PiKVM - Raspberry Pi 開放且便宜的 , 有助於遠端管理伺服器或工作站

無論作業系統的運作狀況如何或是否安裝了作業系統 , 您可以修復任何軟體上問題 , 調整 BIOS , 甚至使用虛擬 CD-ROM 或隨身碟重裝系統

DIY 成本取決於所需的功能 , 即使最貴的版本也比商用 IP-KVM 便宜

系統 Arch Linux ARM Read-only 模式

具備一些 Linux 使用經驗 , 可以玩的順手

給有興趣的一些指南

一篇文章講的有限 , 還是去看看 PiKVM 官方指南

聲明

不限於使用官方推薦配件 , 包含使用 Copycat 產品
所以去官方支援頻道尋求支援 , 可能會被告知不支援其他廠家的產品詢問
若堅持完全原創 build
建議購買官方出品 PiKVM V3 Hat , PiKVM V4 Mini , PiKVM V4 Plus

硬體選擇

基於 PiKVM 官網釋出的

DIY PiKVM V2 Instructions 挑選相容配件

使用基於 Raspberry Pi 4B

支援有線網路及 TypeC 能直接 OTG 輸出鍵鼠訊號給到主機

不會使用 USB 擷取卡方案 : 延遲過於高 , 且占用 SBC 所剩無幾的 USB PORT

基礎版

Raspberry Pi 4B 2GB ×1( 可選擇記憶體更大的款式,但意義不大 )
Raspberry Pi 小鋁片散熱器 ×1 套 ( 4B 用的是 4 個的樣子 )
MicroSD ×1 ( 至少 16GB , Class 10 的卡 )
Raspberry Pi 4B 官方變壓器 5V3A ×1
HDMI to CSI 轉接板 ( 基於 TC358743XBG 關鍵字微雪 HDMI to CSI , Geekworm C779 , Blicube C780 , Geekworm C790 , Geekworm X630 , Geekworm X1300 )
USB TypeC 電-USB 分離板 / Type-C 一分二同時充電-OTG 接頭組 ×1
USB TypeC-TypeC 線 ×1 ( 連接 TypeC 電-USB 分離板至 PiKVM , 使用一分二線的可以跳過 )
USB TypeA-TypeC 線 ×1 ( 連接接 PiKVM 到電腦,長度視距離 )
HDMI 線 ×1 ( 長度視 PiKVM 至被控電腦距離 )

基礎 Pro 版

基礎版加 1 套 USB ATX Ctrl

USB ATX Ctrl 小板 ×1 ( 可控制電腦開關機 )
USB TypeA - TypeC ×1 ( 長度視 PiKVM 至被控電腦距離, 連接 USB ATX Ctrl 小板用 )

多裝置版

基礎版
加 1 套相容的 KVM Switch

基礎版第 8,9 項

8. USB TypeA-TypeC 線 ×1 ( 連接接 PiKVM 到電腦,長度視距離 )
9. HDMI 線 ×1 ( 長度視 PiKVM 至被控電腦距離 )

從直連電腦變成連接至 PiKVM 至 KVM SWITCH
建議縮短長度,線材整理收納是個問題

BLIKVM HDMI XH-HK4401 切换器 KVM ×1 ( 我這裡選擇 Copycat 方案 4 port , 便宜 , 方便購買 , 且幫你調整好 )
HDMI 線 ×4 ( 第 1 項內有對應線材,長度不足,再額外購買 )
USB Type A -Type B ×4 ( 連接電腦至 KVM SWITCH , 第 1 項內有對應線材,長度不足,再額外購買 )
USB Type A - MicroB ( KVM SWITCH 控制線 , 連接至 PiKVM )

