CN116028409B - 转接卡、主板、计算机、数据传输方法、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种转接卡、主板、计算机、数据传输方法、设备和介质，涉及计算机技术领域，包括转接卡本体，以及设置在转接卡本体上的PCIe连接器和U.2连接器；PCIe连接器的控制总线传输端与U.2连接器的控制总线传输端连接，用于在计算机和硬盘之间传输设备控制信息；PCIe连接器的数据总线传输端与U.2连接器的数据总线传输端连接，用于在计算机和硬盘之间传输写入数据或者读取数据；PCIe连接器的串口通信端与U.2连接器的串口通信端连接，用于传输串口通信信息；串口通信信息用于对硬盘或者计算机进行故障分析。本申请提供的装置和方法，扩展了计算机的数据存储容量，提高了计算机的数据读写速率。

Description

转接卡、主板、计算机、数据传输方法、设备和介质

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种转接卡、主板、计算机、数据传输方法、设备和介质。

背景技术

U.2（代号SFF-8639）作为一种新型高速接口，已经逐渐出现在企业级高性能固态硬盘（Solid State Drive，SSD）上，开始替代SATA接口成为主流高速接口。U.2固态硬盘具有高速、低延时、低功耗的特点，但只能插在具有U.2接口的设备上使用，应用范围严重受限。当前的计算机只带有PCIe插槽接口，无法使用U.2接口带来的便利。

因此，如何分析计算机与固态硬盘之间的数据传输故障，以及如何提高计算机与固态硬盘之间的数据传输速率成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种转接卡、主板、计算机、数据传输方法、设备和介质，用于解决如何分析计算机与固态硬盘之间的数据传输故障，以及如何提高计算机与固态硬盘之间的数据传输速率的技术问题。

本申请提供一种转接卡，包括转接卡本体，以及设置在所述转接卡本体上的PCIe连接器和U.2连接器；所述PCIe连接器用于连接计算机；所述U.2连接器用于连接硬盘；

所述PCIe连接器的控制总线传输端与所述U.2连接器的控制总线传输端连接，用于在所述计算机和所述硬盘之间传输设备控制信息；

所述PCIe连接器的数据总线传输端与所述U.2连接器的数据总线传输端连接，用于在所述计算机和所述硬盘之间传输写入数据或者读取数据；

所述PCIe连接器的串口通信端与所述U.2连接器的串口通信端连接，用于传输串口通信信息；所述串口通信信息用于对所述硬盘或者所述计算机进行故障分析。

在一些实施例中，所述转接卡本体上设置有电平转换模块；

所述电平转换模块的第一信号端与所述PCIe连接器的串口通信端连接，第二信号端与所述U.2连接器的串口通信端连接，用于在所述PCIe连接器的信号电平与所述U.2连接器的信号电平不一致时，对所述串口通信信息的信号电平进行调制；

所述电平转换模块的第一电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，用于获取第一工作电源。

在一些实施例中，所述转接卡本体上设置有电源转换模块；

所述电源转换模块的电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，电源输出端与所述电平转换模块的第二电源输入端连接，用于为所述电平转换模块提供第二工作电源。

在一些实施例中，所述PCIe连接器的驱动电源输出端与所述U.2连接器的驱动电源输入端连接，用于向所述硬盘提供驱动电源。

在一些实施例中，所述转接卡本体上设置有电源保护模块；

所述电源保护模块的第一端与所述PCIe连接器的驱动电源输出端连接，第二端与所述U.2连接器的驱动电源输入端连接，用于对所述硬盘进行电源保护；所述电源保护包括过压保护、过流保护和欠压保护中的至少一种。

在一些实施例中，所述转接卡本体上设置有第一信号灯；

所述第一信号灯的电源输入端与所述PCIe连接器的驱动电源输出端连接，电源输出端与所述转接卡的接地端连接，用于指示所述驱动电源的供电状态。

在一些实施例中，所述转接卡本体上设置有第二信号灯；

所述第二信号灯的电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，电源输出端与所述U.2连接器的状态指示端连接，用于指示所述硬盘的工作状态。

在一些实施例中，所述转接卡本体上设置有第三信号灯；

所述第三信号灯的电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，电源输出端与所述转接卡的接地端连接，用于指示所述控制电源的供电状态。

在一些实施例中，所述转接卡本体上设置有功能配置模块；

所述功能配置模块与所述U.2连接器的硬盘控制端连接，用于对所述硬盘的硬件功能进行配置。

在一些实施例中，所述PCIe连接器的控制电源输出端与所述功能配置模块连接，用于向所述功能配置模块提供控制电源。

在一些实施例中，所述功能配置模块包括端口选择单元；

所述端口选择单元的电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，电源输出端与所述U.2连接器的硬盘端口选择端连接，用于确定所述硬盘接入计算机的端口模式；所述端口模式包括单端口模式或者双端口模式。

在一些实施例中，所述功能配置模块包括硬盘使能单元；

所述硬盘使能单元的电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，电源输出端与所述U.2连接器的硬盘使能端连接，用于控制所述硬盘进入工作状态。

