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xjtuecho/ExpressCard_34M2

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ExpressCard_34M2

EC2M2: ExpressCard 34mm or 54mm to M.2 NVMe 2230 or 2242 SSD adapter card.

简介

ExpressCard详细介绍请参考WikiPedia,这个接口提供了一条PCIe通道和一个USB2.0接口,以及3.3V电源。Sandy Bridge时代的笔记本普遍不具备USB3.0接口,所以ExpressCard接口的PCIe通道经常用来扩展USB3.0接口,由于ExpressCard接口只提供了3.3V电源,功率也不大,升压到5V以后功率进一步损失,这些ExpressCard的USB3.0扩展卡供电普遍不佳,不加外部供电的情况下,对外输出电流不超过1A,很难带动移动硬盘这样的大功率负载。

Ivy Bridge时代USB3.0接口成为笔记本标配,ExpressCard转USB3.0也逐渐失去了价值,这个接口逐渐被闲置。那个时代,硬盘的主流协议还是SATA,无论传统2.5寸还是小型化的mSATA,M.2接口那时候还叫作NGFF,协议也是SATA。随着时间的推移,NVMe逐渐成为主流,当前硬盘的主流已经是M.2接口2280外形NVMe协议,也有很多2230和2242外形的短硬盘,这些短硬盘可以完美放入34mm和54mm的ExpressCard卡,布局如下:

正面背面实际图

安装2230固态硬盘

安装以后待固定

主要特征

  • 支持2230和2242外形NVMe协议短硬盘
  • 支持34mm和54mm两种ExpressCard外壳
  • PCIe协议直连,无性能损失,不发热(SSD自身还是会发热的)
  • 大板设计,强度高散热好
  • 创新的M.2固定方式,不使用螺丝,降低总高度
  • 带SSD工作指示灯,工作电流不足1mA,省电不刺眼
  • 通过焊盘引出ExpressCard的USB 2.0接口

安装方法

安装步骤如下:

  1. 揭开EC2M2卡2230或者2242位置的固定胶带,将SSD水平插入,然后使用胶带固定SSD尾部
  2. 将EC2M2卡放入金属底壳,注意SSD那一面朝下放置
  3. 盖上EC2M2卡金属上盖,保证两侧卡口完全咬合
  4. 将安装完成的EC2M2卡推入笔记本的ExpressCard插槽,34mm版本注意不要插反

Win10系统无需驱动,Win7需要安装KB2990941KB3087873两个补丁才能识别NVMe硬盘。由于微软的NVMe驱动限制,Win7下无法查看硬盘的SMART信息,Win8/8.1也有类似问题,Win10下一切正常,推荐使用Win10。

如果你的电脑比较老安装Win10有困难,或者对Win7情有独钟,想体验完整的NVMe固态硬盘也有办法,思路是使用第三方厂家比如三星或者Intel的NVMe驱动,安装这个Intel NVMe驱动修改版即可。该修改版驱动来自网友文章关于Win7\8\8.1上NVMe固态读不到smart信息的解决方案参考,向作者表示感谢。如果Win7已经安装微软的NVMe驱动,这个驱动是无法安装的,需要先卸载KB2990941KB3087873两个补丁,控制面板->卸载程序->查看已安装的更新,搜索两个补丁卸载后重启即可,无需按照原贴方法直接删改文件。

SN520在X230上CDI信息

安装好以后可以在CrystalDiskInfo中查看硬盘信息,SN520硬盘支持PCIe 3.0x4,但是X230的ExpressCard接口只支持PCIe 2.0x1,低速带来了更低的温度,同时对4K读写性能影响并不大。

性能测试

ExpressCard到NVMe协议SSD之间不存在协议转换,无性能损失。连续读写性能受PCIe协议版本本身限制,对用户体验影响更大的4K性能影响不大。以下为SN520在X230上使用EC2M2转接卡速度测试。 SN520在X230上使用EC2M2转接卡速度测试

具备ExpressCard接口的笔记本

Intel三代CPU及之前的ThinkPad很多具备ExpressCard接口,大部分都是PCIe2.0x1协议,速度接近SATA3,可用性良好。Ivy Bridge后续机型大多数取消了ExpressCard接口,只有ThinkPad的P系列等少数机型保留了34mm的ExpressCard接口,得益于SkyLake架构升级,ExpressCard接口的PCIe协议也升级到了3.0x1,速度1GB/s,已经将SATA3远远甩在身后。

以下是具备ExpressCard接口的ThinkPad型号,欢迎补充。

  • X200/X201,54mm
  • X220(i)/X230(i),54mm,PCIe 2.0x1
  • T60(p)/T400,54mm,PCIe 1.0x1
  • T420/T430(s),34mm,PCIe 2.0x1
  • W520/W530/W541,34mm,PCIe 2.0x1
  • P50/P51/P70/P71,34mm,PCIe3.0x1