多裝置 Pro 版

基礎版
加 1 套相容的 KVM Switch
加 4 套 USB ATX Ctrl

基礎版第 8,9 項

8. USB TypeA-TypeC 線 ×1 ( 連接接 PiKVM 到電腦,長度視距離 )
9. HDMI 線 ×1 ( 長度視 PiKVM 至被控電腦距離 )

從直連電腦變成連接至 PiKVM 至 KVM SWITCH

建議縮短長度,線材整理收納是個問題

BLIKVM HDMI XH-HK4401切换器 KVM ×1 ( 我這裡選擇 Copycat 方案 4 port , 便宜 , 方便購買 ,且幫你調整好 )
HDMI 線 ×4 ( 第 1 項內有對應線材,長度不足,再額外購買 )
USB Type A - Type B ×4 ( 連接電腦至 KVM SWITCH , 第 1 項內有對應線材,長度不足,再額外購買 )
USB Type A - MicroB ( KVM SWITCH 控制線 , 連接至 PiKVM )
USB ATX Ctrl 小板 ×4 ( 可控制電腦開關機 )
USB TypeA - TypeC ×4 ( PiKVM 至被控電腦距離 , 連接 USB ATX Ctrl 小板用 )
USB TypeA HUB ( 連接第 6 項多個 USB TypeA 到樹梅派 , USB Port 可能會有不足的情況 )

增加額外功能

風扇

加強散熱可以加風扇

HDMI OUT 還出的

有需要 HDMI OUT 還出 , 可外接螢幕

將原本 HDMI to CSI 轉接板

替換成 Geekworm X1301 ( 帶 HDMI OUT 還出功能 ) 驗證過 Raspberry Pi 4B 可用

Pro 版的 USB ATX Ctrl 小板

USB-ATX-CTRL

production 資料夾裡的 gerber.zip 去到 JLCPCB,PCBWay 或其他板廠

選項選好下單結帳就會有空板寄出來

PCB 空板長這樣

再依照如下 BOM 買元件

Footprint	Quantity	Mouser#	Description
D3	1	645-599-0411-127F	Red,HDD LED
D4	1	645-599-0480-127F	Green,Power LED
J1	1	538-10-89-4082	2 X 04P PIN
K1, K2	2	769-AQW210EHA	AQW210EHA
R5,R6	2	667-ERA-8ARB333V	33k
R1,R2,R3,R4,R7,R8	6	667-ERA-8AEB561V	560R
SW1,SW2	2	688-SKHWAPA010	POWER,RESET
RZ1	1		RP2040-ZERO
杜邦線母 - 母	8		杜邦線母 - 母

RP2040-ZERO 去淘寶 / 蝦皮 / 電子材料店買就好

" 杜邦線母 - 母 " 連接主機板前面板

其餘零件我選擇 Mouser / Digikey 正規廠商

淘寶買過 Remark 仿品和保存不佳的不敢了

LCSC 立創商城是可以看看, 但不一定都會有對應的元件

烙鐵焊接 , 成品如下

Flux 沒清乾淨就拍照 , 看起來有點髒 , 也焊的不怎麼樣湊合看

硬體安裝

Raspberry Pi 4B 散熱器貼一貼

在接上 HDMI to CSI 轉接板

然後螺絲桐柱固定好

USB TypeC 電-USB 分離板

PWR 端連接 Raspberry Pi 4B 官方變壓器

USB 端連接電腦或 KVM

自己發揮一下

附圖給參考

PiKVM Pro 連接圖

PiKVM Pro 4Port 連接圖

軟體安裝

準備相關檔案

PiKVM Flash OS

取得官方釋出鏡象檔案跳至

DIY PiKVM V2 Platform > Raspberry Pi 4 > For HDMI-CSI bridge

下載儲存備用

Raspberry 官方推出的 RPi Imager

將鏡象寫入至記憶卡的軟體

根據自己的平台選擇安裝檔

鏡象寫入至記憶卡

安裝 RPi Imager , 應該不用教啦

開啟 RPi Imager

Raspberry Pi Device 下拉選擇 NO FILTERING

"請選擇需要寫入的操作系統"下拉選擇 Use custom

再選擇剛剛官網下載來的鏡象

"儲存卡"點進去 , 選擇你的 MicroSD 裝置

等待燒錄完成提示

USB-ATX-CTRL Firmware 如何燒入

用 USB 線將 RP2040 連接電腦

先按下 RESET 再按下 BOOT

先鬆 RESET 再鬆 BOOT 就可以進去燒錄模式

將 PiKVM-USB-ATX-CTRL

firmware 內的 dln2.uf2 拖進去

燒錄就完畢

設定

插電開機

去 router 看新上線 PiKVM 的 IP

然後瀏覽器開啟該 IP , 確認一下是否為 PiKVM

預設使用者是帳號 admin , 密碼 admin , 沒有 2FA 驗證

確定是該 IP 後那就可以開啟 PuTTY , teraterm 等,但不限於可 ssh 軟體

或使用 windows 終端機輸入

ssh root@IP

用超級使用者 root , 預設密碼是 root

以下內容會用到 linux 文字編輯器 nano ( 要用 vim 編輯也不是問題 , 同理 )

