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M2インターフェース定義

インターフェース定義案

このページにはM2インターフェース案をまとめています。M2とM2xMのシートを含むローカル提案ワークブックがありますが、同ワークブックが参照する別ファイルM2E接口定义_0714.xlsxは見つからず、提案の版数や承認元も確認できませんでした。割り当てや数値を裏付けるSiFliの一次資料も確認できていません。ワークブックにはM2xN/M2xAのシートがないため、以下の該当概要は未検証です。これはリリース済みの μForge.ioインターフェース規格ではありません。すべて暫定案として扱い、量産設計に進む前に、選択したモジュール、キャリア基板、コネクター、電気的制限、ピン多重化を確認してください。

適用範囲

ローカル提案ワークブックのM2とM2xMの各シートは位置を1~75で番号付けし、コンタクト表では24~31を省略しているため、67個の番号付きコンタクトを示しています。両シートはマップをM.2 Key-Eコネクターとして記載し、M2xMシートには同じモジュールにM2ベースも必要とあります。これらは提案上の記載であり、PCI-SIGのM.2仕様への準拠やモジュールとキャリア基板の相互交換可能性、実際のコネクター数・配置を証明するものではありません。このページにはM2xNとM2xAの概要もありますが、照合できる元のコンタクトマップ資料は見つかっていません。

  • M2 — ディスプレイ、オーディオ、ストレージ、デバッグ、汎用組み込みI/Oを接続します。
  • M2xM — ディスプレイ、カメラ、PDMのマルチメディア割り当て案です。草案概要にはI2S/PCMも記載されていますが、利用可能なM2xMシートには割り当てがありません。
  • M2xN — ネットワーク、USB、CAN、UART信号を扱います。
  • M2xA — モーター制御、アナログ取得、エンコーダー、タイマー信号を扱います。

現在の草案ではM2xHとM2xPは名称のみ予約されており、コンタクトは割り当てられていません。

コネクター間の関係は未確定

ローカル提案ワークブックには、M2xMを含むモジュールにはM2ベースも必要とありますが、両マップが別々のコネクターか共用コネクターかは示されていません。したがって、コネクター数や配置は推定できません。ワークブックにはM2xN/M2xAのコンタクトマップもありません。

コネクターの規約

ローカル提案ワークブックのM2シートでは、カード端面から見て奇数番号のコンタクトを上側、偶数番号を下側に示しています。位置24~31はコンタクト表に記載されず、提案上のキー用切り欠き領域として示されています。この図だけでは、実際のコネクターがM.2 E-keyの機械仕様に適合することは確認できません。

表: M2コネクターと拡張の概要
項目 定義
コネクター形式 位置番号1~75のカードエッジ配置案。コンタクト67個を掲載。M.2 E-key準拠は未確認
提案図で省略された位置 24~31(キー用切り欠き案として表示)
ベース配分 M2
マルチメディア配分 M2xM
本文に含まれる拡張情報 M2xMコンタクトマップ。M2xN/M2xAは概要のみで未検証
宣言例 M2 + M2xM

M2ベースプロファイル

M2は、小型のコネクテッド製品向けのベースプロファイルです。QSPIディスプレイと静電容量式タッチパネル、Wi-Fi SDIO、1-bit TFカードSDIO、アナログオーディオ、デバッグ、USB、CAN、汎用バスを想定しています。SoCと製品構成に応じてモジュール側で適切な機能を選べるよう、複数のコンタクトを意図的に多重化しています。