在一些实施例中，所述转接卡本体上设置有串口调试模块；

所述串口调试模块的信号传输端与所述PCIe连接器的串口通信端连接，用于导出所述串口通信信息，以及对所述计算机或者所述硬盘进行调试。

在一些实施例中，所述电平转换模块采用MOS管；

所述MOS管的源极接入所述第二工作电源，与所述U.2连接器的串口通信端连接；

所述MOS管的栅极接入所述第二工作电源；

所述MOS管的漏极接入所述第一工作电源，与所述PCIe连接器的串口通信端连接。

在一些实施例中，所述PCIe连接器和所述U.2连接器的端口均支持相同版本的PCIe协议；所述PCIe协议至少包括PCIe 5.0协议。

本申请提供一种主板，包括所述的转接卡，PCIe插槽和固态硬盘；

所述PCIe插槽设置在所述主板上；

所述转接卡可拔插地设置于所述PCIe插槽内；

所述固态硬盘可拔插地设置于所述转接卡上。

本申请提供一种计算机，包括机箱和所述的主板；所述主板设置于所述机箱内。

本申请提供一种数据传输方法，应用于所述的计算机，包括：

接收数据写入指令和写入数据；

基于所述数据写入指令，生成写入控制信号；

将所述写入控制信号基于转接卡发送至固态硬盘；

接收所述固态硬盘基于所述写入控制信号发送的写入状态反馈信息；

将所述写入数据基于所述转接卡发送至所述固态硬盘。

在一些实施例中，还包括：

接收数据读取指令和数据存储地址；

基于所述数据读取指令，生成读取控制信号；

将所述读取控制信号基于转接卡发送至固态硬盘；

接收所述固态硬盘基于所述读取控制信号发送的读取状态反馈信息；

将所述数据存储地址基于所述转接卡发送至所述固态硬盘；

接收所述固态硬盘发送的读取数据。

在一些实施例中，还包括：

获取转接卡的串口调试模块发送的异常日志；

对所述异常日志进行解析，确定所述转接卡的读写故障信息；

基于所述读写故障信息，确定故障修复程序；

将所述故障修复程序发送至所述串口调试模块，对所述转接卡连接的固态硬盘进行调试。

本申请提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如所述的数据传输方法。

本申请提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的数据传输方法。

本申请提供的转接卡、主板、计算机、数据传输方法、设备和介质，包括设置在转接卡本体上的PCIe连接器和U.2连接器，将PCIe连接器的控制总线传输端与U.2连接器的控制总线传输端连接，PCIe连接器的数据总线传输端与U.2连接器的数据总线传输端连接，分别实现设备控制信息和数据的传输；将PCIe连接器的串口通信端与所述U.2连接器的串口通信端连接，用于实现对硬盘或者计算机进行故障分析；该转接卡不仅可以使不具备U.2接口的计算机可以方便地连接具有U.2接口的固态硬盘，扩展了计算机的数据存储容量，提高了计算机的数据读写速率，还可以导出串口通信信息用于数据传输故障分析。此外，该转接卡通过可插拔的方式与计算机和硬盘连接，提高了计算机存储容量扩展的便捷性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的转接卡的结构示意图之一；

图2是本申请提供的转接卡的结构示意图之二；

图3是本申请提供的转接卡的结构示意图之三；

图4是本申请提供的转接卡的结构示意图之四；

图5是本申请提供的转接卡的结构示意图之五；

图6是本申请提供的转接卡的结构示意图之六；

图7是本申请提供的转接卡的结构示意图之七；

图8是本申请提供的转接卡的结构示意图之八；

图9是本申请提供的电路保护模块的原理图；

图10是本申请提供的电源转换模块的原理图；

图11是本申请提供的信号电平转换模块的原理图；

图12是本申请提供的主板的结构示意图；

图13是本申请提供的计算机的结构示意图；

图14是本申请提供的数据传输方法的流程示意图；

图15是本申请提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本申请提供的转接卡的结构示意图之一，如图1所示，该转接卡包括：转接卡本体110，以及设置在转接卡本体110上的PCIe连接器120和U.2连接器130；PCIe连接器用于连接计算机；U.2连接器用于连接硬盘。

PCIe连接器120的控制总线传输端与U.2连接器130的控制总线传输端连接，用于在计算机和硬盘之间传输设备控制信息；

PCIe连接器120的数据总线传输端与U.2连接器130的数据总线传输端连接，用于向硬盘发送写入数据，或者接收硬盘发送的读取数据；

PCIe连接器120的串口通信端与U.2连接器130的串口通信端连接，用于传输串口通信信息；串口通信信息用于对硬盘或者计算机进行故障分析。

PCIe连接器120的驱动电源输出端与U.2连接器130的驱动电源输入端连接，用于向硬盘提供驱动电源。

具体地，PCIe（Peripheral Component Interconnect express）是一种高速串行计算机扩展总线标准，具有数据传输速度快、抗干扰强、传输距离远、功耗低等优点。U.2是一种应用于固态硬盘的接口规范，具有数据传输速度快，接口尺寸小，支持NVMe标准，支持SATA-Express规范，还能兼容SAS、SATA等规范。

