RaspberryPiでミニPCを遠隔操作する 1 ー準備

背景 PiKVMとはできること制御対象のミニPC 必要部品リスト Raspberry Pi 4 Model B 2GB 周辺部品電源制御回路用部品技術的な検討事項 USB Type-Cポートの接続フォトリレーミニPCでの電源制御機能の利用最後に参考サイト

背景

開発用のミニPCをに自宅に置いて運用している中で、時々リモートからログインできなくなる事態が発生しました。そのたびに直接PCの電源を入れ直す必要があってとても不便なので、PCを遠隔で操作する手段を探していました。

サーバーPCにあるようなIPMI機能があればKVMや電源操作ができるのですが、一般的なミニPCに搭載されていません。そこで、この記事ではRaspberry Piを使ったKVMデバイスであるPiKVMを自作していきます。

PiKVMとは

PiKVMは、Raspberry Pi（ラズパイ）を使って既存のPCに遠隔操作機能を後付けできるオープンソースプロジェクトです。

できること

リモートKVM機能
- ブラウザ上でPC画面をリアルタイム表示
- キーボード・マウスの遠隔操作
電源操作機能
- 遠隔から電源のオン/オフ/再起動が可能
- 電源ボタンの信号を直接制御することでPCの状態に関わらず操作可能

制御対象のミニPC

今回制御対象とするのはミニPCのBeelink Mini S12 Proです。

Beelink | Beelink MINI S12 PRO- Intel N100 Processor 4C/4T Up to 3.4 GHz

https://www.bee-link.com

CPU: Intel Alder Lake-N N100 (12世代・4C4T・ターボ時周波数 3.40 GHz)
メモリ: DDR4 16 GB
ストレージ: M.2 SSD 500 GB

必要部品リスト

PiKVMには複数のバージョンが存在しますが、今回はラズパイ4に対応している自作プラットフォームであるPiKVM V2を使います。

Raspberry Pi 4 Model B 2GB

PiKVMの動作にはメモリ2GB版で十分とのこと
ラズパイ5は動作対象外（HWエンコーダが無くなったため）
購入先
Raspberry Pi Shop by KSY
https://raspberry-pi.ksyic.com
Raspberry Pi 4 Model B 2GB(ラズベリーパイフォーモデルビー): 開発ツール・ボード秋月電子通商-電子部品・ネット通販
電子部品,通販,販売,半導体,IC,LED,マイコン,電子工作Raspberry Pi 4 Model B 2GB(ラズベリーパイフォーモデルビー)秋月電子通商電子部品通信販売
https://akizukidenshi.com

周辺部品

ラズパイ用ケース：Geekworm製 Raspberry Pi 4 ケース（アルミ金属ケース）
- CSIのフラットケーブルが外に出せるもの
- 放熱性の高いアルミ製かファン付きのものを推奨
HDMI-CSI ブリッジモジュール：Geekworm製ラズパイ用HDMI入力モジュール
- TC358743チップ搭載
USB-C Y字ケーブル：MOGOOD製 USB-Cスプリッタケーブル
- 電源供給とデータ通信の分離用
USB-C to USB-A ケーブル（PC接続用）
ラズパイ4用USB Type-C電源アダプタ
MicroSDカード（16 GB以上）

電源制御回路用部品

（主に秋月電子通商で購入）

フォトリレー：TOSHIBA TLP592A 商品ページ
電流制限抵抗：330 Ω（炭素皮膜抵抗 1/4W）商品ページ
ブレッドボード：ミニブレッドボードで可商品ページ
配線用の導線・ジャンパーワイヤ類

技術的な検討事項

USB Type-Cポートの接続

PiKVMでは、ラズパイをUSBデバイスとして動作させることでマウスやキーボードとしてPCに認識させます。この機能（USB OTG）を使うにはラズパイ4のType-Cポートを使うのですが、同じポートをACアダプタからの電源供給にも使っています。

そこで以下の写真のような、1つのType-Cを2つのType-C(電源供給・データ通信)に分けるY字ケーブルを使います。このケーブルは、タブレットやMacbookなどに充電器とUSBデバイス（Type-Cイヤホンなど）を同時に繋ぐ用途のケーブルとして売られているものです。（買ったやつは問題なかったが他だと相性問題があるかも）

このケーブルを次の図のように使うことで、ラズパイのUSB-Cポートを電源供給とOTGで同時に利用します。

graph LR
  B <--> PcUsb
  C <--> AC[USB-C 電源アダプタ]
  subgraph pc[制御対象PC]
	  PcUsb[USBポート]
	  end
  subgraph RasPi[ラズパイ4]
	  RasPiC["USB-C ポート<br/>OTG・電源兼用"]
  end
  subgraph Splitter[USB-C Y字ケーブル]
	  direction LR
	  A[USB-C オス]
	  A -- データ--> B[USB-C メス]
	  A -- 電源 --> C[USB-C メス]
  end
	RasPiC <--> A

スプリッタケーブル接続図