表: M2の機能配分
機能 割り当て信号 設計上の用途
電源 USB_VIN、VBAT/VBATS、3.3V、CHG_INT、GND 提案マップ上の信号名です。電圧、電流、電源投入シーケンスはここでは規定していません。
QSPIディスプレイ LCDC1_SPI_CS、CLK、DIO0–DIO3、CS2、TE、RSTB、LCD_BL_PWM QSPIディスプレイパネル、バックライト、任意の第 2 チップセレクト。
静電容量式タッチ CTP_I2C1_SDA、CTP_I2C1_SCL、CTP_INT、CTP_REST 静電容量式タッチの制御と割り込み。
Wi-Fi WiFi_SD2_CLK、CMD、D0–D3、PDN、INT、WAKE 4-bit SDIO Wi-Fiコンパニオンインターフェース。
TFカード TF_SD1_CMD、CLK、D0、TF_DET 1-bit TFカードインターフェースとカード検出。
アナログオーディオ ADC_1P/N、ADC_2P/N、MIC_BIAS、DAC_1P/N、DAC_2P/N、AU_PA_EN 2組のアナログ入力、マイクバイアス、2組のDAC出力、PA有効化。
デバッグと復旧 DBG_UART1_TXD/RXD、SWDIO、SWCLK、SWD_SW、BOOT_MODE デバッグUART、SWD、ブート/復旧モード選択。
汎用シリアルバス SPI1/SPI2、I2C2~I2C4、UART2/UART3、汎用GPIO/バス信号(G0–G17/BUS0–BUS17) モジュールのピン多重化で選択する製品固有バス。I2C1はタッチコントローラー用です。SPI2/I2C3/I2C4/UART3の一部ポジションは、PDM1/PDM2のデジタルマイク信号にも割り当てられます。
その他の制御 CAN_TX/RX、USB/USBホスト信号、PWR_KEY フィールドバス、USBロール制御、電源キー入力。

色分けされたM2ピン配置

図: M2信号グループの色分け凡例

色付きの帯は表の凡例です。以下の両面コンタクト表に、この定義案で基準とするM2のピン配置を示します。代替機能や多重化も含みますが、公開済みのインターフェース仕様ではありません。

M2コンタクト割り当て

この両面グリッドの列は、下側ピン/上側ピン/CN1の構成です。ワークブックで追加の多重化機能が定義されている場合は、Alt(代替機能)列に記載しています。各機能セルの色は上の凡例と対応します。

表: M2ベースコンタクト割り当て
代替機能 機能 下側ピン CN1 上側ピン 機能 代替機能
SDIO2_D2 / GPADC WiFi_SD2_D2 74 75 TF_DET SDIO1_D1 / SPI1_MOSI / UART2_RXD
SDIO2_D3 / GPADC WiFi_SD2_D3 72 73 TF_SD1_D0 SDIO1_D0 / SPI1_MISO / UART2_TXD
SDIO2_CMD / GPADC WiFi_SD2_CMD 70 71 TF_SD1_CLK SDIO1_CLK / SPI1_SCK / UART2_CTS
SDIO2_CLK / GPADC WiFi_SD2_CLK 68 69 TF_SD1_CMD SDIO1_CMD / SPI1_CS# / UART2_RTS
SDIO2_D0 / GPADC WiFi_SD2_D0 66 67 WiFi_WAKE SDIO1_D3 / CAN_RX
SDIO2_D1 / GPADC WiFi_SD2_D1 64 65 WiFi_INT SDIO1_D2 / CAN_TX
GND 62 63 GND
GPADC PWR_KEY 60 61 USBHOST_D−
PDM1_DATA / I2C3_SDA / UART2_RXD / G0/BUS0 SPI2_MISO 58 59 USBHOST_D+
PDM1_CLK / I2C3_SCL / UART2_TXD / G1/BUS1 SPI2_MOSI 56 57 USB_OTG
PDM2_DATA / I2C4_SDA / UART3_RXD / UART2_CTS / G2/BUS2 SPI2_SCK 54 55 CTP_I2C1_SDA G5/BUS5
PDM2_CLK / I2C4_SCL / UART3_TXD / UART2_RTS / G3/BUS3 SPI2_CS# 52 53 CTP_I2C1_SCL G6/BUS6
G4/BUS4 CHG_INT 50 51 CTP_INT G7/BUS7 / SWDIO
USB_VIN 48 49 CTP_REST G8/BUS8 / SWCLK
GND 46 47 GND
3.3V 44 45 VBAT/VBATS
G9/BUS9 USB_DET 42 43 DBG_UART1_TXD SWDIO
G10/BUS10 WiFi_PDN 40 41 DBG_UART1_RXD SWCLK
UART3_RXD G11/BUS11 38 39 G14/BUS14 UART2_RXD
UART3_TXD G12/BUS12 36 37 G15/BUS15 UART2_TXD
I2C2_SCL G13/BUS13 34 35 G16/BUS16 I2C2_SDA
GND 32 33 AU_PA_EN G17/BUS17
24~31の位置は省略(キー用切り欠き案) 24~31の位置は省略(キー用切り欠き案)
DAC_1N 22 23 DAC_2N
DAC_1P 20 21 DAC_2P
ADC_2N 18 19 GND
MIC_BIAS 16 17 ADC_2P
ADC_1N 14 15 ADC_1P
LCDC1_SPI_CS2 12 13 GND
LCDC1_SPI_DIO2 10 11 LCDC1_SPI_DIO3
LCDC1_SPI_DIO0 8 9 LCDC1_SPI_DIO1
LCDC1_SPI_CS 6 7 LCDC1_SPI_CLK
LCD_BL_PWM 4 5 LCDC1_SPI_TE
SWD_SW 2 3 LCDC1_SPI_RSTB
— — 1 BOOT_MODE

