【DIY制作】基于树莓派 Raspberry Pi DIY制作 NAS
【DIY制作】基于树莓派 Raspberry Pi DIY制作 NAS当我决定用新的NAS替换旧的NAS时，我不想花太多钱。于是我环顾四周，发现有很多基于树莓派的NAS套件。现在你可能会问，我创建另一个而不是选择现有 NAS 型号的动机是什么？这很容易回答。这些可用的型号都没有 100% 符合我的要求。我也喜欢开发新事物......
这些是我对外壳的设计目标：布线
[*]只有电源和网络连接器可以从外部访问
[*]两个连接器都位于背面，彼此相邻
[*]避免电源和网络连接器的 90 度偏移，这是 Raspberry Pi 的典型特征
[*]USB 连接器和电缆必须全部位于外壳内，以确保设计简洁
印刷
[*]只需打印几个部件：外壳托盘、设备机架和侧盖 - 可选：支架
[*]快速简便的印刷能力是设计的第二位 - 外壳托盘必须有支撑
[*]紧凑的尺寸，可在 200 x 200 毫米打印机上打印 - 无需大幅面打印机
[*]耐用的连接 - 熔融黄铜螺纹嵌件，而不是印刷螺纹或夹子
其他
[*]必须适用于树莓派型号 4 和新 Pi 5
[*]无主动冷却降噪（SSD 时噪音为 0dB） @idle：55°C CPU / 40°C SSD
[*]有意义的多行显示，而不是简单的状态 LED
[*]夜间显示亮度会降低
[*]价格便宜且易于获得的标准组件
你能期待什么？
以下 Instructable 将向您展示如何使用我设计的特定机箱构建 Raspberry Pi NAS。
但它不会指导你如何......
[*]使用 3D 打印机切片和打印 STL 文件
[*]设置您的 Raspberry Pi 本身并将其连接到网络
[*]通过 SSH 登录您的 Raspberry Pi
[*]使用 Linux 文本编辑器
[*]配置 NAS 软件
技能要求：
[*]这个项目需要一些工艺经验
[*]你必须能够焊接
[*]如果您想从头开始制作显示电缆，您必须知道如何使用压接工具
[*]您必须了解（或学习）如何在 Raspberry Pi 上配置和管理 NAS 软件
重要建议：在开始打印外壳或从下面的 BOM 购买部件之前，只需将 Raspberry Pi 和松散接线的硬盘组装起来，然后检查它是否启动并运行。如果您成功了，并且现在想要为您的 NAS 配备一个凉爽的机箱，请继续使用此 Instructable。
所需材料
注意：以下链接是附属链接。单击这些链接不会花费您任何额外费用，但它可以帮助我抵消原型材料和工具的成本。感谢您的支持！
工具带 200 x 200 毫米床的 3D 打印机烙铁，推荐使用螺纹嵌件的烙铁头美工刀螺丝刀可选：杜邦连接器的压接工具
用于计算和存储的设备Raspberry Pi 4 或 5 带电源，2GB RAM 就足够了32 GB micro SD 卡，推荐使用 SanDisk Extreme PRO一个或两个 2.5 英寸 SATA 硬盘驱动器，建议使用 SSD一个或两个 USB 3.0 转 SATA 适配器，建议使用 Sabrent 适配器
软件Raspberry Pi 操作系统映像（Pi OS Lite，64 位无桌面）适用于 Raspberry Pi OS 的 NAS 软件，推荐使用 openmediavault
零部件10 x M3 黄铜螺纹嵌件10 颗 M3x5 螺丝（第二个硬盘驱动器还有 4 颗）4 x M2.5 黄铜螺纹嵌件4 x M2,5x6 螺丝4 x M3x6 沉头螺钉1 x Keystone 模块 RJ45 Cat 61 x RJ45 Cat 6 跳线 （长度或颜色无关紧要）1 x USB C 型公头连接器插头焊接1 x USB C 型母头连接器插孔 2 针带电线1 x SH1106 1.3“ OLED 模块 I2C 128X64 4 针1 x 4 针电缆，带杜邦母头连接器，自制或现成最后但并非最不重要的一点是，为您的打印机提供一些您喜欢的颜色的 PLA 线材。
制作步骤
第 1 步：准备 Raspberry Pi
安装 Raspberry Pi OS 镜像
在 Raspberry Pi 上安装操作系统 （Pi OS） 的最简单方法是使用 Raspberry Pi Imager。您可以从这里下载： https://www.raspberrypi.com/software/
Raspberry Pi Imager 非常易于使用。
[*]将 micro SD 卡插入计算机
[*]启动 Raspberry Pi Imager
[*]选择您的 Raspberry Pi 型号
[*]选择操作系统 ->选择“Raspberry Pi OS（其他）” ->选择“Raspberry Pi OS Lite（64位）'
