Настольный компьютер Raspberry Pi PC-PSU с жестким диском, вентилятором, блоком питания и выключателем: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Сентябрь 2020 года: был построен второй Raspberry Pi, помещенный в переделанный корпус блока питания для ПК. Здесь используется вентилятор сверху, поэтому расположение компонентов внутри корпуса PC-PSU отличается. Модифицированный (для 64x48 пикселей) драйвер Adafruit SSD1306 или Luma Oled для Python будет использоваться для отображения информации о песне или видео на небольшом OLED-дисплее, установленном в передней части корпуса. Подробнее на этом Github.

Шляпа аудиосистемы i2s - это Wolfson WM8960, о чем говорилось в двух моих репозиториях на Github. Дисплей SSD1306 использует i2c для связи, поэтому четырехжильного ленточного кабеля достаточно для подключения его к разъему Raspberry Pi GPIO (контакты SCL, SDA, 3V3 и GND).

Модифицированный драйвер python для SSD1306 в его версии 64x48 пикселей используется после адаптации библиотеки Adafruit на основе комментариев Майка Каузера и комментариев драйвера Luma Oled.

Todo: постоянная вторая строка дисплея будет использоваться для отображения 5-вольтового напряжения питания Raspberry Pi с использованием либо ATtiny85 в качестве АЦП - связь через i2c с Raspberry Pi, либо двухканального 10-разрядного АЦП SPI MCP3002. Температура процессора Raspberry Pi и частота вращения вентилятора корпуса будут постоянно отображаться в третьей строке дисплея. Обе эти линии будут гореть 1 секунду из 5, чтобы предотвратить выгорание OLED.

Ранее 2018 и 2019: мне надоело подключать все периферийные устройства к моему Raspberry Pi 3 или 4 каждый раз, когда я хотел его использовать. Я решил, что мне нужен компьютер Raspberry Pi, постоянно подключенный к источнику питания, жесткому диску или SSD для корневой файловой системы и данных, большой вентилятор, который может медленно и тихо вращаться, а также монитор и динамики.

Кроме того, не рекомендуется запускать Pi в течение длительного периода с SD-карты - они имеют ограниченный цикл записи (около 10000 раз?), И поэтому я решил исследовать два других способа загрузки Pi.

На фотографиях показан готовый корпус Pi, подключенный к небольшому монитору, стереодинамикам и трекпаду с беспроводной комбинированной клавиатурой, а также Хейли Вестенра, поющая Scarborough Fair с использованием аппаратного ускорения видео Rasbian и omxplayer.

Совсем недавно я приобрел Raspberry Pi 4 4 ГБ и заменил Raspberry Pi 3 на него в том же корпусе. Подробнее см. Раздел 6.

Шаг 1: Список деталей

Малина Pi 3

Модуль AC-DC PSU 12v 3A

Модуль блока питания DC-DC Вход от 5 до 35 В Выход 5 В, 3 А

Модуль блока питания DC-DC Вход от 5 до 35 В Выход 1 А и переменное напряжение (установлено примерно 7 В для скорости вращения вентилятора 900 об / мин)

Один кнопочный выключатель переменного тока 250 В с фиксацией

Три розетки USB

Три штекера USB

Один мини-штекер USB

3-х разрядный вольтметр синий

Старый корпус БП

Жесткий диск подходящего размера (2,5 дюйма)

Печатная плата от внешнего 2,5 HDD

12 вольт компьютерный вентилятор

Соединительный провод и т. Д.

Шаг 2: конструкция и подключения

Старый компьютерный корпус блока питания казался подходящим по размеру для размещения Pi, его блока питания и внешнего жесткого диска USB. В корпусе блока питания не было достаточно места для крепления внешнего жесткого диска к корпусу, поэтому я открыл его и оставил только небольшую печатную плату, прикрепленную к жесткому диску. Я также добавил выключатель питания и USB-разъемы спереди и сзади, и в нем было место для большого вентилятора, чтобы все было прохладно, и я предусмотрел возможность установки шляпы ЦАП, если я ее приобрету. Я использовал источник питания 12 В 3 А AC-DC в качестве основного блока питания и добавил два меньших регулируемых блока питания 5 В и 7 В для вентилятора, блоки питания DC-DC.

На фото 1 показаны все компоненты в частично собранном виде в корпусе БП. Я сделал четыре коротких USB-кабеля для подключения четырех USB-портов Raspberry Pi к жесткому диску, а также USB-разъемов на передней и задней панели.

На фотографиях 2 и 4 показан готовый корпус Pi, подключенный к небольшому монитору, стереодинамикам и беспроводной комбинированной трекпаде для клавиатуры.

На фотографиях с 5 по 10 показан готовый кейс с разных ракурсов.

