制作一款基于Raspberry Pi CM5的平板电脑，几乎可以运行我们能想到的所有程序

这里有个很棒的东西：认识一下ABSOLUTE LINUX TABLET，我亲手从零开始打造的平板电脑。

这是一款由树莓派计算模块5驱动的DIY平板，搭配Waveshare 10英寸DSI触摸屏和内置锂电池，可连续使用长达5小时。

本项目的目标是为即将开展的太阳能项目开发一款便携式Linux平板设备，因为我需要一个可以轻松在户外工作时从一个地点带到另一个地点使用的设备。虽然也可以使用笔记本电脑，但我希望选择更轻便、更方便携带的设备。Raspberry Pi OS非常适合这项任务，因此我决定基于CM5和触摸屏来制作这款平板。

这款设备融合了触摸电脑和平板的功能。我使用的是4GB版本的CM5，为了提升性能，我在NVMe SSD上安装了操作系统，使系统运行速度极快。

为了增强Wi-Fi和蓝牙连接，我还为设备加装了外置天线。

我在Fusion 360中设计了外壳，并使用我的3D打印机打印出双色部件，以实现双色视觉效果。

本文将介绍平板电脑的完整构建过程，让我们开始吧。

所需材料

本项目所使用的材料如下：

•Raspberry Pi CM5 4GB内存带评估板

•NVMe SSD(用于操作系统)

•适用于树莓派的Waveshare 10.1英寸DSI显示屏

•电源管理电路(从移动电源中拆取)

•3.7V 10000mAh 锂聚合物电池(来自移动电源回收)

•3D打印零件

•天线(从NRF24模块中回收)

•M2螺丝

创意

整个想法源于我需要一个Linux系统——一个便携的Linux系统，以帮助我完成正在进行的太阳能监测项目。我之前已经在该项目中使用了树莓派4，现在需要一个设备，让我能够随时通过SSH远程登录并监控太阳能电池板。

本可以使用笔记本电脑完成这个任务，但我想要更便携的设备，比如运行Linux系统的平板电脑。我快速搜索了一下谷歌，发现市面上可用的Linux平板非常少，于是决定自己动手制作一个，因为这个概念相当简单。

这个项目只需要三个主要组件：一台小型电脑、一个显示屏和一个电源。对于电脑，我选用了Raspberry Pi Compute Module 5及其完整的评估板。显示屏方面，我使用了之前就有的Waveshare 10英寸DSI触摸屏，结果非常合适这个项目。最后，为了供电，我将一个MagSafe移动电源彻底拆解，利用其内部的电池和充电电路来为平板电脑供电。

硬件 - WAVSHARE 10.1英寸DSI屏幕

主显示屏我想要的是一个大尺寸的，而不是普通的7英寸，而是更大的。

连接性也是一个重要因素，因为我想要的是DSI接口，而不是HDMI。

因此，我为这个项目选用了Waveshare的10.1-DSI-TOUCH-A显示屏。这是一款竖屏触摸式LCD显示屏，具备十点电容式触控功能。该显示屏采用IPS面板，硬件分辨率为800×1280，非常适合我们的平板应用需求。

该LCD通过DSI接口与树莓派连接，支持高达60 Hz的刷新率，对于此应用而言已完全足够。

套件包含两条用于将显示屏与 Raspberry Pi 5 或 CM5 配对的 FFC 数据线、一条用于与 Raspberry Pi 4 配对的 FFC 数据线、一根电源线以及几个 PCB 支架。

波形共享服务

特别感谢Waveshare为本项目提供所使用的硬件。10.1英寸DSI屏幕及相关配件作为测试和评估的参考设备提供。

Waveshare 是全球领先的电子元器件、模块和开发工具供应商，产品广泛应用于机器人、物联网、自动化、教育及其他众多领域。凭借对质量、可靠性和持续创新的高度重视，Waveshare 获得了全球工程师、设计师、爱好者和创客的信任。

他们广泛的产品线，从显示屏、HAT到扩展板和嵌入式模块，使其成为专业级构建和DIY项目中的首选。

树莓派 CM5

我们项目的核心是树莓派CM5，这是标准树莓派5的工业级版本，采用模块化外形设计。它使用与之相同的博通BCM2712四核64位Arm Cortex-A76(Armv8)SoC，主频为2.4 GHz，但封装更为紧凑。

CM5 采用一块评估板，该板支持 USB 接口、以太网、双 HDMI 接口、GPIO 头、SD 卡插槽，甚至还有一个 M.2 接口，可用于添加 NVMe SSD。

这里我们使用的是4GB版本，内置32GB eMMC存储。

对于操作系统，我使用了基于 Debian Trixie 的新版树莓派 OS。系统安装在一块 NVMe SSD 上，使得运行速度非常快。我们使用 Raspberry Pi Imager 进行了系统安装。通过 M.2 转 USB 转接头连接 SSD，并将操作系统直接刷写到 NVMe 驱动器上。当 NVMe SSD 插入 CM5 板后，系统便能直接从 SSD 启动。