[*]在“选择存储”中，选择您的micro SD存储卡
[*]单击“下一步”并按照进一步说明进行操作
指定图像选项时，应定义以下设置：
[*]主机名
[*]用户名
[*]密码
[*]时区
[*]键盘布局
[*]启用 SSH -> 选中
映像过程成功完成后，从计算机中取出 SD 卡并将其插入 Raspberry Pi 的 SD 卡插槽。现在将电源线和网线连接到您的 Raspberry Pi，并等待 Raspberry Pi 启动。
几分钟后，查看您的路由器，以确定已分配给您的 Raspberry Pi 的 IP 地址。现在，您可以通过 SSH 登录您的 Raspberry Pi。恭喜你，你已经顺利地走向了你的新Pi NAS。
分配静态 IP 地址重要：像 NAS 这样的网络设备应始终具有固定的 IP 地址。固定 IP 地址可以在 Raspberry Pi OS 中通过 openmediavault 设置，也可以在 DHCP 服务器上作为静态分配进行设置。
网络名称解析名称解析可以通过DNS完成。如果网络中没有 DNS 服务器，则主机名也可以本地存储在网络中所有计算机上的主机文件中。NAS 也可以在没有名称解析的情况下运行，但只能通过其 IP 地址访问。
步骤 2：安装更新和其他程序包
对于全新操作系统安装，建议立即安装任何缺少的更新。通过 SSH 登录到您的 Raspberry Pi 并运行以下命令：sudo apt-get -y update && sudo apt-get -y upgrade && sudo reboot
这将安装所有可用的更新，然后重新启动系统。树莓派重启成功后，再次登录并逐个运行以下命令，安装我们稍后需要的一些软件包：sudo apt-get -y install i2c-tools
sudo apt-get -y install python3-pip
sudo apt-get -y install python3-psutil
sudo apt-get -y install python3-luma.oled
安装完所有软件包后，您可以关闭 Raspberry Pi 并关闭电源。
第 3 步：打印机柜部件
https://content.instructables.com/FIB/O258/LUB8WY0X/FIBO258LUB8WY0X.jpg?auto=webp&frame=1&width=400&fit=bounds&md=02fafa8ec3f5a8320d1e36844af6e343
NAS 机箱仅由四个部分组成。您将在下面找到STL文件。
外壳部件的平均打印时间为：
[*]机柜托盘：约14小时45分钟
[*]设备机架：约3小时30分钟
[*]侧盖：约5小时45分钟
[*]展位：约5小时15分钟
[*]总打印时间：约29小时
您需要大约 350 克的灯丝用于所有部件。
机柜托盘的打印说明
机柜托盘至少需要支撑背面的连接器开口和正面的显示窗口。在切片器软件中，您可以选择“无处不在”以获得支持。这也可能会为盖子连接点提供支撑，但这并不重要。如果您的切片器软件提供此功能，则应启用自然支持。
盖子的打印说明
建议在床上打印外侧（默认设置）。这将创建与外壳外侧相同的纹理。机架和支架的打印说明没有具体的打印建议。
附件
[*]树莓派 NAS - Enclosure.stl下载
[*]树莓派 NAS - Lid.stl下载
[*]树莓派 NAS - Rack.stl下载
[*]树莓派 NAS - Stand.stl下载
第 4 步：将设备安装到机架上
如图所示，使用烙铁将四个 M2.5 黄铜螺纹嵌件熔化到机架中。您可以使用特殊的适配器来熔化烙铁的螺纹，如下一步中的图片所示。这使得这个过程更容易一些。但是，您也可以为此使用普通的烙铁头。无论您使用哪种工具，都要确保螺纹嵌件垂直熔化，而不是倾斜。
完成此操作后，将硬盘安装到机架上，每个机架上有四个 M3 螺钉。
硬盘就位后，用四个 M2,5 螺钉将 Raspberry Pi 连接到机架上。如果在安装硬盘之前执行此步骤，则很难拧紧底部硬盘的螺丝。这意味着，每当您计划稍后更换硬盘时，都必须从机箱中卸下机架，从机架中卸下 Raspberry Pi。这可能不适合维护，但说实话，您多久更换一次 NAS 中的硬盘？
现在使用SATA转USB电缆将硬盘连接到Raspberry Pi。
第 5 步：准备机箱托盘