本申请提供的转接卡适用于具有PCIe插槽的计算设备与具有U.2接口的存储设备进行连接。计算设备可以包括便携式计算机、台式计算机、服务器和智能终端等。存储设备主要是指固态硬盘等。

转接卡的转接卡本体110可以为PCB（Printed Circuit Board）板。PCB板的表面上设置有电路，可以用于安装电子元器件，以及通过铜导线实现电子元器件之间的相互连接。

在转接卡本体110上可以设置PCIe连接器120和U.2连接器130。其中，PCIe连接器120与计算机中的PCIe插槽连接，U.2连接器130与硬盘连接，两个连接器可以分别设置在转接卡本体110的两侧，为计算机和硬盘的连接提供空间位置。

由于计算机中一般设置了PCIe插槽，因此PCIe连接器120可以选择为PCIe插头（connecting finger，金手指），以实现与计算机进行配合插接。

硬盘上设置的U.2连接器一般为U.2公头连接器，相应地，转接卡上的U.2连接器130可以为U.2母头连接器。这样设置，使得转接卡可以与硬盘配合插接。

PCIe连接器120的控制总线传输端与U.2连接器130的控制总线传输端连接，用于在计算机和硬盘之间传输设备控制信息。设备控制信息是指与设备相关的控制信息，包括电源控制信息和设备属性信息等。

此处的控制总线可以为SMbus（System Management Bus，系统管理总线）。例如，控制总线传输端可以为PCIe插头中的SMBCLK引脚和SMBDAT引脚。使用SMBus，计算机和硬盘之间发送和接收消息都是通过SMBus，而不是使用单独的控制线，这样可以节省设备的管脚数。硬盘还可以提供生产信息、型号和部件号等信息，针对挂起事件保存硬盘的状态，报告不同类别的错误，接收控制参数，并返回硬盘的状态等。

PCIe连接器120的数据总线传输端与U.2连接器130的数据总线传输端连接，用于向硬盘发送写入数据，或者接收硬盘发送的读取数据。此处的数据总线为PCIe总线，用来在计算机和硬盘之间传输数据。数据包括两部分，一部分是计算机处理后需要写入硬盘中的写入数据，另一部分为从硬盘读取出来需要发送至计算机进行处理的读取数据。

数据总线传输端的数量可以根据PCIe插头的类型进行选取。例如，当PCIe插头为PCIe X1插头时，数据总线传输端可以选择为0通道；当PCIe插头为PCIe X4插头时，数据总线传输端可以选择为0至3通道；当PCIe插头为PCIe X8插头时，数据总线传输端可以选择为0至7通道；当PCIe插头为PCIe X16插头时，数据总线传输端可以选择为0至15通道。

为了确保固态硬盘能够稳定工作，还需要为固态硬盘提供驱动电源。驱动电源用于为固态硬盘提供工作电源，使得固态硬盘内的各个电子元器件能够工作，在计算机的控制之下，实现数据的读取、写入和存储。

因此，PCIe连接器120的驱动电源输出端与U.2连接器130的驱动电源输入端连接，用于向硬盘提供驱动电源。

在转接卡本体上，可以通过电子印刷术布设控制总线导线、数据总线导线和电源导线，提高信号传输的可靠性。

计算机和硬盘在进行数据传输的过程中，可能会发生数据传输故障。计算机或者硬盘会生成异常日志等，以串口通信信息的方式体现。对这些异常日志进行分析，可以分析产生数据传输故障的具体原因，从而进行故障排除。

此外，进行故障排除的信息也可以以串口通信信息的方式体现。例如，可以以串口通信信息的方式向计算机或者硬盘发送调试信号或者调试程序，排除数据传输故障。

本申请实施例提供的转接卡，包括设置在转接卡本体上的PCIe连接器和U.2连接器，将PCIe连接器的控制总线传输端与U.2连接器的控制总线传输端连接，PCIe连接器的数据总线传输端与U.2连接器的数据总线传输端连接，分别实现设备控制信息和数据的传输；将PCIe连接器的串口通信端与所述U.2连接器的串口通信端连接，用于实现对硬盘或者计算机进行故障分析；该转接卡不仅可以使不具备U.2接口的计算机可以方便地连接具有U.2接口的固态硬盘，扩展了计算机的数据存储容量，提高了计算机的数据读写速率，还可以导出串口通信信息用于数据传输故障分析。此外，该转接卡通过可插拔的方式与计算机和硬盘连接，提高了计算机存储容量扩展的便捷性。在一些实施例中，串口通信信息包括第一串口通信信息和第二串口通信信息。

PCIe连接器的串口通信端与U.2连接器的串口通信端连接，用于向硬盘发送第一串口通信信息，以及接收硬盘发送的第二串口通信信息。

具体地，PCIe连接器连接的计算机和U.2连接器连接的硬盘之间还可以通过通用异步收发器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART）实现异步通信。