M2ピンの説明

グループと色は上のコンタクト表に対応しています。ワークブックにはI/O方向の定義がないため、この列は暫定的な設計上の参考情報です。方向はモジュールを基準とし、Iは入力、Oは出力、I/Oは双方向を表します。複数の方向は信号の記載順に対応します。SPIとPDMはモジュールがクロックを供給する構成、SWDは外部デバッガーを接続する構成を想定しています。各信号の方向と電気的要件は、選択したモジュールおよびSoCのドキュメントで確認してください。

I2CのI/OはSDA/SCLが双方向のバス信号であることを示します。すべてのコントローラー/ターゲット動作モードやクロックストレッチへの対応を保証するものではありません。実際のモジュールに必要なピン設定とプルアップを確認してください。詳しくは NXPのI2Cバス仕様を参照してください。PDMのクロック出力/データ入力という想定は、STのPDMアプリケーションノートに示されたマイクとホストの接続構成に基づきます。特定モジュールの対応を示すものではありません。

表: M2信号の説明と暫定的な方向
信号グループ 信号 I/O 説明
電源 VBAT/VBATS I バッテリー入力電源。
電源 3.3V I 3.3 V電源。
電源 CHG_INT O 充電器の割り込み/状態出力。
電源 USB_VIN I USB入力/充電経路の電源。
電源 USB_DET I USB検出信号。
電源 USBHOST_D+、USBHOST_D− I/O 主USBポートとは別のUSBホストモードデータペア。
電源 USB_OTG I/O 提案ワークブック上の信号名です。同シートには「現行プラットフォームでは非対応」と記載されています。コンタクト名だけで対応を判断しないでください。
ディスプレイ LCDC1_SPI_CS、LCDC1_SPI_CS2 O QSPIディスプレイの主チップセレクトおよび任意の第 2 チップセレクト。
ディスプレイ LCDC1_SPI_CLK O QSPIディスプレイクロック。
ディスプレイ LCDC1_SPI_DIO0~DIO3 I/O QSPIディスプレイのデータ線。
ディスプレイ LCDC1_SPI_TE I パネルからのティアリング効果同期入力。
ディスプレイ LCDC1_SPI_RSTB O ディスプレイパネルのリセット。Lowアクティブ。
ディスプレイ LCD_BL_PWM O バックライトPWM制御。
タッチ CTP_I2C1_SDA、CTP_I2C1_SCL I/O 静電容量式タッチコントローラーのI²Cバス。
タッチ CTP_INT I タッチコントローラーの割り込み。
タッチ CTP_REST O タッチコントローラーのリセット。ワークブックでは信号名をCTP_RESTと表記しています。
Wi-Fi/SDIO WiFi_SD2_CLK、WiFi_SD2_CMD O、I/O Wi-FiコンパニオンSDIOのクロックとコマンド。
Wi-Fi/SDIO WiFi_SD2_D0、WiFi_SD2_D1、WiFi_SD2_D2、WiFi_SD2_D3 I/O Wi-FiコンパニオンSDIOデータ線(4-bit)。
Wi-Fi/SDIO WiFi_PDN O Wi-Fiモジュールの電源ダウン制御。
Wi-Fi/SDIO WiFi_INT I Wi-Fi割り込み。ピン65のSDIO1_D2/CAN_TXと共用。
Wi-Fi/SDIO WiFi_WAKE I/O Wi-Fiのウェイク信号。ピン67のSDIO1_D3/CAN_RXと共用。
Wi-Fi/SDIO TF_SD1_CMD、TF_SD1_CLK、TF_SD1_D0 I/O、O、I/O 1-bit TFカードのSDIOコマンド、クロック、データ。
Wi-Fi/SDIO TF_DET I TFカードの挿入検出。