打印机柜托盘后，卸下所有支架。使用烙铁将六个 M3 黄铜螺纹嵌件熔化到外壳托盘的底部。然后将另外四个 M3 黄铜螺纹嵌件熔化到盖子连接点中。下一步是准备电源连接。不幸的是，由于外壳上的后开口对于 USB 插头来说太小，因此必须将 USB 插座的电线焊接到外壳内的 USB 插头上。如果尚未完成，则必须剥去两端并镀锡。现在将 USB-C 插座的两根电线从外部引导到外壳中，然后从外部将插座牢牢地压入开口。在开始焊接之前，不要忘记将连接器外壳滑过电线。现在将电线焊接到插头上，黑线焊接到引脚 G 上，红线焊接到引脚 V 上。这些引脚的位置可能因 USB 插头的制造商而异。最后，将外壳滑过 USB 插头。外壳内的一滴热胶可以更好地固定插头外壳组件。
现在是时候将OLED显示器安装到外壳上了。重要提示：OLED显示屏非常敏感，安装并不容易。确保不要对显示器施加太大的压力，并且在任何情况下都不要弯曲它。最好稍微弯曲外壳以将显示器放入支架中。
显示屏的上侧是带有四个接线柱连接器的一侧。将带有底部的显示器放入支架中，然后让它与上侧的两个支架卡入到位，如图所示。
第 6 步：将机架安装到机柜中
将机架放入机柜中，并用六个 M3 螺钉固定。为此使用磁性螺丝刀是有利的，因为外壳背面的空间很小。将 USB-C 连接器插入 Raspberry Pi 的电源插座。
第 7 步：组装网线
使用梯形模块进行网络连接可以为您提供直接布线的很多优势。LAN端口可以从外部访问，您可以非常轻松地连接和断开LAN电缆。如果您当前正在为 NAS 使用 Raspberry Pi 4，并希望稍后升级到 Raspberry Pi 5，则不需要新的机箱，因为内部适配器很灵活，适合 Raspberry 4 和 Raspberry Pi 5。
由于书面说明不太容易理解，特别是如果您从未连接过梯形失真模块，因此我添加了一些图片来清楚地解释各个步骤。
[*]从跳线的一端切下 25 厘米，并在开口端从电缆上剥下 3 厘米的绝缘层。
[*]向后弯曲屏蔽层以接触电线。将屏蔽层缠绕在电缆上。
[*]取下电线周围的保鲜膜
[*]将电线穿过框架：左侧引脚 1、2、3 和 6 的导线，右侧引脚 4、5、7 和 8 的导线。
[*]将电线固定在框架中，然后使用侧刀将它们切断
[*]将框架推到触点上并关闭金属外壳的一半，直到它们牢固地卡入到位
[*]使用扎带创建应力消除装置
[*]将梯形失真模块安装到机柜上。首先将模块插入顶部，然后向下摆动，直到塑料挂钩卡入到位
[*]将跳线连接器插入 Raspberry Pi 的网络插座
[*]现在将网线和电源连接到您的 NAS，并检查网络连接是否正常
第 8 步：将 OLED 显示器连接到树莓派
OLED 显示屏有 4 个引脚，Raspberry Pi GPIO 有 40 个引脚。挑战在于将正确的引脚连接在一起。
这就是为什么我们必须事先定义布线图的原因：
[*]GPIO引脚1 <=>显示VCC
[*]GPIO 引脚 3 <=> 显示 SDA
[*]GPIO 引脚 5 <=> 显示 SCK
[*]GPIO引脚9 <=>显示GND
这些是GPIO引脚号，而不是GPIO端口号！如果不确定 GPIO 引脚编号，可以运行以下命令pinout
在您的 Raspberry Pi 上。这使您可以概述Raspberry Pi板，以识别相应的GPIO引脚。
重要：OLED显示屏上的引脚位置可能因制造商而异。在将显示器连接到Raspberry GPIO引脚之前，请务必检查显示器上引脚的名称！
有多种方法可以将OLED显示器连接到Raspberry Pi。专业的方法是构建您的定制电缆，就像我为我的生产 NAS 所做的那样。我拿了一根 4 针 CD-ROM 音频线，将线切割成大约 30 厘米长。在两端，我将四个杜邦母连接器压接到电线上。四个杜邦连接器插入合适的连接器外壳中。显示屏侧有一个 4 针连接器外壳，Raspberry Pi 侧面有一个 5 针外壳。连接器根据接线图插入外壳。电缆末端饰有收缩管，使其看起来很漂亮。
如果您不熟悉压接，或者不想购买一套一次性使用的压接钳和连接器，那么可以使用两侧都有插座的杜邦母跨接电缆。它们的电缆必须至少长 20 厘米。它不是那么漂亮，但它是一个非常便宜、简单和快速的解决方案，它完全达到了目的。
第 9 步：安装 OLED 软件
在本节的末尾，您将找到 oledinfo.py 附加的文件。该程序在OLED显示屏上显示不同的屏幕，其中包含有关NAS的有用信息。屏幕确实每 10 秒更换一次，循环往复。显示屏的亮度将在晚上 10 点至早上 7 点之间降低。由于该程序是 Python 代码，您可以根据自己的需要轻松修改它。
在开始安装软件之前，必须在 Raspberry Pi 上启用 I2C 接口。通过 SSH 登录您的 Raspberry Pi，然后输入 Raspberry Pi 配置工具sudo raspi-config
在命令行上。
在配置工具中，转到“3 个接口选项”，然后选择“I4 I2C”。然后你会被问到Would you like the ARM I2C interface to be enabled?