可以在转接卡的转接卡本体上设置串行通信导线，连接PCIe连接器的串口通信端与U.2连接器的串口通信端，使得计算机可以通过串行通信端向硬盘发送第一串口通信信息，或者，使得计算机可以接收硬盘发送的第二串口通信信息。

在一些实施例中，转接卡本体上设置有电平转换模块。

图2是本申请提供的转接卡的结构示意图之二，如图2所示，电平转换模块140的第一信号端与PCIe连接器120的串口通信端连接，第二信号端与U.2连接器130的串口通信端连接，用于在PCIe连接器的信号电平与U.2连接器的信号电平不一致时，对第一串口通信信息或者第二串口通信信息的信号电平进行调制。

电平转换模块140的第一电源输入端与PCIe连接器120的控制电源输出端连接，用于获取第一工作电源。

具体地，由于UART所使用的电平标准较多，当计算机和硬盘之间发送串口通信信息时，两个连接器使用的信号电平可能不一致。

因此，可以在转接卡本体上设置电平转换模块。电平转换模块的第一信号端与PCIe连接器的串口通信端连接，第二信号端与U.2连接器的串口通信端连接。

在PCIe连接器的信号电平与U.2连接器的信号电平不一致时，电平转换模块对串口通信信息的信号电平进行调制。例如，计算机向硬盘发送第一串口通信信息时，PCIe连接器的信号电平高于U.2连接器的信号电平，电平转换模块对第一串口通信信息的信号电平进行降压处理；硬盘向计算机发送第二串口通信信息时，U.2连接器的信号电平低于PCIe连接器的信号电平，电平转换模块对第二串口通信信息的信号电平进行升压处理。

电平转换模块的第一电源输入端与PCIe连接器的控制电源输出端连接，用于从计算机的PCIe插槽处获取第一工作电源。

在一些实施例中，转接卡本体上设置有电源转换模块。

图3是本申请提供的转接卡的结构示意图之三，如图3所示，电源转换模块150的电源输入端与PCIe连接器120的控制电源输出端连接，电源输出端与电平转换模块140的第二电源输入端连接，用于为电平转换模块140提供第二工作电源。

具体地，当电平转换模块工作时，可能需要其他电压等级的工作电源。因此，可以在转接卡本体上设置电源转换模块。电源转换模块的电源输入端与PCIe连接器的控制电源输出端连接，用于从计算机的PCIe插槽处获取控制电源，并进行电压转换，得到满足电平转换模块需要的第二工作电源，通过电源输出端传输至电平转换模块的第二电源输入端。

在一些实施例中，转接卡本体上设置有电源保护模块。

图4是本申请提供的转接卡的结构示意图之四，如图4所示，电源保护模块160的第一端与PCIe连接器120的驱动电源输出端连接，第二端与U.2连接器130的驱动电源输入端连接，用于对硬盘进行电源保护；电源保护包括过压保护、过流保护和欠压保护中的至少一种。

具体地，在计算机和硬盘连接后进行工作时，为了避免高浪涌电流和电压瞬变，导致连接器、转接卡本体和硬盘中的电子元器件等受到损害，可以在转接卡本体上设置电源保护模块。电源保护模块的第一端与PCIe连接器的驱动电源输出端连接，第二端与U.2连接器的驱动电源输入端连接，对硬盘提供过压保护、过流保护和欠压保护。

在一些实施例中，转接卡本体上设置有信号灯。

图5是本申请提供的转接卡的结构示意图之五，如图5所示，信号灯包括第一信号灯171、第二信号灯172和第三信号灯173。

第一信号灯171的电源输入端与PCIe连接器120的驱动电源输出端连接，电源输出端与转接卡的接地端连接，用于指示驱动电源的供电状态。

第二信号灯172的电源输入端与PCIe连接器120的控制电源输出端连接，电源输出端与U.2连接器130的状态指示端连接，用于指示硬盘的工作状态。

第三信号灯173的电源输入端与PCIe连接器120的控制电源输出端连接，电源输出端与转接卡的接地端连接，用于指示控制电源的供电状态。

具体地，信号灯可以采用LED灯。各个信号灯可以采用不同的颜色。

第一信号灯主要用于指示驱动电源的供电状态，可以采用红色。当信号灯点亮时，表示驱动电源正常，当信号灯熄灭时，表示驱动电源异常。

第二信号灯主要用于指示硬盘的工作状态，可以采用绿色。当信号灯点亮或者闪亮时，表示硬盘正在读取数据或者写入数据，可以认为计算机正在对硬盘进行操作（PCIe_ACTIVE），当信号灯熄灭时，表示硬盘处于空闲状态。

第三信号灯主要用于指示控制电源的供电状态，可以采用黄色。当信号灯点亮时，表示控制电源正常，当信号灯熄灭时，表示控制电源异常。

在一些实施例中，转接卡本体上设置有功能配置模块。

功能配置模块与U.2连接器的硬盘控制端连接，用于对硬盘的硬件功能进行配置。

PCIe连接器的控制电源输出端与功能配置模块连接，用于向功能配置模块提供控制电源。

具体地，对于硬盘而言，一般留有硬件功能的选项设置。这些选项设置需要依靠外部选择电路实现。因此，可以在转接卡的转接卡本体上设置功能配置模块。功能配置模块的电源输入端与PCIe连接器的控制电源输出端连接，用于从计算机的PCIe插槽处获取控制电源。