務必先去了解快捷鍵使用可解決一些操作問題

再來由於系統是 Read-only 模式 , 更改設定前

必須先下 rw 指令啟用 Read-Write

結束修改 ro 指令恢復 Read-only

修改 root 和 admin 密碼

!! 拜託請修改密碼 !!

打密碼不會顯示這很正常

# rw
# passwd root
# kvmd-htpasswd set admin
# ro

!! 拜託請修改密碼 !!

改變鏡象站來源

連國外鏡象站太慢

縮短系統更新花費的時間

下載速度快一點,穩定一點

# nano /etc/pacman.d/mirrorlist

將原本的改成

Server = http://tw2.mirror.archlinuxarm.org/$arch/$repo

# ro

更多地區的 Arch Linux Arm 鏡象站

至 Arch Linux Arm mirrors

鎖定預設解析度在 1080P

鎖定解析度我建議啟用

我手上一張 GT1030 進系統能 1080P 甚至更高

進 Bios 一開始還卡在 720P

顯示卡識別到把解析度切到 1080P

但 PiKVM 識別不到畫面就卡死

# rw
# kvmd-edidconf --import-preset=v2.1080p-by-default
# ro
# reboot

USB ATX CTRL ,配置 override.yaml 及修改 web.css 介面樣式

USB ATX CTRL

參考 PiKVM-USB-ATX-CTRL

需要先安裝相關依賴

# rw
# git clone https://github.com/zappanaut/dln2-dkms
# pacman -S dkms
# cd dln2-dkms
# ./install.sh
# reboot

進入這個目錄,你會看到插上去的裝置

# rw
# cd /dev/gpio-by-serial/
# ls

我建議可以先 1 次 1 片

把序號記錄下來,等一下會用到

配置 override.yaml

# cd /etc/kvmd/
# nano override.yaml

貼入下方

再依照 Port 將上面得到的序號
取代進去 SN0,SN1,SN2,SN3

kvmd:
  gpio:
    drivers:
      hk:
        type: xh_hk4401
        protocol: 2
        device: /dev/ttyUSB0
      atx_port0:
        type: gpio
        device: /dev/gpio-by-serial/SN0
      atx_port1:
        type: gpio
        device: /dev/gpio-by-serial/SN1
      atx_port2:
        type: gpio
        device: /dev/gpio-by-serial/SN2
      atx_port3:
        type: gpio
        device: /dev/gpio-by-serial/SN3

    scheme:
      ch0_led:
        driver: hk
        pin: 0
        mode: input
      ch0_button:
        driver: hk
        pin: 0
        mode: output
        switch: false
      atx0_reset_button:
        driver: atx_port0
        pin: 7
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 0.2
      atx0_power_button:
        driver: atx_port0
        pin: 8
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 0.5
          max_delay: 1.0
      atx0_power_button_long:
        driver: atx_port0
        pin: 8
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 2.5
          min-delay: 2.0
          max_delay: 3.0
      atx0_power_led:
        driver: atx_port0
        pin: 14
        mode: input
      atx0_hdd_led:
        driver: atx_port0
        pin: 15
        mode: input

      ch1_led:
        driver: hk
        pin: 1
        mode: input
      ch1_button:
        driver: hk
        pin: 1
        mode: output
        switch: false
      atx1_reset_button:
        driver: atx_port1
        pin: 7
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 0.2
      atx1_power_button:
        driver: atx_port1
        pin: 8
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 0.5
          max_delay: 1.0
      atx1_power_button_long:
        driver: atx_port1
        pin: 8
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 2.5
          min-delay: 2.0
          max_delay: 3.0
      atx1_power_led:
        driver: atx_port1
        pin: 14
        mode: input
      atx1_hdd_led:
        driver: atx_port1
        pin: 15
        mode: input

