CN109240957A - 一种m.2硬盘接口转usb接口电路及转换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种M.2硬盘接口转USB接口电路，分别与M.2存储设备和USB设备连接，包括M.2接口单元、M.2转USB控制单元和USB接口单元，所述M.2接口单元的数据输入端与M.2存储设备连接，数据输出端与M.2转USB控制单元的输入端连接，M.2转USB控制单元的输出端与USB接口单元的数据输入端连接，USB接口单元的数据输出端与USB设备连接。还公开了一种电路转换方法，通过该设计，在服务器开发测试中或者相关部件引入测试时，可以不依赖板卡开发进程，提前启动M.2硬盘的相关测试工作，将大大缩短测试周期，提升M.2部件引入合格库的效率缩短产品开发周期。
Description
技术领域
本发明涉及服务器接口技术领域，尤其是一种M.2硬盘接口转USB接口电路及转换方法。
背景技术
M.2接口，是Intel推出的一种全新的接口规范，与MSATA相比M.2主要有两个方面的优势：一是速度方面的优势。M.2接口有两种类型：Socket 2(B key——ngff)和Socket 3(M key——nvme)，其中Socket2支持SATA、PCI-E X2接口，而如果采用PCI-E×2接口标准，最大的读取速度可以达到700MB/s，写入也能达到550MB/s。第二个是体积方面的优势。虽然，MSATA的固态硬盘体积已经足够小了，但相比M.2接口的固态硬盘，MSATA仍然没有任何优势可言。M.2标准的SSD同mSATA一样可以进行单面NAND闪存颗粒的布置，也可以进行双面布置，其中单面布置的总厚度仅有2.75mm，而双面布置的厚度也仅为3.85mm，宽度为22mm,长度有42、60、80mm三种规格可选。而mSATA在体积上的劣势就明显的多，51mm×30mm的尺寸让mSATA在面积上不占优势，而4.85mm的单面布置厚度跟M.2比起来也显得厚了太多。另外，即使在大小相同的情况下，M.2也可以提供更高的存储容量。
同时M.2接口支持NVMe标准，拥有更大的带宽，提高SSD的IOPS，大大减少SSD的延迟。同时接口通用性比其他支持NVMe传输协议的接口要好，体积小巧，因此M.2硬盘广泛使用在服务器上面用作系统盘，M,2接口采用主板集成，可以叠在服务器主板上，大大节省服务器空间。
USB通用串行总线(Universal Serial Bus)是连接计算机系统与外部设备的一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品，并扩展至摄影器材、数字电视(机顶盒)、游戏机等其它相关领域。
由于M.2相关接口主要集成在主板上，相关移动式M.2接口设备较少，因此在服务器开发中，测试或者部件引入测试时依赖主板，缺乏主板是，相关M.2存储硬盘无法测试，会造成M.2部件引入时间周期大大增加，因此有必要设计一块小巧兼容性强的M.2设备，方便不依赖主板启动测试，缩短测试周期提升产品开发效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种M.2硬盘接口转USB接口电路及转换方法，方便通过USB接口调试M.2盘，提升M.2盘的引入效率。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明第一方面提供了一种M.2硬盘接口转USB接口电路，分别与M.2存储设备和USB设备连接，包括M.2接口单元、M.2转USB控制单元和USB接口单元，所述M.2接口单元的数据输入端与M.2存储设备连接，数据输出端与M.2转USB控制单元的输入端连接，M.2转USB控制单元的输出端与USB接口单元的数据输入端连接，USB接口单元的数据输出端与USB设备连接。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述M.2转USB控制单元包括主控芯片U1，主控芯片U1的数据发送正负对接口分别与M.2接口单元的数据接收端连接，主控芯片U1的数据接收正负对接口分别与M.2接收单元的数据发送端连接，主控芯片U1的数据端与USB单元的数据端连接，主控芯片U1的高速数据端与USB单元的高速数据端连接。
结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述M.2接口单元包括M.2接口芯片U2，M.2接口芯片U2的引脚41与引脚43分别与M.2存储设备的数据接收端连接，M.2接口芯片U2的引脚47和49分别与M.2存储设备的数据输出端连接，M.2接口芯片U2的引脚3与主控芯片U1的引脚32连接，M.2接口芯片U2的引脚7与主控芯片U1的引脚33连接，M.2接口芯片U2的引脚11与主控芯片U1的引脚29连接，M.2接口芯片U2的引脚13与主控芯片U1的引脚30连接，M.2接口芯片U2的引脚54与主控芯片U1的引脚9连接.