Если вы внимательно посмотрите на фото 10, вы увидите, что я подключил два провода (коричневый и белый) непосредственно к контактам Raspberry Pi GPIO. В этом случае Pi 3 получает питание напрямую через его контакты GPIO 2 или 4 - это + 5 В, контакт 6 (и другие) для заземления, но обратите внимание, что вы должны трижды проверить, что вы подаете на эти контакты не более 5,2 вольт. поскольку, делая это, вы обойдете защиту с помощью нескольких предохранителей. Я использовал контакты 2 для +5 В и контакт рядом с ним для заземления. Поскольку я питаю Pi через два регулируемых источника питания - сначала 12 В, а затем 5,1 В, я остался доволен прямым подключением к источнику питания.

Я беспокоился, что металлический корпус заблокирует возможность Raspberry Pi 3 подключиться к моему Wi-Fi роутеру - в конце концов я проделал два 2-сантиметровых отверстия на боковой панели рядом с платой Pi, в результате чего количество полосок на индикатор Wi-Fi на Raspbian оставался неизменным независимо от того, был ли кейс закрыт или открыт.

Детали подключения:

Подключите питание переменного тока к модулю переменного-постоянного тока 12 В, 3 А через выключатель питания. Подключите выход 12 В этого модуля к модулю DC-DC 5v 3A, который будет питать Raspberry Pi (если сначала настройка настроена примерно на 5,1 В - измерьте его), и к меньшему регулируемому модулю DC-DC, который будет питать вентилятор. Подключите выход 5 В модуля 5 В DC-DC к контактам 4 (+ 5 В) и 6 (заземление) Rapsberry Pi GPIO. Подключите выход меньшего модуля DC-DC к вентилятору 12 В и отрегулируйте его выход так, чтобы вентилятор вращался бесшумно. Подключите заземление модуля DC-DC 5 В 3 А к корпусу блока питания ПК. Подключите заземление и 5 В модуля 5 В DC-DC к 3-значному дисплею вольтметра на передней панели.

Подключите два USB-порта Raspberry PI к задним USB-разъемам, используя два штекерных USB-штекера, 4-жильную проводку и два гнездовых USB-разъема, установленных на задней панели. Подключите один из портов Raspberry PI USB к разъему USB на передней панели, используя штекер USB, 4-жильную проводку и одно гнездо USB, установленное на передней панели.

Подключите жесткий диск к одному из USB-портов Raspberry PI через штекер USB plus и другой штекер mini USB.

Шаг 3. Настройка загрузки с жесткого диска

Не рекомендуется запускать Pi в течение длительного периода с SD-карты - у них есть ограниченный цикл записи (около 10000 раз?), И поэтому я решил исследовать два других способа загрузки Pi:

(1) Размещение загрузочного, корневого и пользовательского разделов на жестком диске.

(2) Оставить небольшой загрузочный раздел Dos 50 МБ на SD-карте (он доступен только для чтения во время загрузки) и переместить корневую файловую систему и пользовательские данные на жесткий диск.

Заставить Pi загрузиться с жесткого диска было очень легко - я скопировал новейшую версию Raspian Stretch на SD-карту с помощью утилиты Win32DiskImager. Я также использовал его второй раз, чтобы скопировать тот же образ на 2,5-дюймовый накопитель Toshiba объемом 1 ГБ, затем я установил загрузочный предохранитель Pi, как описано в приведенной в конце ссылке (вы добавляете строку program_usb_boot_mode = 1 в / boot / config.txt и перезагрузка Pi), удалил SD-карту, а затем Pi загрузился с жесткого диска и приступил к изменению размера его разделов.

Чтобы включить режим загрузки USB, выполните следующие действия:

echo program_usb_boot_mode = 1 | sudo tee -a /boot/config.txt

Это добавляет program_usb_boot_mode = 1 в конец /boot/config.txt. Перезагрузите Raspberry Pi. Убедитесь, что OTP был запрограммирован на:

vcgencmd otp_dump | grep 17:

Убедитесь, что вывод 17: 0x3020000a отображается, что означает, что предохранитель OTP был успешно запрограммирован.

Вы также можете добавить строку program_usb_boot_mode из config.txt в редактор nano с помощью команды sudo nano /boot/config.txt.

Однако во время выключения возникла проблема, потому что мне пришлось подавать дополнительное питание на жесткий диск через второй разъем USB, диск продолжал работать после выключения Pi, и поэтому мне пришлось выключить жесткий диск. диск выключением с помощью выключателя питания на передней панели. Я хотел, чтобы Pi «припарковал» жесткий диск во время выключения. Если я отключил дополнительное питание, Pi отказался загружаться с жесткого диска.