Wi-Fi/SDIO SDIO1_D0–D3、SDIO2_D0–D3 I/O TFカード(SDIO1)とWi-Fiコンパニオン(SDIO2)バスの同じ物理線に対する、コントローラーレベルの汎用別名です。両側で4-bit SDIOが必要な場合を除き、上記の役割別信号名を使ってください。
Wi-Fi/SDIO CAN_TX、CAN_RX O、I ピン65と67でWiFi_INT/WiFi_WAKEと多重化される、ロジックレベルのCANトランシーバーインターフェースです。キャリアには製品バスに適したCANトランシーバーと保護回路が別途必要です。
Wi-Fi/SDIO GPADC I この割り当てでは、Wi-Fi SDIOのコンタクト74、72、70、68、66、64と、PWR_KEYのコンタクト60にADCの代替機能があります。
オーディオ ADC_1P/N、ADC_2P/N I アナログマイク用の差動入力ペア2組。
オーディオ MIC_BIAS O マイクバイアス電源。
オーディオ DAC_1P/N、DAC_2P/N O 差動オーディオ出力ペア2組。
オーディオ AU_PA_EN O オーディオパワーアンプの有効化。
SPI/I²C/UART SPI1_CS#、SPI1_SCK、SPI1_MOSI、SPI1_MISO O、O、O、I TFカード経路と多重化されたSPI1。
SPI/I²C/UART SPI2_CS#、SPI2_SCK、SPI2_MOSI、SPI2_MISO O、O、O、I I2C3およびUART2と多重化されたSPI2。
SPI/I²C/UART I2C2_SDA、I2C2_SCL I/O I2C2のSDAはコンタクト35、SCLは34に割り当てられています。従来の説明にあるMPI/SDとの共用は、このコンタクトマップでは確認できません。
SPI/I²C/UART I2C3_SDA、I2C3_SCL I/O SPI2と多重化されたI2C3。
SPI/I²C/UART I2C4_SDA、I2C4_SCL I/O SPI2およびUART3と多重化されたI2C4。
SPI/I²C/UART UART2_TXD/RXD、UART2_CTS/RTS O/I、I/O UART2はTFカード群、SPI2群、またはコンタクト39/37の代替位置を使用します。従来のMPI/SDとの共用は未確認です。モジュールの実際の多重化設定を確認してください。
SPI/I²C/UART UART3_TXD/RXD O/I UART3はSPI2/I2C4群、またはコンタクト38/36の代替位置を使用します。従来のMPI/SDとの共用は未確認です。モジュールの実際の多重化設定を確認してください。
SPI/I²C/UART G0–G17/BUS0–BUS17 I/O 位置に応じてSPI2、I2C2~I2C4、UART2/UART3、PDM1/PDM2、SWDと多重化される汎用GPIO/バスコンタクト。
オーディオ PDM1_CLK/DATA、PDM2_CLK/DATA O、I 各デジタルマイク用信号ペアのCLKはモジュールの出力、DATAは入力です。SPI2/I2C3/I2C4/UART3とコンタクト58、56、54、52を共用します。
専用信号 DBG_UART1_TXD/RXD O/I SWDと多重化されたデバッグUART。
専用信号 SWDIO、SWCLK I/O、I SWDデバッグポート。デバッグUARTの位置(ピン43/41)またはタッチ割り込み/リセットの位置(ピン51/49)のいずれかを選択できます。各モジュールでは一方だけを実装してください。
専用信号 SWD_SW I 提案ワークブック上の信号名です。配線をどのように制御・選択する信号かは記載されていません。
専用信号 BOOT_MODE I ブート/復旧モード選択。
専用信号 PWR_KEY I 電源キー信号。
グラウンド GND — コネクター内に分散配置されたデジタル/アナログのリターン経路。

