SupTronics X830

Модуль-расширение SupTronics X830 V2.0 для подключения 3.5-дюймового жесткого диска SATA HDD к Raspberry Pi

Как легко и просто собрать компактную, малогабаритную рабочую станцию или недорогой мультимедийный центр на платформе популярного одноплатного компьютера Raspberry Pi, начинка которых не просто умещалась бы в сравнительно небольшом корпусе, но и имела бы в своём распоряжении значительно больше свободного пространства для записи и хранения всевозможных данных, чем способен предложить стандартный накопитель флеш-памяти, задумывались многие. Максимальное количество хранимой информации среднебюджетных флеш-накопителей не столь высок, как может показать на первый взгляд. Первостепенное их назначение в совместном использовании с Raspberry Pi - загрузка операционной системы с предустановленной графической оболочкой или без неё, работа с различными приложениями, как входящими в состав самой ОС, так и добавленными пользователями, и так далее. А если учитывать размеры файлов с музыкой в отменном качестве или с фильмами в высоком разрешении, переведённые в актуальные цифровые форматы, то создать на оставшемся свободном месте такого накопителя хоть какую-нибудь библиотеку из примерно двух-трёх десятков любимых записей вряд ли удастся.

Жёсткие диски обладают неоспоримым преимуществом перед большинством флеш-накопителей. Пропускная способность обмена информацией (параметры чтение/запись) у твердотельной флеш-памяти и у жёсткого диска HDD достаточно сильно различаются в пользу последнего. Высокая скорость считывания с диска HDD позволяет заметно снизить время запуска и системной оболочки Raspberry Pi, и воспроизводимого файла.

Можно уверенно говорить о том, что современные облачные технологии и разнообразные стриминговые сервисы покрывают столь досадный недостаток. Однако храние в одном локальном хранилище всего того, что может нравится и что хочется иметь в постоянной коллекции, не прибегая при этом к частой загрузке файлов из сети, гораздо более удобнее.

Технические характеристики

• Производителье: SupTronics
• Модель: X830 V2.0
• Питание: 12В, ток 3А и более
• Контроллер USB-SATA: ASM1153E ASMedia, 6 ГБ/с
• Регулятор напряжения: XL2596S
• Порт USB 3.0 тип А
• Разъёмы источника питания: DC5525,  2-контактный XH2.54
• Разъёмы выходящего напряжения 12В / 5В: 2-контактные XH2.54
• Разъём питания Raspberry Pi: 4-контактный PH2.0
• Разъём внешнего выключателя: 4-контактный PH2.0
• Разъём HDD: SATA
• Кнопка включения / безопасного отключения питания
• Индикаторы: питание, HDD
• Размер: 155.8 х 118 х 18.7 мм
• Комплектация:
• 1 х плата SupTronics X830 V2.0
• 1 х переходник портов USB
• 1 х плата подключения к контактам GPIO
• 1 х 4-контактный провод платы подключения
• 1 х кабель USB 3.0
• 4 х стойка М2.5 х 12 мм
• 4 х стойка М3 х 32 мм
• 8 х болт М2.5 х 6 мм
• 8 х болт М3 х 8 мм

Плата расширения SupTronics X830 ориентирована на создание функционально готового, полноценного решения на базе мини-компьютера Raspberry Pi. Она предоставляет возможность подключения 3,5-дюймовых жёстких дисков с интерфейсом передачи данных SATA, наиболее часто устанавливаемых в компьютерах или независимых внешних накопителях. Диски для хранения информации могут быть совершенно произвольного размера (ёмкостью), не превышающим 14 ТБ. В комплектацию платы X830 входят все элементы соединения и крепления аппаратного оборудования, необходимые для быстрой сборки устройства.

В условиях внутрикорпусного монтажа всех компонентов конструкции, настоятельно рекомендуется добавление активной системы охлаждения, улучшающей внутренний теплообмен путём отведения в окружающую среду неизбежно нагревающегося во время работы воздуха. Пара разъёмов "5V Out" и "12V Out" платы модуля X830 служат основой двух уровней постоянного напряжения +5В и +12В, предназначенных для питания вентиляторов или других аналогичных систем охлаждения.

Модуль X830 поддерживает безопасное выключение Raspberry Pi. Функция отключения реализована в специальном командном скрипте, его добавление в систему платформы Raspberry Pi возложено на пользователя, и аппаратным таймером задержки отключения питания, настроенного на 8-секундный интервал, времени которого вполне достаточно для выполнения кода скрипта. Таймер ведёт отсчёт после физического перевода переключателя в положение "выключен", индикаторы питания X830 наполовину снижают свою яркость. Плата X830 имеет собственный интегрированный элемент управления питанием Raspberry Pi. В модуле Suptronics X830 предусмотрено отдельное гнездо "PWR SW" с четырьмя контактами, позволяющее дополнить одну из стенок предполагаемого корпуса внешним выключателем (кнопочным переключателем напряжения с фиксацией положения замыкания/размыкания, в том числе с светодиодной индикацией срабатывания). Встроенный в X830 V2.0 выключатель является приоритетным.