В загрузочной папке на загрузочном разделе Dos есть два текстовых файла конфигурации (config.txt и cmdline.txt), которые можно редактировать, пытаясь либо подать дополнительное питание на жесткий диск во время загрузки, либо подождать дольше, пока диск, чтобы начать вращаться.

Добавьте: rootdelay = 5, program_usb_timeout = 1 и max_usb_current = 1 в длинный список в файле /boot/config.txt. (Параметр rootdelay может быть устаревшим).

Добавьте: boot_delay = 32 и снова rootdelay = 5 в строку в /boot/cmdline.txt, чтобы ядро дождалось корневого устройства перед продолжением последовательности загрузки. (Добавление rootwait вместо rootdelay будет означать, что он будет ждать бесконечно.)

Попробовав все различные комбинации разделов SD-карты и жесткого диска, я остановился на сохранении небольшого загрузочного раздела dos на SD-карте и перемещении корневых и пользовательских файлов на жесткий диск. Процедура для этого довольно долгая и описана в ссылке в конце.

Фотография 11 представляет собой диаграмму результата команды df -h на моем Pi и показывает, что / dev / sda1 является корневой файловой системой, / dev / sda2 содержит мои пользовательские данные, а загрузочный раздел остался на SD-карте.

Вместо этого я предлагаю вам сначала попытаться загрузить все с жесткого диска, поскольку это включает в себя только создание двух образов - один на SD-карте, один на жестком диске, а затем настройку предохранителя параметра загрузки Pi. Обратите внимание, что Pi по-прежнему сможет загружаться с SD-карты, если был установлен предохранитель - с той лишь разницей, что теперь он сначала пытается загрузиться с USB-накопителя. Если вы не можете сначала загрузиться с жесткого диска, затем загрузитесь с SD-карты, подключите и смонтируйте жесткий диск, затем отредактируйте два файла конфигурации, как описано ранее, в загрузочном разделе жесткого диска и повторите попытку.

Шаг 4: Источник

Как загрузить Raspberry Pi 3 с жесткого диска USB

Почему нельзя просто выключать жесткий диск

Настройки задержки загрузки

Переместите свою систему Raspberry Pi на USB за 10 шагов

Переместите файловую систему на USB-накопитель

Загрузите Raspberry Pi с USB

Шаг 5. Сохраните загрузочный раздел Dos на SD-карте и переместите корневые и пользовательские файлы на жесткий диск

С новой настройкой June Rasbian Stretch при первом запуске процедуры он вызывает сообщение о заблокированном корневом диске после того, как rootfs был скопирован на hdd / dev / sda1.

Чтобы этого не произошло, сделайте следующее:

1. Сделайте SD-карту с изображением Stretch от 29 июня 2018 года и загрузите Pi - скажите ОТМЕНА, когда появится новая процедура настройки. Теперь можно настроить рабочий стол и заставку, а также добавить Wi-Fi, добавить измеритель температуры, редактор текстовых файлов на панель задач и т. Д. Пока не подключайте жесткий диск.

2. Измените config.txt sudo nano /boot/config.txt (нажмите Ctrl-O для сохранения и Ctrl-X для выхода), добавив внизу: program_usb_timeout = 1 max_usb_current = 1

Если используется ЦАП, то также: Удалите драйвер для встроенного звука: Удалите строку dtparam = audio = on из /boot/config.txt, если она существует (можно просто добавить # впереди) Также в /boot/config.txt и добавьте следующую строку: dtoverlay = hifiberry-dacplus

3. Выключите, подключите жесткий диск и загрузитесь - лучше всего сделать перед ним раздел NTFS размером 100 ГБ, а остальные оставить нераспределенными с помощью ПК с Windows.

4. Создайте раздел ext4 размером 100 ГБ и скопируйте в него rootfs, а затем измените fstab на жестком диске и cmdline.txt на загрузочном разделе sdcard: sudo apt-get update && sudo apt-get install rsync gdisk sudo apt-get install ntfs- 3g sudo apt-get install exfat-fuse exfat-utils sudo gdisk / dev / sda

Введите n, чтобы создать новый раздел, и выберите номер 1. Выберите начальный сектор, нажав Return, затем выберите + 100G для размера. Теперь выберите файловую систему по умолчанию («Файловая система Linux»), снова нажав Enter.

Команда (? Для справки): n Номер раздела (1-128, по умолчанию 1): 1 Первый сектор (34-61489118, по умолчанию = 64) или {+ -} размер {KMGTP}: Последний сектор (64-61489118, по умолчанию = 61489118) или {+ -} size {KMGTP}: + 100G Текущий тип - «Файловая система Linux». Шестнадцатеричный код или GUID (L для отображения кодов, Enter = 8300): Тип раздела изменен на «Файловая система Linux».