Wi-Fi SDIOデータラベルの訂正

提案ワークブックでは、コンタクト64をWiFi_SD2_D1に割り当て、旧版ではここにD3が重複して記載されていたと注記しています。これはワークブック内の修正履歴であり、SiFliによるピン多重化設定の確認ではありません。両方のSDIOバスでは、役割別信号名に加えて、代替機能列にコントローラーレベルの汎用別名も記載されています。Wi-FiバスはSDIO2_D0–D3/SDIO2_CMD/SDIO2_CLK、TFカードバスはSDIO1_D0–D3/SDIO1_CMD/SDIO1_CLKです。

M2の共用ルール

  • ワークブックではSWDを多重化リソースとして扱い、デバッグUARTの位置(ピン43のSWDIO、ピン41のSWCLK)か、タッチ割り込み/リセットの位置(ピン51のSWDIO、ピン49のSWCLK)のいずれかを選択します。各モジュールで一方だけを実装し、これらのコンタクトを他用途に使う前に復旧方法を確保してください。
  • SPI1は1-bit TFカード経路と共用されます。どちらも汎用SDIO1_D0–D3/CMD/CLKコントローラーバスとして利用でき、ピン65/67はさらにCAN_TX/CAN_RXに割り当てられています。
  • Wi-Fi SDIO2のデータ線は、汎用SDIO2_D0–D3/CMD/CLKコントローラーバスとしても利用できます。同じコンタクトの一部はGPADCアナログ入力にもなります。
  • SPI2とI2C3/I2C4(コンタクト58、56、54、52)は、PDM1/PDM2のデジタルマイク信号、および汎用G0–G3/BUS0–BUS3 GPIO別名にも切り替えられます。
  • G11–G16/BUS11–BUS16の6ポジションでは、UART3がコンタクト38/36、UART2が39/37、I2C2のSDA/SCLが35/34を使用します。3本のバスが同一ピンを共用するのではなく、それぞれ別のペアです。各ペアは対応するGPIO別名とコンタクトを共用します。同時動作の可否は選択したモジュールで確認してください。
  • QSPIディスプレイと静電容量式タッチは信号上は独立していますが、電源、リセット、ウェイク動作は1つのディスプレイサブシステムとしてレビューしてください。
  • CAN_TXとCAN_RXはピン65/67に多重化されたロジックレベル信号で、独立したコンタクトではありません。キャリアには製品バスに適したCANトランシーバーと保護回路が引き続き必要です。

M2xMマルチメディアプロファイル

M2xMはマルチメディア割り当て案です。ローカル提案ワークブックではDPI/DVPを主信号群、MIPI DSI/CSIを代替信号群として示していますが、多重化制御や同時使用の条件は定義されていません。この記載だけでは、特定の μForgeモジュールやSoCパッケージでの対応を確認できません。実装前に、選択したモジュールの資料で機能と配線要件を確認してください。

表: M2xMの機能配分
機能 提案ワークブックの信号名 根拠と制約
RGB/DPIディスプレイ R0–R7、G0–G7、B0–B7、DPI_CLK、DPI_DE、DPI_HSYNC、DPI_VSYNC、共用の表示制御信号 DPIは主信号として記載。8080とEPDの割り当てはワークブックにありません。
MIPI DSI DSI_D0±~DSI_D3±、DSI_C±、リセット、バックライトPWM、I2C信号 DSIは代替として記載され、シールド接地用のコンタクトが6個示されています。ワークブックではTE信号は割り当てられていません。
タッチ制御 汎用のI2C_SCL、I2C_SDA、RESET信号 M2xMシートにはタッチ専用の割り込み/リセット割り当てがなく、タッチ対応は確認できません。
12-bit DVPカメラ D0–D11、MCLK、PCLK、HSYNC、VSYNC、PWDN、リセット、I2C信号 20個のコンタクトが示されていますが、I2Cコントローラー番号は記載されていません。
MIPI CSI D0/D1差動レーン、クロックペア、PWDN、リセット、I2C信号 CSIは代替として記載され、シールド接地用のコンタクトが4個示されています。多重化と同時動作の条件は未定義です。
デジタルマイク PDM1_CLK/DATA、PDM2_CLK/DATA PDM信号が4本示されています。
I2S/PCM 利用可能なM2xMシートにI2S/PCM信号やコンタクト割り当てはありません。 割り当ては未検証です。承認済み資料がない限り、このマップの機能として扱わないでください。