图6是本申请提供的转接卡的结构示意图之六，如图6所示，功能配置模块包括端口选择单元181和硬盘使能单元182。

端口选择单元181的电源输入端与PCIe连接器120的控制电源输出端连接，电源输出端与U.2连接器130的硬盘端口选择端连接，用于根据用户的选择，生成端口选择信号，确定硬盘接入计算机的端口模式。

端口模式包括单端口模式或者双端口模式。对于固态硬盘，可以采用单端口接入计算机，也可以采用双端口接入计算机。双端口可以在链路断开或者端口失败的情况下提供冗余。

硬盘使能单元182的电源输入端与PCIe连接器120的控制电源输出端连接，电源输出端与U.2连接器130的硬盘使能端连接，用于根据用户的选择，生成硬盘使能信号，控制硬盘进入工作状态。

在一些实施例中，转接卡本体上设置有串口调试模块。

图7是本申请提供的转接卡的结构示意图之七，如图7所示，串口调试模块190的信号传输端与PCIe连接器120的串口通信端连接，用于导出第一串口通信信息或者第二串口通信信息，以及对计算机或者硬盘进行调试。

具体地，串口调试模块用于在转接卡出现功能异常时，导出第一串口通信信息或者第二串口通信信息，用于分析异常原因，无需通过计算机获取串口通信信息。还可以通过串口调试模块对计算机或者硬盘进行在线调试，无须对硬盘或者转接卡进行拆卸，提高了故障排除的便捷性。

在一些实施例中，电平转换模块采用MOS管。

MOS管的源极接入第二工作电源，与U.2连接器的串口通信端连接；

MOS管的栅极接入第二工作电源；

MOS管的漏极接入第一工作电源，与PCIe连接器的串口通信端连接。

具体地，电平转换模块可以通过MOS管（Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管）实现。

在一些实施例中，PCIe连接器和U.2连接器的端口均支持相同版本的PCIe协议；PCIe协议至少包括PCIe 5.0协议。

具体地，PCIe连接器和U.2连接器的端口均可以采用同一版本的PCIe协议进行设计，使得转接卡可以支持该版本的计算机和硬盘。PCIe协议可以包括PCIe 5.0协议、PCIe4.0协议、PCIe 3.0协议、PCIe 2.0协议和PCIe协议等。

图8是本申请提供的转接卡的结构示意图之八，如图8所示，包括：AIC（Add InCard，转接卡）主体，U.2 Female连接器，PCIe X8金手指（连接器）。该转接器用于连接计算机（PCIe设备）和固态硬盘（SSD）。图中，ohm表示电阻的单位欧姆，P3V3_SLOT为控制电源3.3V，P12V为驱动电源12V，P1V8为转换后的电压1.8V，PCIE_ACTIVE_N为计算机正在对硬盘进行操作，DUALPORT_EN_N为硬盘选择双端口，SSD_P12V_POWER_EN为硬盘采用驱动电源，UART_TX为UART发送信息，UART_TX为UART接收信息，SSD表示固态硬盘，P3V3_AUX表示辅助信号。

AIC主体有单双端口选择模块、UART模块、信号电平转换模块、SSD_P12V_Power使能模块、单双端口选择（DUALPORT）模块、电源转换模块（LDO）、电路保护模块（eFUSE）、LED指示灯模块。

单双端口选择模块、SSD_P12V_Power使能模块、P12V_IN_Power使能模块均可通过跳线帽短接实现功能切换。

信号电平转换模块可实现UART通讯在PCIe设备和SSD中的电平一致，电源转换模块可以为信号电平转换模块提供所需电平。

AIC主体中的LED指示灯模块点亮状态为电源正常，其中LED1为红色，指示P12V电源状态，LED2为绿色，指示PCIe_ACTIVE信号状态，LED3为黄色，指示P3V3_SLOT电源状态。

U.2 Female连接器和PCIe X8金手指均采用Gen5.0协议设计，使其能够支持Gen5.0的SSD和PCIe设备，通过PCIe5.0和SMbus协议进行数据通讯。

其中，单双端口选择模块通过3PIN插针J1实现，用跳线帽来选择高低电平，PCIe设备的P3V3_SLOT供电，高电平为双端口模式，低电平为单端口模式。

SSD_P12V_Power使能模块通过3PIN插针J2实现。

UART模块设置4PIN插针J3，用于系统发生异常时日志导出，定位问题。

P12V_IN_Power使能模块通过3PIN插针J4实现，用跳线帽控制SSD端和AIC端12V电压的通断。

U.2 Female连接器和PCIe X8金手指之间，还可以设置辅助（AUX）信号线，用于传输辅助信号。

电路保护模块可以采用SQ24806AQSC eFuse芯片。

图9是本申请提供的电路保护模块的原理图，如图9所示，硬盘端的12V电源来自于PCIe设备，通过PCIeX8金手指供电。在系统工作过程中，避免不了出现高浪涌电流和电压瞬变的情况，为防止对连接器、PCB走线和下游SSD元器件的损坏，本申请使用eFuse芯片设计了电路保护模块，可针对过压、过流和欠压等异常情况做出电路保护，从而使系统能够在发生异常时不至于损坏，保持在安全的水平运行。

