搞硬件或通信的“攻城狮”们，免不了要和各种通信协议及接口打交道。比如，我们经常接触PCI、PCI-X、PCI-E、PCI-E Card、Mini PCI-E、M.2(NGFF)、Add-in Card这些概念，作为“攻城狮”队伍中的一员，你搞清楚它们之间的关系了吗？搞不清楚？It Doesn't Matter，且看下文分解。

PCI

西汉·贾谊之《过秦论》曰：“及至始皇，奋六世之余烈，振长策而御宇内，吞二周而亡诸侯，履至尊而制六合，执敲扑而鞭笞天下，威振四海。”

经历了ISA、MCA、EISA和VLB先祖们在通信协议领域“四世”之“奋”以后，Intel于1991年提出了PCI(Peripheral Component Interconnect)“外围组件互连”总线协议；且召集些许伙伴，成立PCI-SIG(PCI Special Interest Group)“PCI特别兴趣小组”，负责该标准的制定和推广工作，从此在电子和通信领域“威振四海”。

PCI属于并行的共享总线，时钟为33MHz，位宽为32bit，所以其最大数据传输速率仅为33MHz * 32bit = 1056Mb/s = 132MB/s，基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求，将总线的时钟频率提升到66MHz，意味着通信速率翻倍，达到264MB/s，可以为当时的声卡、网卡等设备提供数据通信，但对日益发展的显示技术或显卡来说，越来越吃力。

PCI-X

1993年，将位宽扩展到64bit，这就是PCI-X(PCI eXtended)，“extended”就是“扩展”的意思。对的，就是这么简单粗暴。至于这里为何取“X”而不是首字母“E”，可能是因为“X”比较牛逼吧。“X”在数学中表示未知和无限；在社会界中还有“完美”“极致”等含义，比如“宝马X5”和“宝马X6”，硅谷钢铁侠埃隆·马斯克的“SpaceX(Space Exploration Technologies Corp)”，高通的“X24 Chipsets”和“X55 Chipsets”（这里的X55套片，正是移远5G模组RM500Q/RM510Q/RG500Q所用），Intel ATOM X系列处理器，Thinkpad X系列轻薄高端笔电，等等。

同时，PCI-X支持三种不同的时钟频率，即33MHz、100MHz和133MHz（意味着其最高速率可达133MHz * 64bit/8 = 1GB/s），可根据后端设备的不同而调整。PCI-X 的产品应用主要是服务器。

PCI和PCI-X都属于并行的共享总线，且是单端信号(Single-end Signal)；类似于I2C总线，想要使用，先要申请，再由主机仲裁。因为是分时复用，共享总线会限制数据传输速率，且单端信号更容易受干扰，这就引出了后面速率更快的PCI-E总线协议规范。

PCI-E

PCI-E总线，也可简写成“PCIe”，其中的“E”是“Express”的简写，意思就是“特别快”。对的，又是这么简单粗暴。你且看一大堆快递品牌的Logo中也有“Express”这个词，都标榜自己很快。

不同于PCI和PCI-X的并行共享总线属性，PCI-E属于串行独立总线，且是差分信号(Differential Signal)，抗干扰能力更强，也意味着传输速率可以更高。数据支持x1、x4、x8、x16和x32几种位宽（也称为lane的概念，每lane包含输入和输出两对差分线，分别对应为1 lane、4 lane、8 lane、16 lane和32 lane）。

如下图所示，Root Complex(RC)为PCI-E通信中的根设备（相当于总线控制器），其上可以挂多个端点设备Endpoint(EP)，二者之间是点对点通信；且PCI-E总线支持用PCI-E Packet Switch IC来扩展EP设备的数量。

如前所述，PCI和PCI-X采用单端信号通信，PCI-E采用差分信号通信，二者信号是不可以直接相连的。但是，新技术往往需要兼容老技术，以便各类产品可以平滑升级。此时，可以使用PCI-E to PCI / PCI-X Bridge IC桥接PCI-E设备和PCI / PCI-X设备。

PCI-E Card

PCI-E Card是规范“PCI Express Card Electromechanical Specification”的简称；通常，也将满足该规范的模组产品称为PCI-E Card，比如台式机上的内存条、声卡、显卡和网卡等模组产品。

PCI-E Card规范的电源输入为+12V和+3.3V两个，系统板Slot上能够提供的功率高达75W (12V, 6.25A)，其上协议类型只支持PCI-E协议。

PCI-E规范或PCI-E Card规范，主要用于台式机上的内存条、声卡、显卡和网卡等较大型的设备，可以认为其上只有PCI-E信号，主电源输入为+12V。随着移动通信的发展，移动终端需要的元器件和模组的尺寸也越来越小。PCI-E总线也与时俱进，推出了Mini PCI-E规范。

