树莓派 NAS

由于市面上的 NAS 设备一般价值不菲，如果你手里有个树莓派，对于工程师来说自己 DIY 一个是非常的经济实惠的。

我们可以根据自己的喜好来定制外壳的造型：

• 只保留电源和网线接口

• 两个连接口都位于背面且彼此相邻

• USB 连接器和电缆必须全部位于外壳内，以确保设计简洁美观

• 打印简单，不需要过于复杂的部件

• 可以适用树莓派 4 和 5

• 多行 OLED 显示屏

• 所有的部件都是价格便宜且容易获得的

在进行这个 NAS 设备的制作过程不仅需要一定的手工制作经验，还涉及到 3D 打印外壳部件、焊接技术以及软件配置等多方面的技能。

第一步：配置树莓派

安装树莓派操作系统镜像

在树莓派上安装操作系统镜像最简单的方法是使用 Raspberry Pi Imager。你可以在这里下载：Raspberry Pi Imager

Raspberry Pi Imager 非常方便使用：

• 将 micro SD 卡插入计算机

• 启动 Raspberry Pi Imager

• 选择 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

自定义树莓派引导设置：

• 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，将 SD 卡插入树莓派的 SD 卡插槽。然后将电源线和网线连接到树莓派，并等待树莓派启动。几分钟后，查看路由器确定已分配给树莓派的 IP 地址。现在，可以通过 SSH 登录树莓派了。

分配静态 IP 地址

提示：像 NAS 这样的网络设备应该始终具有固定的 IP 地址。固定 IP 地址可以通过 openmediavault 在树莓派操作系统中设置，也可以作为 DHCP 服务器上的静态分配。

网络名称解析

名称解析可以通过 DNS 完成。如果你的网络中没有 DNS 服务器，则主机名也可以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进行操作，但只能通过其 IP 地址进行访问。

第二步：更新和安装附加软件包

对于全新安装的操作系统来说，我们建议立即安装任何缺少的更新。通过 SSH 登陆到你的树莓派，并运行以下命令（如果是在国内，因为下载速度会很慢，请谨慎更新操作）：

sudo apt-get -y update && sudo apt-get -y upgrade && sudo reboot

这个命令将搜索并安装系统中所有可用的更新，并在完成后重新启动系统

树莓派重启成功后，再次登录 SSH 并一一运行以下命令来安装我们一会儿需要使用的一些软件包：

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，你可以将树莓派关机并断电。

第三步：打印外壳部件并组装

NAS 机箱仅由四个部分组成，可以通过项目文件库下载外壳图纸打印：
https://make.quwj.com/project/510

将设备安装在机架上

外壳打印完成之后，使用烙铁将四个 M2.5 黄铜螺纹插件熔化到机架中,
通过 M2.5 黄铜螺纹以及螺钉，安装好树莓派和硬盘后，使用 SATA 转 USB 线将硬盘连接到树莓派。

准备外壳托盘

打印外壳托盘后，使用烙铁将六个 M3 黄铜螺纹嵌件到外壳托盘的底部用来固定机架，再将另外四个 M3 黄铜螺纹嵌件到盖子连接点上。

下一步，准备电源连接。由于外壳打印的电源开口太小，因此 USB 插座的电线必须焊接在外壳内的 USB 插头上。
在开始焊接插头时，记得把连接器外壳滑道电线上。将黑线焊接到引脚 G 上，将红线焊接到引脚 V 上。这些引脚的位置可能会因 USB 插头制造商的不同而有所不同。最后，将外壳滑到 USB 插头上，在外壳上滴入一点热熔胶以便于更好的固定插头。

由于 OLED 屏幕非常敏感，在连接 OLED 屏幕 时，不要对显示屏施加太大的压力，可以略微弯曲外壳将显示器放入支架中，显示屏的上侧带有四个接线柱连接器，将显示器的底侧放入支架中，然后将其与上侧和两个支架卡入到位。

将机架安装在机柜里

将机架放入机柜中，并用六颗 M3 螺钉将其固定，并将 USB-C 连接器插入树莓派的电源口。

组装网线

与直接布线相比，使用 keystone 模块进行网络连接具有很多优势。LAN 端口可从外部访问，你可以非常轻松地连接和断开 LAN 电缆。如果你当前使用树莓派 4 作为 NAS，并希望稍后升级到树莓派 5，则不需要新的外壳，因为内部适配器非常灵活，既适合树莓派 4，也适合树莓派 5。

