akan beralih di antara keduanya secara otomatis. Dengan beberapa laptop, mungkin sulit untuk mengetahui apakah SSD SATA M.2 akan didukung – sebaliknya, NVMe adalah taruhan yang aman, karena hampir tidak pernah tidak didukung. Dan, jika Anda memiliki adaptor eksternal sederhana yang hanya memiliki konektor PCIe atau konektor SATA, adaptor tersebut hanya akan mendukung jenis SSD tersebut.

Semua Cara Melakukan WiFi

M.2 WiFi menggunakan kunci A atau E – sebagian besar kartu WiFi yang akan Anda lihat akan menggunakan kombinasi kunci A+E, dan soket dulunya adalah A-key tetapi saat ini E-key adalah aturannya. Anda mendapatkan tautan PCIe 1x dan USB 2.0 , dengan yang pertama digunakan untuk WiFi aktual dan yang terakhir digunakan untuk Bluetooth. Pada tombol A dan E, Anda bisa mendapatkan tautan PCIe 1x kedua – bukan jalur, tautan! – tetapi jarang terlihat soket yang menghubungkannya, oleh karena itu sulit untuk menemukan host untuk kartu seperti Akselerator TPU Ganda Google Coral ini. Dibandingkan dengan mPCIe, konektor antena tidak lagi uFL – melainkan MHF3, juga dikenal sebagai wFL, jadi mungkin Anda memerlukan beberapa perangkat keras antena baru.

Tidak semua kartu WiFi tertanam menjalankan PCIe, tentu saja – pinout E-key juga memperhitungkan kartu WiFi SDIO. SDIO adalah antarmuka yang dapat disematkan yang sebagian besar digunakan untuk kartu SD dan koneksi chip WiFi – misalnya, pada papan seperti Raspberry Pi. Beberapa kartu dan adaptor telah terlihat di luar sana menggunakan E-key, membuat para peretas yang belum tahu mengangkat alis. Mengingat betapa mudahnya mendesain kartu M.2 Anda sendiri, semoga kita dapat melihat kartu WiFi M.2 SDIO menjadi lebih populer suatu hari nanti – mungkin saat itu, Pine64 tidak akan lagi mendesain modul WiFi yang aneh.

kartu WiFi setengah ukuran di atas, modul WiFi 1216 M.2 di bagian bawah

Sangat jarang untuk melihat kartu E-key atau A-key murni – salah satu pengecualian, CNVi, menggunakan E-key, dan itu bukan pengecualian yang baik. Ini adalah antarmuka turunan M.2 milik Intel yang memungkinkan chipset melakukan sebagian besar pekerjaan WiFi yang biasanya dilakukan pada kartu WiFi PCIe. Tidak hanya kartu WiFi M.2 terkutuk ini tidak berfungsi dengan prosesor AMD atau laptop lama, ada dua versi CNVi dan mereka tidak memiliki kompatibilitas mundur atau maju, yang mengakibatkan kebingungan pengguna, biaya tambahan, dan limbah elektronik. Ada satu keuntungan tentatif – slot biasanya menghubungkan CNVi dan PCIe+USB2, sehingga Anda secara teoritis dapat menggunakan kartu CNVi, kemudian mendapatkan tautan PCIe dan USB internal ekstra untuk tujuan peretasan Anda.

Ada dua faktor bentuk kartu WiFi yang agak aneh yang mungkin Anda temui. Pertama-tama, ada kartu WiFi E-key berukuran menyenangkan ini – dimungkinkan karena sebagian besar pinout tidak digunakan secara default. Menjadi lebih menyenangkan tetapi tidak selalu menyenangkan, Anda mungkin pernah melihat modul solder kecil berpelindung ini di ultrabook. Ini juga merupakan faktor bentuk M.2, yang disebut 1216. Ini dapat disolder dan karenanya tidak mudah diupgrade, tetapi dengan pinout yang telah ditentukan sebelumnya. Sayangnya, modul-modul ini juga hadir dalam variasi CNVi – di sisi positifnya, Anda tidak akan sering menukar kartu-kartu ini.