图中R1至R11为电阻，C1至C7、C17为电容。FLT、ENUV、OVP、DEVSLP、PGTH、PGOOD、IMON、ILIM、DVDT和EP为eFuse芯片的功能引脚，GND为eFuse芯片的接地引脚，IN_0至IN_4为eFuse芯片的输入引脚，OUT_0至OUT_4为eFuse芯片的输出引脚。

电源转换模块可以采用SQ24302BSED芯片。

图10是本申请提供的电源转换模块的原理图，如图10所示，PCIe设备仅可通过PCIe X8金手指为AIC提供P12V和P3V3_SLOT两路固定电源。SSD端的UART等低速信号工作过程中可能需要其他电平的电源，为保证PCIe设备和SSD的正常通讯，需要转换出SSD所需电源，本申请以P1V8和UART为例，设计了电源转换模块和信号电平转换模块，将PCIe设备的P3V3_SLOT转换为P1V8，通过MOS管实现固态硬盘UART_SSD和PCIe设备UART的电平转换。另外，本申请的信号电平转换模块也可兼容相同电平的信号传输。

图中R12至R19为电阻，C8至C14为电容。EN、SS_CTRL、NR/SS、FB、PG和TP为SQ24302BSED芯片的功能引脚，GND为该芯片的接地引脚，IN_1和IN_2为该芯片的输入引脚，OUT_1和OUT_2为该芯片的输出引脚。

图11是本申请提供的信号电平转换模块的原理图，如图11所示，由于UART协议为全双工通信，信号电平转换模块需要通过2颗MOS管 Q1和Q2实现，具体可以为Q1与Q2并联后，分别与U.2 Female连接器和PCIe X8金手指连接。 C15至C16为电容。图中G表示栅极，D表示漏极，S表示源极。

如果SSD端为1.8V，AIC端为3.3V，则Q1电路中电阻R21、R22和R23上件，电阻R24不上件，Q2电路中电阻R25、R26和R27上件，电阻R28不上件。

如果AIC端与SSD端电平保持一致，则Q1电路中电阻R21、R22和R23不上件，电阻R24上件，Q2电路中电阻R25、R26和R27不上件，电阻R28上件。也就是说，无需通过MOS管进行电平转换。

图12是本申请提供的主板的结构示意图，如图12所示，主板200包括上述实施例中的转接卡100，PCIe插槽210和固态硬盘220；PCIe插槽210设置在主板200上；转接卡100可拔插地设置于PCIe插槽210内；固态硬盘220可拔插地设置于转接卡100上。图中虚线表示可插拔式连接。

具体地，通过使用上述实施例中的转接卡，实现了固态硬盘、转接卡和主板之间的可插拔式连接，便于对主板的存储空间进行扩展，提高了计算机存储容量扩展的便捷性。

图13是本申请提供的计算机的结构示意图，如图13所示，计算机300包括机箱310和上述实施例中的主板200；主板200设置于机箱310内。

具体地，该主板可以使不具备U.2接口的计算机可以方便地连接具有U.2接口的固态硬盘，扩展了计算机的数据存储容量，提高了计算机的数据读写速率。

本申请提供的计算机，能够将带SSD的AIC完全放入机箱内，并通过螺丝固定在机箱上实现系统共地和防抖，具有较强的防静电和抗干扰能力，提高了整机系统稳定性。

图14是本申请提供的数据传输方法的流程示意图，如图14所示，该方法包括步骤410、步骤420、步骤430、步骤440和步骤450。

步骤410、接收数据写入指令和写入数据。

步骤420、基于数据写入指令，生成写入控制信号。

步骤430、将写入控制信号基于转接卡发送至固态硬盘。

步骤440、接收固态硬盘基于写入控制信号发送的写入状态反馈信息。

步骤450、将写入数据基于转接卡发送至固态硬盘。

具体地，本申请实施例提供的数据传输方法的执行主体为上述实施例中的计算机。

用户在操作计算机时，通过输入设备在计算机中输入数据写入指令和写入数据。计算机根据数据写入指令，生成固态硬盘的写入控制信号。计算机将写入控制信号通过转接卡发送至固态硬盘。

固态硬盘在接收写入控制信号后，进入写入状态，并通过转接卡向计算机发送写入状态反馈信息。

计算机对写入状态反馈信息进行确认后，将写入数据通过转接卡发送至固态硬盘。由固态硬盘对写入数据进行存储。

例如，通过PCIeX8金手指获取PCIe设备的PCIe高速信号；将获取到的PCIe高速信号通过PCB直连到U.2 Female连接器接口；将U.2 Female连接器接收到的PCIe高速信号通过SSD的U.2连接器传至固态硬盘端主控。