连接网线：

• 将跳线一端剪掉 25 厘米，并在电缆开口端剥去 3 厘米绝缘层。

• 将屏蔽层向后弯曲以接触到电线，将屏蔽层缠绕在电缆周围。

• 取下电线周围的保鲜膜

• 将电线穿过框架：引脚 1、2、3 和 6 的电线位于左侧，引脚 4、5、7 和 8 的电线位于右侧。

• 将电线固定在框架中并使用侧切刀将其切断

• 将框架推到触点上，然后合上金属半壳，直至其牢固地卡入到位

• 使用扎带消除应力

• 将梯形校正模块安装到机柜上。首先将模块插入顶部，然后向下摆动，直至塑料挂钩卡入到位

• 将跳线连接器插入树莓派的网络插座

• 现在将网线和电源连接到 NAS 并检查网络连接是否正常

组装 OLED 显示屏

将 OLED 的四个引脚连接到树莓派几个连接点较近的 GPIO 引脚上 。

• GPIO 引脚 1 <=> VCC

• GPIO 引脚 3 <=> SDA

• GPIO 引脚 5 <=> SCK

• GPIO 引脚 9 <=> GND

OLED 显示屏上的引脚位置可能会因制造商的不同而有所不同。在将显示器连接到树莓派的 GPIO 引脚之前，请务必检查显示器上的引脚名称！

安装 OLED软件

你可以在项目文件库中找到附加的文件 oledinfo.py：
https://make.quwj.com/project/510

在这个程序中，会在 OLED 显示屏上显示不同的界面，其中包含有关 NAS 的有用信息。界面每 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，可以根据自己的需要轻松修改它。

在安装软件前，你需要开启 树莓派的 I2C 接口 ，通过 SSH 登录到你的树莓派 ：

输入以下命令启动树莓派配置工具

sudo raspi-config

在配置工具中，转到“ 3 Interface Options ”并选择“ I4 I2C ”。然后你会被问到

Would you like the ARM I2C interface to be enabled?

选择“<Yes>”启用 I2C 接口。确认成功对话框后，选择“<完成>”按钮或按 Esc 键退出配置工具。

运行命令

sudo i2cdetect -y 1

你会看到以下内容

  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:             -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 3c -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

如果你在此表中看到“3c”，则说明已检测到 OLED 显示屏，并且一切正常。如果没有，请按照之前步骤中的说明检查布线。

附加文件 oledinfo.py 包含显示输出的 Python 代码。当你的 OLED 显示屏正常工作时，你可以将文件 oledinfo.py 复制到树莓派上的用户主目录。最简单的方法是使用 scp 命令复制文件。

scp oledinfo.py admin@192.168.1.4:/home/admin

这里我使用的用户名和 IP 地址是 “admin ”和“192.168.1.4”，根据你的配置调整数值。

接下来登录你的树莓派并运行以下命令：

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

将文件移动到正确的位置，并设置该文件的所有者和权限。

运行以下命令，测试显示是否正常使用：

/usr/local/bin/oledinfo.py

如果一切正常的话，你的 OLED 屏幕会开始显示一些输出。
你可以按 Ctrl + C 停止该程序的执行。

最后，配置每次树莓派启动时执行的文件：

sudo crontab -e

编辑 crontab

@reboot /usr/bin/python3 /usr/local/bin/oledinfo.py

到 crontab 的末尾，当你保存文件并离开编辑器时，将安装新的 Crontab。

重新启动你的树莓派查看显示屏是否在系统启动时激活：

sudo reboot

如果显示屏没有出现 openmediavault 的图标，请不要担心，因为接下来我们需要安装openmediavault，来让图标显示。

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，可以安装任何喜欢的 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 登录树莓派并运行命令：

sudo wget -O - https://github.com/OpenMediaVault-Plugin-Developers/installScript/raw/master/install | sudo bash

安装完成后，在计算机上启动浏览器，然后转到：

http://192.168.1.4

（IP地址按照自己的来）

重要：使用 http:// 前缀，因为默认情况下不启用 HTTPS 协议。可以稍后启用 HTTPS。

openmediavault 登录页面应显示在浏览器中，可以使用以下凭据登录到 openmediavault 实例：

用户：admin
密码：openmediavault
(你可以使用自定义的用户密码)

现在，就可以开始配置 NAS了。