Mini PCI-E

Mini PCI-E是规范“PCI Express Mini Card Electromechanical Specification”的简称，针对移动通信终端的需求，在对Add-in Card尺寸进行小型化的基础上，同时扩展加入了UIM Interface、W_DISABLE# 和 LED_WPAN# / LED_WLAN# / LED_WWAN# 指示信号；其电源输入为+3.3V和+1.5V。

M.2 (NGFF)

如前所述，PCI、PCI-X和PCI-E，这些都属于总线协议，是协议层的概念，规范了数据传输格式及速率等内容。而M.2属于物理层接口规范，是为了供应链上不同厂家的产品可以相互兼容；它的曾用名“NGFF(Next Generation Form Factor)”更能体现M.2的特质，但是，既然标准都用“PCI Express M.2 Specification”这样的名字了，大家还是要与时俱进，所以通常也简称为“M.2规范”。

“PCI Express M.2 Specification”对“M.2”的定义为“The M.2 form factor is used for Mobile Add-In cards. The M.2 is a natural transition from the Mini Card and Half-Mini Card to a smaller form factor in both size and volume.”。

它主要规范了M.2支持的协议类型、M.2模组的接口形式、M.2模组的尺寸大小。

M.2规范支持的协议类型有PCI-E、HSIC、SSIC、USB、SDIO、UART、PCM/I2S、I2C、SATA、Display Port，以及WiFi、BT和NFC等，其中比较常用的是PCI-E、USB和UART。

M.2规范定义的接口形式有两种，即连接器形式(Connectorized)和贴片形式(Soldered-down)。

M.2规范定义的连接器形式的模组尺寸有1630/2230/3030/3042/22110等多种，如Quectel EM12模组的物理尺寸类型名为“Type 3042-S3-B”，其中“3042”表示模组尺寸为30mm*42mm，“S3”表示模组为单面摆件(Single)且高度限制在1.5mm以内，“B”表示缺口编号；具体可参考“PCI Express M.2 Specification”中的“Figure 3. M.2 Naming Nomenclature”。贴片形式的M.2模组只有1216/2226/3026三种LGA封装尺寸；可参考规范中的“2.3.5 Soldered-down Form Factors”。针对SSD(Solid State Drive)应用，也规定了1620/2024/2228/2828四种BGA封装尺寸，但由于各种原因，较少应用；可参考“2.3.6 Soldered-down Form Factors for BGA SSDs”。

综上，可以认为M.2规范是PCI-E规范大集合中的子集，主要为PCI-E服务，但又不完全只服务于PCI-E，基于其他很多总线协议的模组也可以使用M.2规范的物理接口形式。

Add-in Card

M.2规范中对“Add-in Card”的定义为“A card or module that is plugged into a connector and mounted in a chassis socket.”可见“Add-in Card”的概念基本等同于“Module”，在PCI-E Card规范中可称为“PCI-E Card Add-in Card”，在Mini PCIe规范中称为“PCIe Mini Card Add-in Card”，在M.2规范中称为“PCIe M.2 Card Add-in Card”。因此，在广义上，基于PCI-E协议的模组类产品，都可称之为“Add-in Card”。

比如早已远播大名的鼎鼎（哦，不，人家不叫“鼎鼎”，而是叫“RM500Q”），从这方面说，也可以叫做Add-in Card，是一种基于PCIe总线协议、M.2物理接口的Add-in Card或Module。

总结

我们这次对“PCI、PCI-X、PCI-E、Mini PCI-E、M.2、Add-in Card”这些概念进行了简介，为了更简单地区分它们，将它们的基本特点总结如下：

PCI：单端信号，并行共享总线，时钟33MHz或66MHz，最大支持32 lane；电源输入为+12V。

PCI-X：单端信号，并行共享总线，时钟33MHz、100MHz或133MHz，最大支持64 lane；电源输入为+12V。

PCI-E：差分信号，串行独立总线，规范3.0的时钟频率高达4GHz，最大支持32 lane；电源输入为+12V；用于声卡、网卡和显卡等。

PCI-E Card：基于PCI-E总线协议和物理接口的模组规范。

Mini PCI-E：差分信号，串行独立总线，在PCI-E的基础上，为满足移动通信终端的需求而将尺寸小型化，并扩展了UIM Interface、W_DISABLE# 和 LED_WPAN# / LED_WLAN# / LED_WWAN# 指示信号；其电源输入为+3.3V和+1.5V，金手指共52个引脚；用于笔记本电脑等移动终端。

M.2：从Mini PCI-E演化而来，物理接口规范，扩展应用范围支持USB和UART等总线协议；电源输入为+3.3V，金手指共75个引脚。

Add-in Card：广义上，PCI-E Card、Mini PCI-E Card和PCI-E M.2 Card，都属于Add-in Card的概念，都算是Add-in Card的子集。

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