支持的SSD型号

理论上支持所有2230和2242外形的NVMe协议SSD,注意不支持SATA协议SSD(通常叫做NGFF)。相比2280外形的长硬盘,2230和2242外形的短硬盘型号要少的多,往往只有存储大厂以OEM形式提供,常见的型号如下,欢迎补充。

  • 西数:SN520/SN530/SN740
  • 东芝/铠侠:BG3/BG4/BG5/BG6
  • 三星:PM971/PM971a/PM991/PM991a/PM9B1/PM9C1a
  • SK海力士:BC501/BC511/BC711/BC901

这些短硬盘都是单面颗粒布局,容量分布在128GB/256GB/512GB/1TB/2TB之间,截至目前SN740有最大的2TB容量版本。

进阶玩法

裸PCBA直接安装

EC2M2转接卡使用USB转接卡外壳,尾部还留有USB的开口,不是十分美观,时间长了也容易有异物进入。笔记本的ExpressCard插槽有一个挡板,没有ExpressCard设备插入时这个挡板会盖住插槽的洞口。在不安装34mm或者54mm外壳的情况下,EC2M2转接卡也是可以直接安装的。使用一把镊子将挡板按下,将转接卡放入正确的位置,再使用另外一把镊子或者一字螺丝刀将转接卡压入即可,按压时能感觉到弹簧的弹力,按压到位以后听到"哒"的一声表明安装到位,将镊子松开以后挡板会自动复位封闭ExpressCard插槽的洞口。实测不安装金属外壳时,取出转接卡只能用镊子拔出,继续按压不会复位卡扣。想复位的话,只能压入另外一张带外壳的ExpressCard卡,然后按压以后取出。

安装要点:

  • 关机断电操作,避免带电操作
  • 使用高温胶带保护转接卡和SSD上的裸露金属,防止它们与ExpressCard插槽外壳接触短路。避免使用普通透明胶带和电工绝缘胶带,不耐高温,并且容易有残胶,非常难清理
  • 取出转接卡只能用镊子拔出,继续按压不会复位ExpressCard插槽卡扣
  • 复位ExpressCard插槽卡扣,只能压入另外一张带外壳的ExpressCard卡,然后按压以后取出
  • 按压转接卡时使用一字螺丝刀按压PCB边沿,不要按压M.2插槽,避免损坏M.2插槽

扩展Logitech罗技鼠标接收器

除了PCIe,ExpressCard还提供了一个USB2.0接口,由于缺少5V供电,3.3V电压功率也不充裕,这个USB2.0接口不太适合外接使用,只能连接一些小功率的USB设备,比如罗技的优联接收器。EC2M2转接卡通过焊盘形式引出了USB接口,54mm宽度外壳也有足够的空间容纳优联接收器。

罗技鼠标接收器分为优联和非优联两种版本,优联可以支持六个设备,非优联可以支持一个设备,笔记本使用的接收器大多只是用来外接鼠标,因此无论是否优联接收器实际使用体验差别不大,通常非优联接收器价格更便宜。优联版本使用SetPoint软件配对,非优联版本使用ConnectUtility软件配对。配对以后使用无差别。

内置鼠标接收器的第一步是将接收器外壳拆掉,注意选择6mm宽度接收器,这种接收器使用PCB天线,PCB更薄。不要选择3mm的优联接收器,这种不是PCB天线,更厚,而且价格更高。拆掉以后在USB焊盘上焊接4条铜丝,铜丝推荐网线中的单股铜丝,它的强度适中,便于结构固定,也不会将PCB焊盘弄坏。

焊接金属丝

将接收器焊接到EC2M2转接卡的USB焊盘上,焊盘距离是按照标准USB-A接口设计,注意方向,不要焊反。

焊到USB焊盘 焊到USB焊盘

放到54mm外壳中测试一下,尺寸刚刚好。

放到54mm外壳

不过还是推荐裸PCB安装,下图是X230的ExpressCard插槽,可以看到插槽上是有开孔的,不会影响接收器的2.4G无线信号传输。

插座孔不影响信号

裸PCB安装需要做好绝缘,使用高温胶带覆盖SSD和鼠标接收器上裸露的金属。图中SSD上的散热贴主要目的是增加转接卡厚度,让转接卡和顶壳更接近,避免阻挡ExpressCard接口挡板。

高温胶带绝缘 高温胶带绝缘

安装以后使用ConnectUtility软件配对接收器和鼠标,实测工作良好。对于X230这种具备3个USB-A接口的机型来说,节约一个USB-A口貌似意义不大,但是不用插USB接收器,机身少了一个高于6mm的突起,放在鼠标中携带时不容易被勾到,从这个角度来看内置接收器也是有意义的。

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ExpressCard 34mm or 54mm to M.2 NVMe 2230 or 2242 SSD adapter card.

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