选择“<是>”以启用 I2C 接口。确认成功对话框后，通过选择“<完成>按钮或按 Esc 键离开配置工具。
现在运行命令sudo i2cdetect -y 1
你应该得到一个这样的表格： 0123456789abcdef
00: -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 3c -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --
如果您在此表中看到“3c”，则检测到OLED显示屏，一切正常。如果没有，请按照前面步骤中的说明检查电缆。
附加的文件 oledinfo.py 包含显示输出的 Python 代码。现在，由于您的OLED显示器可以正常工作，您可以将文件 oledinfo.py 复制到Raspberry Pi上的用户主目录中。执行此操作的最简单方法是使用 scp 命令复制文件。scp 命令在大多数平台上都可用，而不仅仅是 Linux。scp oledinfo.py admin@192.168.1.4:/home/admin
此示例假定您的 Raspberry Pi 用户是“admin”，并且您的 Raspberry Pi 的 IP 地址为 192.168.1.4。根据您的配置调整值。现在登录到您的 Raspberry Pi 并运行以下命令sudo mv /home/admin/oledinfo.py /usr/local/bin/
sudo chown 0:0 /usr/local/bin/oledinfo.py && sudo chmod 755 /usr/local/bin/oledinfo.py
若要将文件移动到正确的位置，请设置此文件的所有者和权限。
要测试显示，请运行以下命令/usr/local/bin/oledinfo.py
当一切顺利时，您的OLED显示屏现在应该开始显示一些输出。您可以通过按 Ctrl+C 停止此程序的执行。
最后，您必须配置每次启动 Raspberry Pi 时要执行的文件。这将通过在系统的 crontab 中添加带有标签@reboot的命令来完成。输入命令sudo crontab -e
编辑 crontab。添加行@reboot /usr/bin/python3 /usr/local/bin/oledinfo.py
到 crontab 的末尾。当您保存文件并离开编辑器时，将安装新的 crontab。
现在重新启动Raspberry Pi以检查显示是否在系统启动时激活：sudo reboot
如果 openmediavault 徽标未出现在显示屏上，请不要担心。只要未安装 openmediavault，徽标就不会显示。
附件
[*]oledinfo.py下载
第 10 步：完成 NAS 机箱
使用四个 M3x6 沉头螺钉将侧盖连接到机柜托盘上，然后将机柜放在支架上。仅此而已。
现在插入网线和电源，让 NAS 启动。
第 11 步：安装 NAS 软件 Openmediavault
硬件准备好运行后，最重要的一点是：NAS软件。
当然，您可以安装任何您喜欢的 NAS 软件。在下文中，描述了 openmediavault 的安装，因为安装易于执行，并且基于 Web 的用户界面使其易于管理。安装 openmedivault 非常简单。要安装 openmediavault 软件，请通过 SSH 登录您的树莓派并运行命令sudo wget -O - https://github.com/OpenMediaVault-Plugin-Developers/installScript/raw/master/install | sudo bash
这可能需要一段时间，具体取决于您的 Internet 连接速度和 micro SD 卡的速度。有足够的时间喝杯咖啡。安装完成后，在计算机上启动浏览器，然后转到http://192.168.1.4
（或您的 Raspberry Pi 具有的任何 IP 地址）重要：使用 http:// 前缀，因为默认情况下不启用 HTTPS 协议。您可以稍后启用 HTTPS。openmediavault 登录页面应显示在您的浏览器中，您可以使用以下凭据登录到 openmediavault 实例：用户：admin密码：openmediavault
现在，您可以开始配置 NAS。玩得开心！
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