DIY 触屏平板试验版 — Arch Linux + GNOME 全流程指南

物品清单

部件	型号 / 规格	预计价格	购买渠道
SBC 主板	Raspberry Pi 4B 2GB 二手	¥160-200	闲鱼
显示屏	4.3 寸 HDMI IPS 800×480 + 电容触控	¥80-110	淘宝
MicroSD 卡	SanDisk Ultra 32GB A1	¥22	京东 / 淘宝
电源	任意 5V 2.5A 手机充电头 + USB-A 转 USB-C 数据线	¥0（用家里现成的）	—
散热	小铝散热片	¥4	淘宝
总预算		¥266-336

1. 硬件接线

1.0 总体架构

graph TB
 subgraph 供电链路
 AC[ 220V 交流电<br/>家用插座] -->|USB 充电头| USBC[USB-C 5V 3A]
 end

 subgraph 树莓派 4B
 PWR[USB-C 电源口]
 HDMI[micro-HDMI 口]
 USB[USB-A 口]
 GPIO[GPIO 排针]
 CPU[BCM2711<br/>4×A72]
 GPU[VideoCore VI<br/>V3D 开源驱动]
 end

 subgraph 4.3寸触屏控制板
 HDMI_IN[HDMI 输入口]
 TOUCH[Micro-USB 触摸口]
 PWR_IN[5V 供电端子]
 LCD[800×480 IPS LCD]
 TP[电容触摸层]
 end

 AC --> USBC
 USBC -->|供电 1| PWR
 GPIO -->|Pin 4 5V<br/>Pin 6 GND| PWR_IN
 HDMI -->|HDMI 信号| HDMI_IN
 USB -->|USB HID 触控数据| TOUCH
 PWR --> CPU
 CPU --> GPU
 HDMI_IN --> LCD
 TOUCH --> TP
 LCD --> TP

 style AC fill:#ff6b35,color:#fff
 style USBC fill:#2ecc71,color:#fff
 style Pi fill:#c0392b,color:#fff
 style 屏幕 fill:#3498db,color:#fff

1.1 详细接线对照

graph LR
 subgraph Pi[树莓派 4B]
 direction TB
 P1[micro-HDMI]
 P2[USB-A]
 P3["GPIO Pin 4<br/>(5V 供电)"]
 P4["GPIO Pin 6<br/>(GND 地线)"]
 P5["USB-C<br/>(主板供电)"]
 end

 subgraph Screen[4.3 寸触屏控制板]
 direction TB
 S1[HDMI 输入口]
 S2["Micro-USB<br/>(触摸数据口)"]
 S3["5V 输入<br/>供电端子"]
 S4["GND<br/>接地端子"]
 end

 subgraph Power[电源]
 direction TB
 PW1[手机充电头<br/>AC→DC 5V]
 PW2[220V 交流插座]
 end

 P1 -.->|"HDMI 信号线"| S1
 P2 -.->|"USB 触控线"| S2
 P3 -.->|"杜邦线 (红)"| S3
 P4 -.->|"杜邦线 (黑)"| S4
 P5 -.->|"USB-C 数据线"| PW1
 PW1 -.->|"插头"| PW2

 style Pi fill:#2c3e50,color:#fff
 style Screen fill:#34495e,color:#fff
 style Power fill:#16a085,color:#fff

1.2 GPIO 供电接脚位置

功能	GPIO 编号	物理 Pin	线色
5V 输出	—	Pin 4	红
GND	—	Pin 6	黑

GPIO 接线注意

GPIO Pin 4/6 在排针的同一列、紧挨着（外列上端第 2、3 个）。务必确认 Pin 编号再接线，接错 5V/GND 会烧屏。

接线提示

4.3 寸屏功耗约 2-3W，建议从 GPIO 取 5V 供电（Pin 4/6），不要和 Pi 共用同一个 USB 口

Pi 4B 的 micro-HDMI 口比较挑线，买屏时确认商家附带 micro-HDMI 转 HDMI 线，或自备

如屏幕触控不走 USB 而走 I²C（少见），需要额外接 SDA/SCL

2. 安装总览流程

flowchart TD
 A["下单收件<br/>Pi 4B + 屏 + SD"] --> B["1⃣ 硬件接线<br/>GPIO/HDMI/USB"]
 B --> C["2⃣ 烧录系统<br/>SD 卡分区+写入"]
 C --> D["3⃣ 上电 + SSH 登录<br/>首次启动配置"]
 D --> E["4⃣ GPU 驱动<br/>config.txt 改显示"]
 E --> F["5⃣ 安装 GNOME<br/>pacman 拉桌面"]
 F --> G["6⃣ 触屏调优<br/>onboard + libinput"]
 G --> H["7⃣ 美化 & 省电<br/>主题 + ZRAM + powertop"]
 H --> I[" 跑验机脚本<br/>check.sh 全验证"]