      ch2_led:
        driver: hk
        pin: 2
        mode: input
      ch2_button:
        driver: hk
        pin: 2
        mode: output
        switch: false
      atx2_reset_button:
        driver: atx_port2
        pin: 7
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 0.2
      atx2_power_button:
        driver: atx_port2
        pin: 8
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 0.5
          max_delay: 1.0
      atx2_power_button_long:
        driver: atx_port2
        pin: 8
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 2.5
          min-delay: 2.0
          max_delay: 3.0
      atx2_power_led:
        driver: atx_port2
        pin: 14
        mode: input
      atx2_hdd_led:
        driver: atx_port2
        pin: 15
        mode: input

      ch3_led:
        driver: hk
        pin: 3
        mode: input
      ch3_button:
        driver: hk
        pin: 3
        mode: output
        switch: false
      atx3_reset_button:
        driver: atx_port3
        pin: 7
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 0.2
      atx3_power_button:
        driver: atx_port3
        pin: 8
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 0.5
          max_delay: 1.0
      atx3_power_button_long:
        driver: atx_port3
        pin: 8
        mode: output
        switch: false
        pulse:
          delay: 2.5
          min-delay: 2.0
          max_delay: 3.0
      atx3_power_led:
        driver: atx_port3
        pin: 14
        mode: input
      atx3_hdd_led:
        driver: atx_port3
        pin: 15
        mode: input

    view:
      header:
        title: '<img class="led-gray" src="/share/svg/kvm.svg" title=""><span>KVM & ATX</span>'
      table:
        - [
            "#",
            '#<div class="pos-rel"><span class="pos-abs-middle">KVM-Switch</span></div>',
            '#<span class="padding-x-1">NAME</span>',
            "#PWR",
            "#HDD",
            "# ",
            '#<div class="pos-rel"><span class="pos-abs-middle">ATX Power and Reset</span></div>',
          ]
        - [
            "ch0_led|red",
            "ch0_button||Port 1",
            '#<span class="x-name">ch0</span>',
            "atx0_power_led|green",
            "atx0_hdd_led|yellow",
            "#",
            "atx0_power_button|confirm|Power <sup><i>short</i></sup>",
            "atx0_power_button_long|confirm|Power <sup><i>long</i></sup>",
            "atx0_reset_button|confirm|Reset",
          ]
        - [
            "ch1_led|red",
            "ch1_button||Port 2",
            '#<span class="x-name">ch1</span>',
            "atx1_power_led|green",
            "atx1_hdd_led|yellow",
            "#",
            "atx1_power_button|confirm|Power <sup><i>short</i></sup>",
            "atx1_power_button_long|confirm|Power <sup><i>long</i></sup>",
            "atx1_reset_button|confirm|Reset",
          ]
        - [
            "ch2_led|red",
            "ch2_button||Port 3",
            '#<span class="x-name">ch2</span>',
            "atx2_power_led|green",
            "atx2_hdd_led|yellow",
            "#",
            "atx2_power_button|confirm|Power <sup><i>short</i></sup>",
            "atx2_power_button_long|confirm|Power <sup><i>long</i></sup>",
            "atx2_reset_button|confirm|Reset",
          ]
        - [
            "ch3_led|red",
            "ch3_button||Port 4",
            '#<span class="x-name">ch3</span>',
            "atx3_power_led|green",
            "atx3_hdd_led|yellow",
            "#",
            "atx3_power_button|confirm|Power <sup><i>short</i></sup>",
            "atx3_power_button_long|confirm|Power <sup><i>long</i></sup>",
            "atx3_reset_button|confirm|Reset",
          ]