设计

这是我们设计的成果。我的目标是打造一款坚固耐用、具有工业感的平板设备，让其看起来像专业工具一样。我甚至加装了外部天线，这不仅实用，还能提升设备的视觉吸引力。

背面加装了格栅以增强空气流通。虽然这确实能让空气通过，但主要是为了美观，突出工业设计风格。左侧设有专用开口，方便快速访问CM5的所有I/O接口。同侧还另设了一个独立的USB Type-C接口，仅用于电池充电。

为了让设备更加出众，框架和主体采用了两种不同颜色的打印工艺。我使用Hype PLA红色制作后部机身，使用Hype PLA黑色制作框架。这种搭配呈现出醒目的红黑双色设计，看起来非常惊艳。

围栏

该外壳主要由两部分组成：框架，用于固定显示屏和树莓派CM5组件;以及后盖，内部包含电池组、电源电路和天线。这两部分通过M2螺丝连接，螺丝插入框架四周的安装孔中进行固定。

我还为CM5位置附近加装了一些通风格栅，以改善气流，因为该设备依靠散热器实现被动冷却。左侧有一个专用开口，可连接树莓派CM5扩展板的I/O接口。HDMI接口、电源输入、USB接口及其他连接器均可通过后盖上的此开口进行访问。

电源(锂电池安装)

在CAD设计过程中，我使用游标卡尺测量了电源电路，将其在CAD中重新绘制，并集成到后盖中。电路本身已有安装孔，因此我在机壳内部添加了相应的螺钉凸台，以确保其牢固固定。

机箱的一侧提供了对电源电路中USB Type-C接口的访问，无需打开设备即可为电池充电。在另一侧，我设计了一个按钮执行器，用于按下电源模块上的SMD开关。该执行器可使电源电路从机箱外部实现开启或关闭。

天线

CM5 配备了 Wi-Fi，但由于我们将其安装在塑料外壳内，信号强度可能会受到影响。但这不是问题，因为 CM5 配有 U.FL 接头，我们的想法是将一个外接天线连接到树莓派上。

我们对从NRF24设备中 salvaged 的天线进行了建模，并将其安装在机身背面。天线通过一个RP-SMA母头连接器固定在专用孔内，再用M6螺母将其牢固固定。

加装天线后，我们的平板电脑显得更加突出，外观也更显工业感。

带边框的CM5显示屏

框架部分用于固定Waveshare显示屏和Raspberry Pi CM5板组件的位置。

当背板置于框架部分下方时，显示屏被固定在框架部分与背板之间。使用M2螺钉将两个部件固定，并在两者之间将显示屏组件紧固到位。

3D零件

完成模型后，我们导出了三个部分：背面、框架和按钮执行器。

框架部件和按钮执行器均采用黑色Hype PLA打印，层高为0.2毫米，填充率为25%。后部部件则使用红色Hype PLA打印，设置类似。

显示屏与CM5组装

我们先将扩展板放置在显示屏背面，以开始显示和CM5组装过程。

将显示屏的安装孔与树莓派主板对齐，然后使用提供的四个M2.5螺栓将两者固定在一起。

接下来，我们连接电源线束。一端连接到显示屏上的JST接口，另一端连接到树莓派的GPIO引脚。我们将5V接至5V，GND接至GND。基本上，显示屏将直接由树莓派的GPIO引脚供电。

接下来，连接FPC数据线。我们先将其连接到树莓派扩展板的1号端口，然后将另一端连接到显示屏的FPC接口上。

配置文件编辑

我们接通电源，原本以为这会是个即插即用的简单过程，但事情从来不会这么顺利，显示屏一开始就没反应。

我们需要将外接显示器连接到 CM5，打开终端，然后编辑 config.txt 文件。

我们在文件底部添加了以下一行。

在该显示设备的维基页面上，值得Waveshare感谢的是，他们确实提供了一个自定义的预装Raspberry Pi OS Trixie镜像。如果我们使用这个镜像来刷入我们的Raspberry Pi，显示屏就能直接启动，无需对配置文件进行任何手动编辑。

框架组件

框架组装从将显示屏和树莓派组件放置到指定位置开始。

这里我们无需使用任何胶水，因为一旦安装后盖，显示屏就会固定到位。

电源 - 智能手机 PD 充电器

对于平板电脑的电源，从移动电源中获取电源电路和锂电池是最佳选择之一。我使用的是平时为iPhone和其他设备充电的PD移动电源，它通过USB Type-C接口提供输入和输出电源，并且其USB端口可稳定输出5V 3A电流。