本申请实施例提供的数据传输方法，可以使不具备U.2接口的计算机可以方便地连接具有U.2接口的固态硬盘，扩展了计算机的数据存储容量，提高了计算机的数据读写速率。此外，转接卡通过可插拔的方式与计算机和硬盘连接，提高了计算机存储容量扩展的便捷性。

在一些实施例中，该方法还包括：

接收数据读取指令和数据存储地址；

基于数据读取指令，生成读取控制信号；

将读取控制信号基于转接卡发送至固态硬盘；

接收固态硬盘基于读取控制信号发送的读取状态反馈信息；

将数据存储地址基于转接卡发送至固态硬盘；

接收固态硬盘发送的读取数据。

具体地，用户在操作计算机时，通过输入设备在计算机中输入数据读取指令和数据存储地址。

计算机根据数据读取指令，生成固态硬盘的读取控制信号。计算机将读取控制信号通过转接卡发送至固态硬盘。

固态硬盘在接收读取控制信号后，进入读取状态，并通过转接卡向计算机发送读取状态反馈信息。

计算机对读取状态反馈信息进行确认后，将数据存储地址通过转接卡发送至固态硬盘。由固态硬盘读取数据存储地址中存储的读取数据，并将该读取数据发送至计算机。

例如，通过U.2 Female连接器获取来自SSD的PCIe高速信号；将获取到的PCIe高速信号通过PCB直连到PCIeX8金手指；将PCIeX8金手指接收到的PCIe高速信号传至PCIe设备的处理器。

在一些实施例中，该方法还包括：

获取转接卡的串口调试模块发送的异常日志；

对异常日志进行解析，确定转接卡的读写故障信息；

基于读写故障信息，确定故障修复程序；

将故障修复程序发送至串口调试模块，对转接卡连接的固态硬盘或者计算机进行调试。

具体地，当固态硬盘或者计算机出现故障时，用户还可以通过外部设备连接串口调试模块，获取转接卡的串口调试模块发送的异常日志。

对这些异常日志进行解析，得到读写故障信息。根据对应的读写故障信息，可以确定故障修复程序。故障修复程序可以是驱动更新程序或者驱动升级程序等。

将故障修复程序发送至串口调试模块，对转接卡连接的固态硬盘或者计算机进行调试，从而排除故障。

图15是本申请提供的电子设备的结构示意图，如图15所示，该电子设备可以包括：处理器（Processor）510、通信接口（Communications Interface）520、存储器（Memory）530和通信总线（Communications Bus）540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑命令，以执行上述实施例中所述的方法，例如：

接收数据写入指令和写入数据；基于数据写入指令，生成写入控制信号；将写入控制信号基于转接卡发送至固态硬盘；接收固态硬盘基于写入控制信号发送的写入状态反馈信息；将写入数据基于转接卡发送至固态硬盘。

此外，上述的存储器中的逻辑命令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干命令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请实施例提供的电子设备中的处理器可以调用存储器中的逻辑指令，实现上述方法，其具体的实施方式与前述方法实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。

本申请实施例还提供一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的方法。

其具体的实施方式与前述方法实施方式一致，且可以达到相同的有益效果，此处不再赘述。

本申请实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (21)

1.一种转接卡，其特征在于，包括转接卡本体，以及设置在所述转接卡本体上的PCIe连接器和U.2连接器；所述PCIe连接器用于连接计算机；所述U.2连接器用于连接硬盘；

所述PCIe连接器的控制总线传输端与所述U.2连接器的控制总线传输端连接，用于在所述计算机和所述硬盘之间传输设备控制信息；

所述PCIe连接器的数据总线传输端与所述U.2连接器的数据总线传输端连接，用于在所述计算机和所述硬盘之间传输写入数据或者读取数据；

所述PCIe连接器的串口通信端与所述U.2连接器的串口通信端连接，用于传输串口通信信息；所述串口通信信息用于对所述硬盘或者所述计算机进行故障分析；

所述转接卡本体上设置有串口调试模块；所述串口调试模块的信号传输端与所述PCIe连接器的串口通信端连接，用于导出所述串口通信信息，以及对所述计算机或者所述硬盘进行调试；

所述串口通信信息包括异常日志；

所述对所述硬盘或者所述计算机进行故障分析，包括：

获取所述转接卡的串口调试模块发送的异常日志；

对所述异常日志进行解析，确定所述转接卡的读写故障信息；

基于所述读写故障信息，确定故障修复程序；

将所述故障修复程序发送至所述串口调试模块，对所述转接卡连接的硬盘或者计算机进行调试。

2.根据权利要求1所述的转接卡，其特征在于，所述转接卡本体上设置有电平转换模块；

所述电平转换模块的第一信号端与所述PCIe连接器的串口通信端连接，第二信号端与所述U.2连接器的串口通信端连接，用于在所述PCIe连接器的信号电平与所述U.2连接器的信号电平不一致时，对所述串口通信信息的信号电平进行调制；