 style A fill:#e67e22,color:#fff
 style B fill:#e74c3c,color:#fff
 style C fill:#9b59b6,color:#fff
 style D fill:#3498db,color:#fff
 style E fill:#2ecc71,color:#fff
 style F fill:#1abc9c,color:#fff
 style G fill:#f39c12,color:#fff
 style H fill:#e91e63,color:#fff
 style I fill:#27ae60,color:#fff

3. 烧录 Arch Linux ARM

3.1 下载镜像

# 在另一台电脑上操作，下载 aarch64 镜像
curl -LO http://os.archlinuxarm.org/os/ArchLinuxARM-rpi-aarch64-latest.tar.gz

3.2 分区 MicroSD

DEV=/dev/sdX # 替换为你的 SD 卡设备名（lsblk 确认）
 
# 清除分区表
sudo sgdisk --zap-all $DEV
 
# 创建分区: 200M fat16 启动分区 + 剩余 ext4 根分区
sudo parted -s $DEV mklabel msdos
sudo parted -s $DEV mkpart primary fat16 1MiB 201MiB
sudo parted -s $DEV mkpart primary ext4 201MiB 100%
sudo parted -s $DEV set 1 boot on
 
# 格式化
sudo mkfs.vfat -F16 ${DEV}1
sudo mkfs.ext4 -F ${DEV}2

3.3 写入系统

ROOTFS=/mnt/root
BOOTFS=/mnt/boot
 
sudo mount ${DEV}2 $ROOTFS
sudo mkdir -p $BOOTFS
sudo mount ${DEV}1 $BOOTFS
 
# 解压 Arch ARM 镜像
sudo bsdtar -xpf ArchLinuxARM-rpi-aarch64-latest.tar.gz -C $ROOTFS
 
# 移动 boot 文件
sudo mv $ROOTFS/boot/* $BOOTFS/
 
sync
sudo umount $BOOTFS $ROOTFS

4. 首次启动与基础配置

4.1 启动

将 SD 卡插入 Pi 4B，插上屏幕和键盘（USB），上电。

**首次开机可能黑屏 **— 4.3” 屏幕分辨率非标准，先接大显示器或 SSH 配置。

4.2 SSH 登录（推荐）

# Pi 默认通过 DHCP 获取 IP，路由器后台查 IP 或用:
ssh alarm@<树莓派IP>
 
# 默认账号密码
# 用户名: alarm
# 密码: alarm
# root 密码: root

4.3 初始化

# 切换到 root
su -
 
# 初始化 pacman 密钥环
pacman-key --init
pacman-key --populate archlinuxarm
 
# 更新系统
pacman -Syu --noconfirm
 
# 设置时区
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai
 
# 设置 hostname
echo "diytablet" > /etc/hostname
echo "127.0.1.1 diytablet.localdomain diytablet" >> /etc/hosts
 
# 创建你自己的用户
useradd -m -G wheel -s /bin/bash <你的用户名>
passwd <你的用户名>
 
# 安装 sudo
pacman -S --noconfirm sudo
echo "%wheel ALL=(ALL: ALL) ALL" >> /etc/sudoers.d/wheel
 
# 安装 yay（AUR 助手）
pacman -S --noconfirm git base-devel
# 切换到你的用户登录
su - <你的用户名>
git clone https://aur.archlinux.org/yay-bin.git /tmp/yay-bin
cd /tmp/yay-bin && makepkg -si --noconfirm

5. GPU 与显示配置

5.1 强制 HDMI 输出 + GPU 加速

编辑 /boot/config.txt:

# GPU 加速
dtoverlay=vc4-kms-v3d
gpu_mem=64
 
# 强制 HDMI 输出（4.3 寸屏需要）
hdmi_force_hotplug=1
hdmi_group=2
hdmi_mode=87
 
# 4.3 寸屏固定 800x480
hdmi_cvt=800 480 60 6 0 0 0
framebuffer_width=800
framebuffer_height=480
 
# 关闭省电灰屏
consoleblank=0
 
# 提高一点 GPU 频率（可选，小屏的桌面渲染很轻）
# over_voltage=2
# arm_freq=1800
 
# 关闭不用的接口省电
dtparam=audio=on
disable_overscan=1
 
# SPI 开启（后期给副屏用）
dtparam=spi=on

解释:

vc4-kms-v3d: 开源 Vulkan/OpenGL 驱动，GNOME 动画和 osu!lazer 全靠它

hdmi_cvt: 生成 800x480 的 CVT 模式，4.3 寸屏没有 EDID，需要手动注入分辨率

gpu_mem=64: GNOME 够用，多了浪费 2GB 内存

6. 安装 GNOME

6.0 软件栈 — 触控数据如何到达桌面

flowchart TD
 subgraph Hardware[硬件层]
 TP[电容触摸面板]
 LCD[LCD 显示面板]
 end

 subgraph Kernel[内核驱动层]
 USB_HID["USB HID 驱动
hid_multitouch"]
 HDMI["HDMI 显示驱动
vc4-kms-v3d"]
 end

 subgraph Input[输入抽象层]
 LIBINPUT["libinput
触控事件标准化"]
 MESA["Mesa 3D
Vulkan/OpenGL"]
 end

 subgraph Display[显示服务层]
 WAYLAND["Wayland Compositor
Mutter"]
 OSK["虚拟键盘
onboard"]
 end

 subgraph App[应用层]
 GNOME_SHELL[GNOME Shell 桌面]
 APPS[Firefox / Inkscape / osu!]
 end

 TP -->|手指坐标| USB_HID
 USB_HID -->|evdev 事件| LIBINPUT
 LIBINPUT -->|标准化事件| WAYLAND
 WAYLAND -->|渲染合成| GNOME_SHELL
 WAYLAND -->|转发点击| APPS
 MESA -->|GPU 渲染| WAYLAND
 WAYLAND -->|帧缓冲| HDMI
 HDMI -->|显示| LCD

 style TP fill:#e74c3c,color:#fff
 style LCD fill:#3498db,color:#fff
 style USB_HID fill:#9b59b6,color:#fff
 style LIBINPUT fill:#2ecc71,color:#fff
 style WAYLAND fill:#e67e22,color:#fff

安装 GNOME 桌面环境:

sudo pacman -S --noconfirm \
 gnome \
 gnome-tweaks \
 networkmanager \
 xdg-user-dirs
 
sudo systemctl enable gdm
sudo systemctl enable NetworkManager
sudo systemctl start NetworkManager

6.1 第一次进桌面

sudo reboot

启动后 GDM 应该出现在屏幕上。用触摸屏登录。

6.2 卸载不需要的 GNOME 软件（省空间、省内存）

sudo pacman -Rns --noconfirm \
 gnome-contacts \
 gnome-maps \
 gnome-weather \
 gnome-clocks \
 totem \
 epiphany \
 gnome-calendar \
 gnome-boxes \
 evolution-data-server

7. 触屏调优

7.1 确认触屏被识别

sudo pacman -S --noconfirm libinput
sudo libinput list-devices | grep -A 20 -i touch

如果看到 “Touchscreen” 设备，说明已识别。

7.2 GNOME 触屏设置

# 自动旋转（需要传感器数据，试验版先跳过，固定横屏）
# 后期配 iio-sensor-proxy
 
# 在 GNOME 设置里手动:
# Settings → Accessibility → Typing
# 关闭 "Screen Keyboard"（中文输入后面单独配）

7.3 安装更好的屏幕键盘

GNOME 自带的 OSK 中文支持很差。安装 onboard:

sudo pacman -S --noconfirm onboard
# 设置开机自启
mkdir -p ~/.config/autostart
cat > ~/.config/autostart/onboard.desktop << EOF
[Desktop Entry]
Type=Application
Name=Onboard
Exec=onboard
X-GNOME-Autostart-enabled=true
NoDisplay=true
EOF

7.4 ZRAM 内存压缩（2GB 救急措施）

sudo pacman -S --noconfirm zram-generator
 
sudo tee /etc/systemd/zram-generator.conf << EOF
[zram0]
zram-size = 512
compression-algorithm = zstd
EOF
 
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl start systemd-zram-setup@zram0.service

8. 高性能配置

8.1 安装 Firefox（触屏优化版）

sudo pacman -S --noconfirm firefox
# 在 about:config 里设置:
# dom.w3c_touch_events.enabled = 1

8.2 美化 GNOME 桌面

# 安装扩展
sudo pacman -S --noconfirm gnome-shell-extensions
 
# 安装图标和主题
yay -S --noconfirm orchis-theme-git tela-icon-theme-git
 
# 装好后在 gnome-tweaks 里切换主题
# 或在命令行设置:
gsettings set org.gnome.desktop.interface gtk-theme "Orchis-Dark"
gsettings set org.gnome.desktop.interface icon-theme "Tela-dark"
gsettings set org.gnome.shell.extensions.user-theme name "Orchis-Dark"