我们用撬开工具开始打开移动电源。由于没有合适的撬开工具，我便使用了一对镊子的背面。

将它沿着外壳的接缝处插入并施加一点压力，机身的两半开始分离。

外壳使用卡扣锁紧，因此当我们打开一侧后，便将撬具插入缝隙中，沿着边缘移动，即可完全取下盖子。

这样做完全分开了两个部分。电路用M1.8螺丝固定，我们将其拆了下来。

电池还用胶带固定，所以只要稍加按压，它也能轻松取下。

这是一款MagSafe充电器，因此也包含一个充电线圈，我们已将其从电路中移除。

经过这个采集过程，我们最终获得了一块10,000mAh的电池以及一个能够为显示屏和树莓派系统供电的电源电路。

电源组件

在从移动电源中拆下锂聚合物电池和充电电路后，我们通过焊接去除原有线路，并用更长的线路替换，从而延长了电池线缆。

我们将电池的正极连接到电路中的B+接点，负极连接到B-接点。

接下来，我们将两根输出线焊接到USB接口的5V和GND端子上。为了将这些输出线连接到树莓派的引脚上，我们在5V和GND线上加装了一个CON3母头连接器。

使用这个头连接器，我们只需将其插入树莓派的GPIO 5V和GND引脚，即可为整个系统供电。

电源测试

在组装之前，我们使用万用表检查了输出电压。测量结果为5V，确认该装置运行正常。

电源开启后5秒内，树莓派便启动了桌面环境，表明设置正常运行。

长按电源电路上的电源按钮三秒钟，可关闭设备。

电源 - 基础组件

我在电池安装区域涂了一些热熔胶，并将锂电池固定到位。热熔胶能牢固地锁住电池位置。

接下来，我们将3D打印的开关执行器放入后壳体底部面预留的孔中。

电路随后被放置到指定位置。我们将电路的安装孔与螺丝凸台对齐，并用两颗M2螺钉将其固定到位。

这样，电路就固定在了原位。按下开关执行器可使电路通电，而按住它三秒钟则会使电路断电。

该电路可通过USB Type-C充电器进行充电，因为机箱左侧设有开口，可方便地接入USB Type-C接口。

天线组件

为了连接Wi-Fi和蓝牙天线，我们使用了RP-SMA母头连接器。

将连接器穿过后壳上天线位置的预设孔，然后拧紧提供的螺母，以确保母头RP-SMA连接器牢固固定在位。

最终组装

最终组装从将电源电路的5V和GND输出线连接到树莓派的GPIO引脚开始。这样即可将我们的电源管理电路与显示屏及CM5评估板连接起来。

接下来，将RP-SMA电缆的U.FL连接器与CM5的U.FL连接器相连接。

然后将后部主体放在框架部分上，施加轻柔的压力，使外壳的两半连接在一起。

首先，我们使用一个M2.5螺栓将后部机身固定到Waveshare显示屏上。然后安装六颗M2螺丝，将后部机身与机架连接紧固——顶部三颗螺丝，底部三颗螺丝。这样可完全固定外壳，并将所有部件牢牢锁住。

最后一步，我们将天线拧到RP-SMA连接器上，完成组装过程。

结果

这个项目的最终成果是一台平板电脑，但它运行的是Linux系统。

它内置电池、触摸屏显示，甚至还配有天线，使该设备看起来像黑客会使用的工具。结合坚固的外壳，这款平板电脑呈现出坚固而工业化的外观。

这款平板电脑基本上就是我接下来项目所需要的，该项目需要一台带有显示屏的树莓派电脑，方便我从一个地点带到另一个地点。它用于一个与太阳能相关的项目，未来我可能会就此发表一篇文章。有了这款平板，我可以在任何地方访问终端，并用来连接和监控我的太阳能板系统。

我已经有了一台安卓平板和一台iPad，两者都是出色的工程杰作，但它们看起来像是为所有人设计的产品。而这款则与众不同，它是专为我以及我的工作流程量身打造的。

这大概是我喜欢这个配置的最棒之处。它完全由自己动手打造，且完全开放。我可以更换操作系统，安装任何想用的软件，编写自己的应用程序，并完全访问终端。没有任何限制，也没有封闭的生态系统，只是一台根据我自身需求定制的电脑。

尽管只是一个DIY项目，但它性能却出人意料地出色。我甚至在上面运行了《我的世界》Java版，得益于Compute Module 5，运行流畅无阻。10英寸的触摸屏让整个使用体验就像一台真正的平板电脑，无论是进行项目开发、浏览网页、观看视频，还是单纯尝试新想法，都十分舒适。

归根结底，这个项目并不是为了制作一台平板电脑，而是为了打造我所需要的那款工具——一台便携的Linux工作站，我可以把它放进包里，随身携带，随时进行修改。

说实话，这正是DIY硬件如此令人满足的原因。你不必购买完美的设备，可以自己动手制作，自由定制，并根据自己的需求来打造。

本文编译自hackster.io