所述电平转换模块的第一电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，用于获取第一工作电源。

3.根据权利要求2所述的转接卡，其特征在于，所述转接卡本体上设置有电源转换模块；

所述电源转换模块的电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，电源输出端与所述电平转换模块的第二电源输入端连接，用于为所述电平转换模块提供第二工作电源。

4.根据权利要求1所述的转接卡，其特征在于，所述PCIe连接器的驱动电源输出端与所述U.2连接器的驱动电源输入端连接，用于向所述硬盘提供驱动电源。

5.根据权利要求1所述的转接卡，其特征在于，所述转接卡本体上设置有电源保护模块；

所述电源保护模块的第一端与所述PCIe连接器的驱动电源输出端连接，第二端与所述U.2连接器的驱动电源输入端连接，用于对所述硬盘进行电源保护；所述电源保护包括过压保护、过流保护和欠压保护中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的转接卡，其特征在于，所述转接卡本体上设置有第一信号灯；

所述第一信号灯的电源输入端与所述PCIe连接器的驱动电源输出端连接，电源输出端与所述转接卡的接地端连接，用于指示所述驱动电源的供电状态。

7.根据权利要求1所述的转接卡，其特征在于，所述转接卡本体上设置有第二信号灯；

所述第二信号灯的电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，电源输出端与所述U.2连接器的状态指示端连接，用于指示所述硬盘的工作状态。

8.根据权利要求1所述的转接卡，其特征在于，所述转接卡本体上设置有第三信号灯；

所述第三信号灯的电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，电源输出端与所述转接卡的接地端连接，用于指示所述控制电源的供电状态。

9.根据权利要求1所述的转接卡，其特征在于，所述转接卡本体上设置有功能配置模块；

所述功能配置模块与所述U.2连接器的硬盘控制端连接，用于对所述硬盘的硬件功能进行配置。

10.根据权利要求9所述的转接卡，其特征在于，所述PCIe连接器的控制电源输出端与所述功能配置模块连接，用于向所述功能配置模块提供控制电源。

11.根据权利要求9所述的转接卡，其特征在于，所述功能配置模块包括端口选择单元；

所述端口选择单元的电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，电源输出端与所述U.2连接器的硬盘端口选择端连接，用于确定所述硬盘接入计算机的端口模式；所述端口模式包括单端口模式或者双端口模式。

12.根据权利要求9所述的转接卡，其特征在于，所述功能配置模块包括硬盘使能单元；

所述硬盘使能单元的电源输入端与所述PCIe连接器的控制电源输出端连接，电源输出端与所述U.2连接器的硬盘使能端连接，用于控制所述硬盘进入工作状态。

13.根据权利要求3所述的转接卡，其特征在于，所述电平转换模块采用MOS管；

所述MOS管的源极接入所述第二工作电源，与所述U.2连接器的串口通信端连接；

所述MOS管的栅极接入所述第二工作电源；

所述MOS管的漏极接入所述第一工作电源，与所述PCIe连接器的串口通信端连接。

14. 根据权利要求1至13任一项所述的转接卡，其特征在于，所述PCIe连接器和所述U.2连接器的端口均支持相同版本的PCIe协议；所述PCIe协议至少包括PCIe 5.0协议。

15.一种主板，其特征在于，包括权利要求1至14任一项所述的转接卡、PCIe插槽和固态硬盘；

所述PCIe插槽设置在所述主板上；

所述转接卡可拔插地设置于所述PCIe插槽内；

所述固态硬盘可拔插地设置于所述转接卡上。

16.一种计算机，其特征在于，包括机箱和权利要求15所述的主板；所述主板设置于所述机箱内。

17.一种数据传输方法，其特征在于，应用于权利要求16所述的计算机，包括：

接收数据写入指令和写入数据；

基于所述数据写入指令，生成写入控制信号；

将所述写入控制信号基于转接卡发送至固态硬盘；

接收所述固态硬盘基于所述写入控制信号发送的写入状态反馈信息；

将所述写入数据基于所述转接卡发送至所述固态硬盘。

18.根据权利要求17所述的数据传输方法，其特征在于，还包括：

接收数据读取指令和数据存储地址；

基于所述数据读取指令，生成读取控制信号；

将所述读取控制信号基于转接卡发送至固态硬盘；

接收所述固态硬盘基于所述读取控制信号发送的读取状态反馈信息；

将所述数据存储地址基于所述转接卡发送至所述固态硬盘；

接收所述固态硬盘发送的读取数据。

19.根据权利要求17所述的数据传输方法，其特征在于，还包括：

获取转接卡的串口调试模块发送的异常日志；

对所述异常日志进行解析，确定所述转接卡的读写故障信息；

基于所述读写故障信息，确定故障修复程序；

将所述故障修复程序发送至所述串口调试模块，对所述转接卡连接的固态硬盘或者计算机进行调试。

20.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求17至19任一项所述的数据传输方法。

21.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求17至19任一项所述的数据传输方法。

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