修改 web.css

更改同目錄下的 web.css

# nano web.css

img[id$="_power_led"] {
  content: url("/share/svg/led-atx-power.svg");
}
img[id$="_hdd_led"] {
  content: url("/share/svg/led-atx-hdd.svg");
}

button[id$="_power_button"]::before,
button[id$="_power_button_long"]::before {
  mask: url("/share/svg/led-atx-power.svg");
  -webkit-mask: url("/share/svg/led-atx-power.svg");
  width: 0.9rem;
  height: 0.9rem;
  margin-right: 0.33rem;
  margin-left: 0.1rem;
  margin-bottom: -0.1rem;
}

button[id$="_reset_button"]::before {
  mask: url("data:image/svg+xml,%3csvg xmlns='http://www.w3.org/2000/svg' viewBox='0 0 24 24'%3e %3cpath stroke='black' stroke-linecap='square' stroke-width='.5' d='M12 2A10 10 0 1 1 2 12h2a8 8 0 1 0 1.38-4.5H8v2H2v-6h2V6a9.98 9.98 0 0 1 8-4z'/%3e %3c/svg%3e");
  -webkit-mask: url("data:image/svg+xml,%3csvg xmlns='http://www.w3.org/2000/svg' viewBox='0 0 24 24'%3e %3cpath stroke='black' stroke-linecap='square' stroke-width='.5' d='M12 2A10 10 0 1 1 2 12h2a8 8 0 1 0 1.38-4.5H8v2H2v-6h2V6a9.98 9.98 0 0 1 8-4z'/%3e %3c/svg%3e");
  width: 1rem;
  height: 1rem;
  margin-right: 0.25rem;
  margin-left: 0.08rem;
  margin-bottom: -0.16rem;
}

button[id$="_power_button"]::before,
button[id$="_power_button_long"]::before,
button[id$="_reset_button"]::before {
  content: "";
  background-color: var(--cs-control-default-fg);
  mask-size: contain;
  -webkit-mask-size: contain;
  display: inline-block;
  vertical-align: baseline;
}

button[id$="_power_button"]:hover::before,
button[id$="_power_button_long"]:hover::before,
button[id$="_reset_button"]:hover::before {
  background-color: var(--cs-control-hovered-fg);
}

.pos-abs-middle {
  position: absolute;
  transform: translateY(-50%);
}
.pos-rel {
  position: relative;
}

/* for the positioning of the "LEDs" */
table.kv tr {
  position: relative;
}

button[id$="_kvm_button"]::before {
  content: "";
  display: inline-table;
  margin-right: 0.33rem;
  width: 1.5rem; /* space for the button */
}

/* move "led" inside button */
img[id$="_port_active_led"] {
  content: url("data:image/svg+xml,%3csvg xmlns='http://www.w3.org/2000/svg' shape-rendering='optimizeQuality' viewBox='0 0 64 64'%3e %3ccircle cx='32' cy='32' r='20' fill='none' stroke='black' stroke-width='4'/%3e %3ccircle cx='32' cy='32' r='10' fill='black'/%3e %3c/svg%3e");
  pointer-events: none;
  position: absolute;
  top: 50%;
  transform: translateY(-50%);
  z-index: 10;
  left: 0.8rem;
}

.padding-x-1 {
  padding-left: 1rem;
  padding-right: 0.5rem;
}

.x-name {
  padding-left: 1rem;
  padding-right: 0.5rem;
  font-size: 16px;
  font-weight: bold;
}

存檔,重啟

# ro
# reboot

遠端訪問

PiKVM Docs 給出三種

Port forwarding 通訊埠轉發 ( 必需 Must 強密碼和 2FA 驗證 , 否則就被 Try 到死 )
Tailscale VPN ( 使用者可以自由移除加入網路的裝置 )
Cloudflare Tunnels ( 一開頭聲明處寫著屬於社群提出的 , 非 PiKVM 官方解決方案 )

較推薦的解法用 tailscale VPN 組建虛擬內網

由於非必須我就放參考網站

原則上是沒有不同

PiKVM 官方 Tailscale 設定
 Tailscale 官方文件教學 PiKVM 設定

更新系統

由於 PiKVM 官方會修復 bug 和新增功能

以及 Linux 也會更新相關系統組件及安全性修復

更新指令如下

# pikvm-update

更新完會自動重開機

後話

建議給 PiKVM 專案贊助點錢

讓這個項目繼續下去 , 這樣大家才能繼續動手 DIY 享受便宜的 IP-KVM

我也在想辦法畫盒子收納PiKVM

DIY PiKVM 搭建採買及採坑

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