Go Worldwide Dengan B-Key

Modem USB 4G siap proyek dengan harga murah

Jika Anda memerlukan modem 4G murah yang terhubung dengan USB dengan dukungan Linux yang layak dalam proyek Anda, Anda tidak akan salah dengan mendapatkan modem M.2 B-key bekas, biasanya datang dalam faktor bentuk 3042, jadi lebarnya 30 mm. Banyak dari kartu ini dibuat untuk laptop dengan konektivitas WWAN, dan pasar barang bekas memilikinya dengan harga yang sangat rendah. Kebanyakan dari mereka adalah USB 2.0, dengan beberapa kartu USB 3.0 yang tersedia – untuk keduanya, Anda dapat menemukan breakout yang dilengkapi USB-plug secara online, dan ada beberapa breakout open-source homebrew di luar sana juga.

Ini masuk ke slot B-key pada laptop – dari semua slot M.2 yang tersedia, ini adalah yang paling “wild west”, di mana Anda hanya dapat benar-benar mengandalkan kehadiran USB 2.0 – yang lainnya sangat bervariasi. Standar mendefinisikan beberapa fitur lain – beberapa slot B-key memiliki SATA ekstra, beberapa memiliki PCIe ekstra, beberapa memiliki SATA dan PCIe yang dapat dialihkan dengan pin konfigurasi PCIe/SATA yang sama dengan yang digunakan SSD M-key. Terkadang ada USB 3.0 juga, tetapi tidak ada jaminan. Anda pasti akan memiliki USB 2.0 untuk modem Anda, tetapi untuk perangkat lain seperti SSD, Anda harus google nomor model laptop Anda dengan pertanyaan “dapatkah saya menempatkan SSD di slot B-key”.

Sayangnya, jika laptop Anda tidak benar-benar datang dengan opsi WWAN, tidak hanya antena WWAN yang mungkin tidak ada, tetapi soket B-key on-mainboard mungkin juga tidak disolder – ini adalah pilihan perakitan yang aneh dan membuat frustrasi. menghambat upgradeability, tapi tidak ada yang belum kita lihat dilakukan dengan mPCIe, kurasa. Sisi baiknya, jika Anda memiliki slot B-key, Anda tidak perlu membatasi diri dengan SSD dan kartu WWAN – misalnya, inilah kartu ekspansi M.2 berbasis RP2040 yang terhubung dengan USB 2.0 open-source oleh [Timonsku]kemungkinan akan menjadi peningkatan yang menyenangkan untuk laptop Anda!

M.2: Berkembang, Selalu Hadir, Tetap Disini

Beberapa bagian dari standar M.2 memudar menjadi tidak jelas, dan tidak lagi dapat diakses pada laptop di luar sana – jika mereka pernah berada di tempat pertama. Jika Anda ingin menelusuri lubang kelinci, dokumen M.2 Electromechanical Specification Rev1.0 dapat ditemukan secara online, dan Anda dapat belajar banyak dari 201 halamannya. Misalnya, Anda akan menemukan bahwa F-key dicadangkan untuk beberapa hal yang tidak jelas yang disebut Future Memory Interface, tidak diragukan lagi proyek Intel yang disimpan hanya dijelaskan di beberapa halaman Blogspot yang bahkan tidak diindeks oleh Google lagi.

Untuk bagian yang lebih nyata tetapi tidak kalah menyenangkan, ada standar yang disebut WiGig, dan beberapa ThinkPad mengekspos tautan DisplayPort pada slot WiFi A-key untuk itu – bersama dengan benar-benar memanfaatkan tautan PCIe kedua pada A-key saya sebutkan di atas. Rupanya, Anda dapat memiliki dok laptop nirkabel, dengan DisplayPort dan konektivitas USB3.0 yang menghadirkan banyak perangkat tanpa kabel yang terlihat. Ada beberapa gambar menarik dari internal dock WiGig di luar sana – perangkat keras receiver di dalam dock sebenarnya adalah kartu M.2 G-key itu sendiri. Anda bahkan dapat menemukan kartu in-dock di eBay, sebagai bagian dari sejarah periferal komputasi yang agak baru.

Anda akan menemukan M.2 pada dasarnya di mana-mana. Ini memiliki banyak potensi tersembunyi, dan jika kita perlu memanfaatkannya, ada baiknya Anda mempelajari cara menggunakannya di alam liar. Bahkan jika Anda tidak akan pernah mendesain kartu M.2, sekarang Anda tahu cara membedakan SSD SATA dan NVMe M.2, dan mengapa memasukkan kartu 4G B-key ke dalam slot SSD M-key Anda tidak akan menghasilkan sesuatu yang baik. Pada artikel berikutnya, saya akan menunjukkan cara mendesain kartu M.2 atau memasang soket M.2 di papan Anda sendiri juga!