如何错误使用PC-3000 Portable III并失去保修

PC-3000 Portable III 的端口(端口 0、1、2)使用高速 PCIe-1、2 和 SATA-1、2、3 协议运行,从而分别提供高达 5 Gbit/s 和 6 Gbit/s 的数据传输速率,即有效数据传输速率达到 SHF 射频范围,这对传输线路(PCB 导线、接口电缆、可分离连接器)提出了特殊要求。为确保此类高速串行接口的正确运行,其每个部分,包括主机(微控制器)、互连(传输线路)和设备(驱动器),都应彼此平衡对齐。hHw硬盘123

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 1__. 数据传输线路hHw硬盘123

此处的平衡对齐意味着波阻抗(阻抗)的匹配,因为回波损耗实际上是信号在不同频率(300 MHz、600 MHz、2.4 GHz、6 GHz,差分回波损耗)下因阻抗失配而产生的反射,传输信号的电平(输出/输入差分电压),时钟和数据信号的总体相位"抖动"(连接器时钟数据总抖动),以及许多其他方面。hHw硬盘123

所有这些参数在设计 PCIe 或 SATA 设备时都会考虑在内。PCIe 和 SATA 控制器的集成收发器还在发送端使用预加重,在接收端使用均衡。该方法可以补偿信号在真实通信信道中传输时发生的失真。换句话说,PCIe 和 SATA 控制器尝试通过放大或衰减信号中的各种频率来调整到数据传输信道,并在接收端和发送端执行不同的调整操作。hHw硬盘123

PCIe 和 SATA 接口是全双工点对点链路。这些接口的连接方案意味着仅连接两个主机和设备对象,如图 2 所示。hHw硬盘123

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 2__. 真实的 PCIe、SATA 数据传输线路hHw硬盘123

当产品套件中的标准设备(SSD M.2 PCIe NVMe 适配器、SSD PCIe x16 适配器、SAS 适配器等)连接到 PC-3000 Portable III 的端口,以及使用附带的 SATA 电缆连接 HDD/SSD SATA 驱动器时,端口的发射器和接收器以及数据线路在特性上完全匹配。但是,如果使用第三方适配器,则可能缺乏这种对齐。例如,参见一组中国制造的适配器:USB SATA FHDD UTS,图 3 或 DFL Data Unlock Sata Connector,图 4。hHw硬盘123

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 3__. USB SATA FHDD UTS 适配器套装hHw硬盘123

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 4__. DFL Data Unlock Sata ConnectorhHw硬盘123

该套装包含对应不同 WD USB HDD 型号的 PCB 布局图案,带有安装的 SATA 和 COM 连接器,以及一个用于连接到待恢复驱动器原始 PCB 触点的探针夹具。它们使用螺钉安装在 WD USB HDD 的原生 PCB 顶部。根据此类适配器制造商的说明,无需焊接 4 根电线,因为快速操作即可将 WD USB HDD 转换为 WD SATA HDD。但让我们看看这里实际发生了什么,特别是如果用户忘记在 PCB 另一面拆焊 4 个电容器。SATA 接口仅允许两个主机和设备对象之间的连接,而连接了 USB SATA FHDD UTS 或 DFL Data Unlock Sata Connector 适配器的情况如图 5 所示。hHw硬盘123

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 5__. 使用 USB SATA FHDD UTS 适配器或 DFL Data Unlock Sata Connector 将 WD HDD USB 连接到 PC-3000 Portable IIIhHw硬盘123