Нажмите w для записи, чтобы сделать это постоянным. sudo mke2fs -t ext4 -L rootfs / dev / sda1 sudo mount / dev / sda1 / mnt df -h sudo rsync -axv / / mnt sudo cp /boot/cmdline.txt /boot/cmdline.sd sudo nano / boot / cmdline.txt Измените root = **** на root = / dev / sda1

sudo nano / mnt / etc / fstab Изменить / dev / mmcblk0p2 / ext4 defaults, noatime 0 1 на / dev / sda1 / ext4 defaults, noatime 0 1 sudo reboot

5. Затем после перезагрузки проверьте еще раз с помощью df -h, если / dev / sda1 теперь указан как корень / Затем вы можете выполнить начальную настройку Raspberry Pi, которая была пропущена при запуске, с помощью инструмента настройки Raspberry Pi из меню настроек: Изменить Пароль, установите языковой стандарт, страну WiFi, клавиатуру, часовой пояс - вам нужно будет перезагрузить

6. Затем после перезагрузки проверьте еще раз с помощью df -h. Затем вы можете выполнить обновления: sudo apt-get update sudo apt-get upgrade -y sudo apt-get dist-upgrade -y sudo apt-get autoremove

Если проблема с отсутствующими pcakages, попробуйте повторно запустить первые 2 команды, а также попробуйте sudo apt-get update --fix-missing или sudo apt-get dist-upgrade --fix-missing

Перезагрузите - возможно, вам придется снова настроить рабочий стол. Установите дополнительное программное обеспечение (я использую mc, smartctl и audacious) с помощью диспетчера программ. Настройте домашнюю страницу браузера и поиск.

7. Выключите и подключите жесткий диск к ПК с Windows. Создайте раздел NTFS во втором нераспределенном пространстве и скопируйте музыку, видео и т. Д. На этот раздел NTFS.

8. Подключите жесткий диск обратно к Raspberry Pi и включите его. Затем выполните: sudo mkdir / mnt / data sudo chown pi: pi / mnt / data sudo nano / mnt / etc / fstab Добавить: / dev / sda2 / mnt / data ntfs-3g rw, по умолчанию 0 0

sudo mount -a sudo chown pi: pi / mnt / data df -h Проверьте, правильно ли отображается sda2.

9. Если используется DAC, создайте новый файл asound.conf в etc / (nano /etc/alsa.conf со следующими строками:

pcm.! default {type hw card 0}

ctl.! default {type hw card 0}

10. Перезагрузитесь, затем добавьте DSP и аналоговый звук в звуковую конфигурацию в настройках Raspberry Pi. Убедитесь, что основной щелчок по громкоговорителю на панели не на 100%. Откройте консоль в папке sda2 с видео, затем:

Если DAC Play с omxplayer: omxplayer -o alsa "File Name.mp4" На обычном Pi со звуком BCM просто откройте терминал в папке Music и имя omxplayer.mp4

Шаг 6: Raspberry Pi 4 4 ГБ

Я купил Raspberry Pi 4 4 ГБ и заменил Raspberry Pi 3 на него в том же корпусе. Температура остается между 40 и 50 градусами Цельсия даже при большой нагрузке на процессор. Я также приобрел два разных конвертера USB 3 HDD / SSD в SATA и заменил версию USB 2 на эту в целях тестирования.

Сначала я протестировал Raspberry Pi 4 с монтажной платой корпуса Orico USB 3, и он работает хорошо - чтобы снять монтажную плату, отсоедините алюминиевую пластину вверху, а затем вы можете удалить монтажную плату, открутив два небольших винта. Соединительный кабель длиной 10 см проходит через петлю под жестким диском внутри корпуса блока питания, что защищает его от препятствий. Для получения более подробной информации, пожалуйста, обратитесь к:

www.orico.co.za/product/orico-usb3-0-2-5-enclosure-blue/

Во-вторых, я протестировал открытый конвертер USB3 в SATA длиной 5 см (см. Рисунок), который также работал хорошо, но более короткий кабель был слишком жестким, чтобы протолкнуть его внутрь корпуса блока питания.

Использование интерфейса USB 3 действительно привело к более быстрой загрузке и времени отклика (например, при открытии браузера Chromium или LibreOffice Writer, но это было не намного быстрее. Кроме того, Raspberry Pi 3 и 4 обеспечивают максимум 1,2 А, распределенный по всем четырем точкам. Порты USB 2 и USB 3, что меньше, чем стандарт USB 3. Поэтому я отключу разъем питания на переднем интерфейсе USB и подключу его ко второму аналогичному модулю переменного тока 5 В. Это позволит мне запустить другой жесткий диск с передний интерфейс USB.