Источник питания

Электрическая цепь X830 оснащена встроенным понижающим преобразователем на микросхеме XL2596S. Плата X830 должна запитываться от любого подходящего источника питания с выходом 12В стабилизированного напряжения через контакты бочкообразного разъёма DC5525 или терминал "12V In". Raspberry Pi может потреблять электроэнергию от цепей питания расширения X830 через переходник, одевающийся сверху на 40-контактный разъём GPIO. Рекомендуется использование оригинального адаптера питания или схожего по характеристикам, обеспечивающего следующие требования: вход 100-240В AC 50/60 Гц, выход 12В DC, 3А.

Внимание! Не допускается подключение питания +5В через разъём micro-USB одноплатного компьютера Raspberry Pi во время использования SupTronics X830.

Обзор модуля SupTronics X830 V2.0 с функцией безопасного выключения

Безопасное завершение работы Raspberry Pi

Командный скрипт x830-v2.sh завершает все процессы, запущенные в системе Raspberry Pi, и отключает питание.

1. Загрузка скрипта командой wget
   

   pi@raspberrypi ~ $ wget https://raw.githubusercontent.com/suptronics/X830-script/master/x830.sh​

2. Установка и исполнение скрипта при помощи командного процессора bash

   pi@raspberrypi ~ $ sudo bash x830.sh​

3. Перезагрузка Raspberry Pi

   pi@raspberrypi ~ $ sudo reboot​

Загрузка системной оболочки с HDD через USB-порт X830 V2.0

Загрузка ОС Raspbian из внешнего USB-накопителя доступна только для моделей Raspberry Pi 2B v1.2, 3A+, 3B и 3B+.

Перед тем, как Raspberry Pi научится загружать через USB-порт модуля X830 V2.0 установленную на HDD операционную систему, потребуется предварительный запуск мини-ПК с использванием SD-карты. Он необходим для активации режима загрузки Raspberry Pi через порт USB (USB boot mode). Выбор режимов осуществляется установкой флагов в одноразово программируемых регистрах (OTP bit) блока служебной памяти, размещённой внутри процессоров BCM2835/6/7. Изменения регистров необратимы и впоследствии не могут быть отменены.

Программирование регистров рекомендуется проводить с флеш-накопителя формата microSD с предустановленной на него Raspbian или Raspbian Lite. В версиях Raspbian, выпущенных до даты 10-04-2017, следует обновить программные компоненты системы. В более свежих версиях Raspbian этот шаг можно пропустить.

$ sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade

Активация режима загрузки через USB выполняется командой

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

которая добавляет параметр program_usb_boot_mode=1 в конец файла /boot/config.txt. Обязательно удалите эту строку из файла (или по новой перезапишите образ ОС), если использование SD-карты планируется на других Raspberry Pi.

Изменения режимов вступают в силу после перезапуска Raspberry Pi командой

$ sudo reboot

Убедиться в том, что регистр благополучно запрограммирован, позволяет команда

$ vcgencmd otp_dump | grep 17

выдающая на экран ответ 17:3020000a.

Копирование образа системы Raspbian на жёсткий диск HDD идентично записи на SD-карту. Перенос ОС на установленный в модуль Suptronics X830 V2.0 накопитель информации HDD осуществляется подключением кабеля к встроенному в плату порту USB 3.0. В завершении процедуры, Raspberry Pi и модуль X830 V2.0 соединяются между собой USB-переходником.

Инструкция по сборке модуля X830 V2.0

1. Поместите четыре стойки М2.5х12мм в отверстия верхней стороны платы и закрепите их болтами М2.5х6мм. К этим стойкам далее крепится Raspberry Pi.
2. Вставьте жёсткий диск в разъём SATA и зафиксируйте его положение четырьмя болтами М3х8мм.
3. Поместите четыре стойки М3х32мм в отверстия нижней стороны платы (рядом с HDD) и закрепите их остальными болтами М3х8мм.
4. Разместите и закрепите Raspberry Pi поверх стоек М2.5х12мм. Соедините 4-контактный провод, плату подключения питания к контактам GPIO, разъём RPI модуля X830 V2.0 и Raspberry Pi как показано на картинке.
5. В заключении, установите переходник USB-портов. Сборка завершена.

Физические размеры платы X830 V2.0