如我们所见,驱动器中 SATA-USB 桥接器的发射器输出和 PC-3000 Portable III 的端口最终通过交流电短路。正如我们从电子学课程中了解到的,如果输出最初并非为此类连接设计,则短路输出是绝对不可接受的,因为这会导致发射器过载,并可能损坏 SATA-USB 桥接器发射器和 PC-3000 Portable III 端口发射器。HDD 控制器的 SATA 输出也最终连接到两个并联的接收器(SATA-USB 桥接器和 PC-3000 Portable III 端口),导致 HDD 控制器内的 SATA 发射器过载并可能损坏。同时,在接收和发送接口数据的差分线路内部发生所有参数的完全失配。当电源打开时,SATA 接口的物理层启动初始化过程,主机和设备开始"协商"传输速率,尝试将信道调整到可接受的特性,然后产生 PHYS 信号。但是当三个设备在同一条线路上时会发生什么,它们如何协商?最有可能的是,发射器功率更强的设备将压制较弱的设备,并很有可能损坏其端口。hHw硬盘123

除了上述适配器之外,还有其他解决方案,例如图 6 中所示的方案。hHw硬盘123

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 6__. 用于焊接连接的 SATA 适配器hHw硬盘123

该适配器意味着将差分数据线和电源线直接焊接到驱动器的测试点。它们甚至在适配器上标注为 E71、E72、E73、E75,但是,没有说明必须拆焊 HDD 板上来自 USB 桥接器一侧的电容器。否则,我们最终会得到与图 4 完全相同的情况,导致运行不稳定并可能损坏 PC-3000 Portable III 的端口。hHw硬盘123

结论hHw硬盘123

  1. PC-3000 Portable III 控制器中实现的 PCIe 和 SATA 高速串行接口需要差分对之间的匹配,在连接非标准设备时必须牢记这一点。在最好的情况下,此类未对齐的连接会减慢工作速度,否则可能会损坏 PC-3000 Portable III 的端口。最好避免连接可靠性不高的设备。hHw硬盘123

  2. 在处理 USB HDD 并在必要时将其转换为 SATA 时,建议使用该系列的兼容 SATA 板(大多数驱动器系列有两种版本 – SATA 和 USB)[1]。例外情况是 WD USB 自加密硬盘(SED)。对于它们,在适配兼容的 SATA 板时,不仅需要转移 ROM 芯片,还需要转移微处理器,因为它包含唯一的加密密钥。hHw硬盘123

  3. 如果将 SATA 连接器焊接或直接连接到 USB 驱动器 PCB 的 SATA 控制器,则必须拆焊 HDD 板上连接 USB 桥接器和 SATA 控制器的四个电容器 [2]hHw硬盘123

  4. 由于使用中国制造的 USB-SATA 适配器未进行焊接(未拆焊 HDD 板上连接 USB 桥接器和 SATA 控制器的电容器),或使用任何其他未提供正确对齐 SATA 接口连接的适配器,在操作转换为 SATA 的 USB HDD 期间对 PC-3000 Portable III 控制器端口造成的损坏不在保修范围内hHw硬盘123


[1] – 有关为 WD USB HDD 使用兼容 SATA PCB 的详细信息,请参阅文档 "002_Western Digital Marvell USB COM (2010-20xx).pdf" 中的第 4.3 节 "安装兼容的 SATA 板"。hHw硬盘123

[2] – 有关在 WD USB HDD 板上焊接 SATA 连接器的详细信息,请参阅文档 "002_Western Digital Marvell USB COM (2010-20xx).pdf" 中的第 4.2 节 "添加 SATA 连接器"。hHw硬盘123

尽管上述 FHDD UTS 或 DFL Data Unlock Sata Connector 适配器不比其他板差,而且在可用性方面更方便,可以更快地连接驱动器,但严格要求拆焊 HDD 板上连接 USB 桥接器和 SATA 控制器的四个电容器hHw硬盘123

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更新: 从 2024 年开始,所有 Portable III 和 Portable PRO 套件都包含一个新的 SATA 端口保护器!强烈建议在连接任何第三方 SATA 适配器之前使用此保护器!请注意,此 SATA 端口保护器仅与基于 SATA 的驱动器(SATA、mSATA、M.2 SATA 等)兼容,与 PCIe / NVMe 驱动器不兼容。hHw硬盘123

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SATA 端口保护器hHw硬盘123

通过 SATA 端口保护器连接的中国制造用于 WD SMR 驱动器的 USB 转 SATA PCBhHw硬盘123