结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述USB接口单元包括USB接口芯片U3，USB接口芯片U3的引脚2与主控芯片U1的引脚15连接，USB接口芯片U3的引脚3与主控芯片U1的引脚16连接，USB接口芯片U3的引脚5与主控芯片U1的引脚23连接，USB接口芯片U3的引脚6与主控芯片U1的引脚22连接，USB接口芯片U3的引脚8与主控芯片U1的引脚20连接，USB接口芯片U3的引脚2与主控芯片U1的引脚19连接，USB接口芯片U3的引脚1与电阻R1连接后外接电源P5V，USB接口芯片U3的引脚4、引脚7、引脚10和引脚11连接后接地。
结合第一方面，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述主控芯片U1还与串行芯片U4连接，串行芯片U4的引脚1与主控芯片U1的引脚6连接，串行芯片U4的引脚2与主控芯片U1的引脚2连接，串行芯片U4的引脚3与电源P3.3V连接，串行芯片U4的引脚4接地，串行芯片U4的引脚5与主控芯片U1的引脚5连接，串行芯片U4的引脚6与主控芯片U1的引脚3连接，串行芯片U4的引脚7、引脚8连接后与电源P3.3V连接。
本发明第二方面提供了一种M.2硬盘接口转USB接口电路转换方法，其特征是，包括以下步骤：
M.2存储设备通过插接M.2接口芯片，将数据传输到主控芯片；
主控芯片实时侦测和接受M.2存储设备的数据，同时将M.2接口协议数据转换成USB接口协议数据；
主控芯片将USB接口协议数据通过USB接口连接至主机或者服务器，通过主机或者服务器调试外置M.2硬盘。。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明提供了一种M2硬盘接口转换为USB3.0接口电路，通过M.2协议接口数据转换为USB3.0接口协议数据，USB3.0的最大传输带宽为5.0Gbps(500MB/s)，相比较于M.2盘串口支持600MB/S的传输率，因此使用USB3.0进行测试验证M.2盘时不会造成速度过分的降低，速度方面可以很好的兼容M.2盘。方便通过USB接口调试M.2盘，提升M.2盘的引入效率。USB3.0接口在2.0模式4线结构(电源，地线，2条数据D+/D-)的基础上，新增加了4条线路用于接收(SSRX+/-)和传输信号(SSTX+/-)同时，USB 3.0利用了双向数据传输全双工模式，传输效率完全满足M.2的要求，因此服务器或者主机电脑通过外接串行USB接口可方便对M.2硬盘进行读写和控制。通过该设计，在服务器开发测试中或者相关部件引入测试时，可以不依赖板卡开发进程，提前启动M.2硬盘的相关测试工作，将大大缩短测试周期，提升M.2部件引入合格库的效率缩短产品开发周期。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图；
图2是本发明电路原理示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1所示，一种M.2硬盘接口转USB接口电路，分别与M.2存储设备和USB设备连接，包括M.2接口单元、M.2转USB控制单元和USB接口单元，所述M.2接口单元的数据输入端与M.2存储设备连接，数据输出端与M.2转USB控制单元的输入端连接，M.2转USB控制单元的输出端与USB接口单元的数据输入端连接，USB接口单元的数据输出端与USB设备连接。
如图2所示，主控芯片U1的数据发送正负对接口分别与M.2接口单元的数据接收端连接，主控芯片U1的数据接收正负对接口分别与M.2接收单元的数据发送端连接，主控芯片U1的数据端与USB单元的数据端连接，主控芯片U1的高速数据端与USB单元的高速数据端连接。
M.2接口芯片U2的引脚41与引脚43分别与M.2存储设备的数据接收端连接，M.2接口芯片U2的引脚47和49分别与M.2存储设备的数据输出端连接，M.2接口芯片U2的引脚3与主控芯片U1的引脚32连接，M.2接口芯片U2的引脚7与主控芯片U1的引脚33连接，M.2接口芯片U2的引脚11与主控芯片U1的引脚29连接，M.2接口芯片U2的引脚13与主控芯片U1的引脚30连接，M.2接口芯片U2的引脚54与主控芯片U1的引脚9连接.