M2xNネットワークプロファイル

M2xNは本ページに記載された未検証のネットワーク拡張概要であり、根拠資料で確認されたコンタクトマップではありません。利用可能な提案ワークブックにはM2xNシートがなく、割り当てを確認できるSiFliの一次資料も見つかっていません。以下の信号一覧と予約コンタクト数は未検証です。

表: M2xNの機能配分
機能 草案概要(未検証)
Ethernet 草案内にはGigabit Ethernet/RGMIIとRMII_*信号名が併記され、記載が矛盾しています。M2xNの元資料となるコンタクトマップもSiFliの一次資料もなく、この不一致を解決できません。インターフェースと速度は未検証です。承認済み資料で確認できるまで、製品対応を主張しないでください。
USB USB1_D±、USB1_DET、USB1_OTG、USB2_D±、USB2_DET、USB2_OTG
CAN CAN1_TX/RX~CAN4_TX/RX。割り当て箇所ではCAN1/2_STBとCAN1/2_ERR_N制御信号も含みます。
UART UART1_TX/RX/CTS/RTS、UART2_TX/RX/CTS/RTS
予約 GPIOコンタクト15本、GNDコンタクト12本

M2xAアナログ/モーション制御プロファイル

M2xAは本ページに記載された未検証のモーター制御/データ取得概要であり、根拠資料で確認されたコンタクトマップではありません。利用可能な提案ワークブックにはM2xAシートがなく、割り当てを確認できるSiFliの一次資料も見つかっていません。以下の信号名、数、割り当ては未検証です。

表: M2xAの機能配分
機能 草案概要(未検証)
BLDC制御 草案にはPWM1_OUT/OUTN、PWM2_OUT/OUTN、PWM3_OUT/OUTN、BKIN1/2、DRV_EN、DRV_NFAULTが記載されています。アナログ入力は、5チャネルを示す2種類の表記(ADC_IU/V/W、ADC_VBUS、ADC_NTCとADC_IN1–ADC_IN5)が食い違っています。別のM2xA概要にはADC0–ADC2とあります。M2xAの元資料となるコンタクトマップやSiFliの一次資料はなく、名称、数、割り当てを検証できません。承認済み資料が得られるまで未確定として扱ってください。
位置フィードバック H_A、H_B、H_C、ENC_A、ENC_B、ENC_Z
汎用タイミング TIM_CH1–TIM_CH6
予約 GPIOコンタクト27本、GNDコンタクト13本

モジュール宣言と実装チェックリスト

モジュール宣言では、ベース配分と対応する各拡張マップを明記します。たとえばM2、M2 + M2xM、M2 + M2xN + M2xAのように記載します。また、実装するM2形式コネクターの数と種類、実装する任意機能、相互排他となる動作モードを示してください。

この案を採用する前に、以下を確認してください。

  • 提案コネクターのフットプリント、カード外形、固定機構、挿入方向が、適用されるM.2要件を満たしているか。
  • モジュールとキャリアに実装するM2形式コネクターの数、配置、種類。
  • モジュールが選択するすべての多重化機能。SDIO1/SDIO2、PDM、SWD(デバッグUARTとタッチ割り込み/リセットのどちらを使うか)、CANの共用配線を含みます。
  • モジュール固有のI/O電圧、電流、リセット、ブート、電源シーケンスの要件。
  • M2xMのMIPI、RGB、DVP、PDM、I2S機能が同時に利用できるか、代替モードとしてのみ利用できるか。
  • CANトランシーバー、USB保護、TFカード電源/検出、ディスプレイ電源、オーディオアンプ、外部PHYに関するキャリア側要件。

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