USB接口芯片U3的引脚2与主控芯片U1的引脚15连接，USB接口芯片U3的引脚3与主控芯片U1的引脚16连接，USB接口芯片U3的引脚5与主控芯片U1的引脚23连接，USB接口芯片U3的引脚6与主控芯片U1的引脚22连接，USB接口芯片U3的引脚8与主控芯片U1的引脚20连接，USB接口芯片U3的引脚2与主控芯片U1的引脚19连接，USB接口芯片U3的引脚1与电阻R1连接后外接电源P5V，USB接口芯片U3的引脚4、引脚7、引脚10和引脚11连接后接地。
主控芯片U1还与串行芯片U4连接，串行芯片U4的引脚1与主控芯片U1的引脚6连接，串行芯片U4的引脚2与主控芯片U1的引脚2连接，串行芯片U4的引脚3与电源P3.3V连接，串行芯片U4的引脚4接地，串行芯片U4的引脚5与主控芯片U1的引脚5连接，串行芯片U4的引脚6与主控芯片U1的引脚3连接，串行芯片U4的引脚7、引脚8连接后与电源P3.3V连接。
主控芯片采用ASM1053，该控制芯片高度集成了高速USB3.0与SATA协议接口，同时它也是一个内嵌RAM的8位微处理机，可以提供SATAM.2盘接口到USB接口的解决方案，因此可使用其输出M.2接口信号通过数据发送正负对接口(STXP/STXN)和数据接收正负对接口(SRXN/SRXP)信号连接至M.2接口与M.2硬盘进行通信。
USB3.0接口在2.0模式4线结构(电源，地线，2条数据D+/D-)的基础上，新增加了4条线路用于接收(SSRX+/-)和传输信号(SSTX+/-)同时，USB 3.0利用了双向数据传输全双工模式，传输效率完全满足M.2的要求，因此服务器或者主机电脑通过外接串行USB接口可方便对M.2硬盘进行读写和控制。
服务器M.2硬盘接口转换为USB3.0接口，完成数据之间转换方法如下：
S1、M.2硬盘通过插接M.2接口，将数据传输到主控芯片；
S2、主控芯片实时侦测和接受M.2盘的数据，同时将M.2接口协议数据转换成USB接口协议数据；
S3、USB接口协议数据通过USB接口连接至主机或者服务器，通过主机或者服务器调试外置M.2硬盘。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (6)
1.一种M.2硬盘接口转USB接口电路，分别与M.2存储设备和USB设备连接，其特征是，包括M.2接口单元、M.2转USB控制单元和USB接口单元，所述M.2接口单元的数据输入端与M.2存储设备连接，数据输出端与M.2转USB控制单元的输入端连接，M.2转USB控制单元的输出端与USB接口单元的数据输入端连接，USB接口单元的数据输出端与USB设备连接。
2.如权利要求1所述的电路，其特征是，所述M.2转USB控制单元包括主控芯片U1，主控芯片U1的数据发送正负对接口分别与M.2接口单元的数据接收端连接，主控芯片U1的数据接收正负对接口分别与M.2接收单元的数据发送端连接，主控芯片U1的数据端与USB单元的数据端连接，主控芯片U1的高速数据端与USB单元的高速数据端连接。
3.如权利要求1所述的电路，其特征是，所述M.2接口单元包括M.2接口芯片U2，M.2接口芯片U2的引脚41与引脚43分别与M.2存储设备的数据接收端连接，M.2接口芯片U2的引脚47和49分别与M.2存储设备的数据输出端连接，M.2接口芯片U2的引脚3与主控芯片U1的引脚32连接，M.2接口芯片U2的引脚7与主控芯片U1的引脚33连接，M.2接口芯片U2的引脚11与主控芯片U1的引脚29连接，M.2接口芯片U2的引脚13与主控芯片U1的引脚30连接，M.2接口芯片U2的引脚54与主控芯片U1的引脚9连接。
4.如权利要求2所述的电路，其特征是，所述USB接口单元包括USB接口芯片U3，USB接口芯片U3的引脚2与主控芯片U1的引脚15连接，USB接口芯片U3的引脚3与主控芯片U1的引脚16连接，USB接口芯片U3的引脚5与主控芯片U1的引脚23连接，USB接口芯片U3的引脚6与主控芯片U1的引脚22连接，USB接口芯片U3的引脚8与主控芯片U1的引脚20连接，USB接口芯片U3的引脚2与主控芯片U1的引脚19连接，USB接口芯片U3的引脚1与电阻R1连接后外接电源P5V，USB接口芯片U3的引脚4、引脚7、引脚10和引脚11连接后接地。
5.如权利要求2所述的电路，其特征是，所述主控芯片U1还与串行芯片U4连接，串行芯片U4的引脚1与主控芯片U1的引脚6连接，串行芯片U4的引脚2与主控芯片U1的引脚2连接，串行芯片U4的引脚3与电源P3.3V连接，串行芯片U4的引脚4接地，串行芯片U4的引脚5与主控芯片U1的引脚5连接，串行芯片U4的引脚6与主控芯片U1的引脚3连接，串行芯片U4的引脚7、引脚8连接后与电源P3.3V连接。
6.一种M.2硬盘接口转USB接口电路转换方法，其特征是，包括以下步骤：
M.2存储设备通过插接M.2接口芯片，将数据传输到主控芯片；
主控芯片实时侦测和接受M.2存储设备的数据，同时将M.2接口协议数据转换成USB接口协议数据；
主控芯片将USB接口协议数据通过USB接口连接至主机或者服务器，通过主机或者服务器调试外置M.2硬盘。
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