8.3 省电调优

sudo pacman -S --noconfirm powertop
 
# 安装 systemd 自动优化服务
sudo tee /etc/systemd/system/powertop.service << EOF
[Unit]
Description=PowerTOP auto tune
 
[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/usr/sbin/powertop --auto-tune
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF
 
sudo systemctl enable powertop

9. 验机脚本

装完后跑这个脚本验证一切正常:

#!/bin/bash
echo "=== 系统信息 ==="
uname -a
cat /etc/os-release | head -5
 
echo -e "\n=== GPU 状态 ==="
dmesg | grep -i vc4 | head -5
glxinfo | grep -i "renderer" 2>/dev/null || echo "(需安装 mesa-utils)"
 
echo -e "\n=== 触屏设备 ==="
sudo libinput list-devices 2>/dev/null | grep -A 5 -i touch || echo "未检测到触屏"
 
echo -e "\n=== 内存 ==="
free -h
zramctl 2>/dev/null || echo "(zram 未启用)"
 
echo -e "\n=== 存储 ==="
df -h /
echo
 
echo "=== 所有验证完成 ==="

保存为 ~/check.sh，chmod +x ~/check.sh，然后 ./check.sh。

10. 从试验版升级到正式版

10.0 正式版目标架构

graph TB
 subgraph 供电
 PB["10000mAh PD 充电宝
15W 输出"]
 end

 subgraph 核心[树莓派 5]
 P5[Pi 5 4GB/8GB]
 NVME["128GB NVMe SSD
M.2 插槽"]
 end

 subgraph 主屏
 MAIN["10.1 寸 IPS 1280×800
电容触控"]
 end

 subgraph 副屏[背部副屏]
 SPI[SPI 总线]
 SUB["1.28 寸圆形 LCD 240×240
GC9A01 驱动"]
 ANIM["循环播放 GIF 动画
ffmpeg + framebuffer"]
 end

 subgraph 外设
 WACOM["外接 Wacom 绘图板
USB / 蓝牙"]
 KB["蓝牙键盘"]
 end

 PB -->|USB-C PD 5V| P5
 P5 -->|micro-HDMI| MAIN
 P5 -->|USB| MAIN
 P5 --> SPI
 SPI --> SUB
 SUB --> ANIM
 P5 --> NVME
 WACOM -.->|需要矢量绘图时连接| P5
 KB -.->|需要打字时连接| P5

 style P5 fill:#c0392b,color:#fff
 style MAIN fill:#2980b9,color:#fff
 style SUB fill:#8e44ad,color:#fff
 style NVME fill:#27ae60,color:#fff
 style PB fill:#f39c12,color:#fff

10.1 硬件对比

部件	试验版	正式版
SBC	Pi 4B 2GB	Pi 5 4GB / 8GB
主屏	4.3” 800×480	10.1” 1280×800 + 电容触控
存储	32GB SD	128GB NVMe SSD（Pi 5 M.2 槽）
副屏	—	1.28” 圆形 LCD (GC9A01, SPI)
电源	充电头	10000mAh PD 充电宝
外壳	裸奔	3D 打印 PETG

软件配置 完全复用，SD 卡拔过去直接启动。

11. 故障排除

黑屏

确认 HDMI 线兼容（Pi 4B micro-HDMI ≠ 普通 micro-HDMI）
编辑 /boot/config.txt 加 hdmi_safe=1 临时安全模式启动
SSH 进去看 dmesg | grep -i hdmi

触屏没反应

# 查看 USB 设备
lsusb
 
# 应该有一行类似:
# Bus 001 Device 003: ID 0eef:0005 D-WAV Scientific Co., Ltd eGalaxTouch
 
# 查看 evdev 事件
sudo evtest
# 选触屏设备编号，看移动手指是否有事件输出

GNOME 启动慢 / 内存不足

# 换成 Xfce 轻量桌面（保底方案）
sudo pacman -S --noconfirm xfce4 xfce4-goodies lightdm lightdm-gtk-greeter
sudo pacman -Rns --noconfirm gnome gnome-tweaks gdm
sudo systemctl enable lightdm
sudo reboot

供电不足随机重启

# 查看核心电压
vcgencmd get_throttled
 
# 如果 bit 0 为 1，说明供电不足
# 换 5V 3A 充电头
# 如果还不行，从充电头直供 Pi，屏幕从 Pi 的 GPIO 取电改为外接独立电源

附: WiFi 配置（无键盘时）

sudo pacman -S --noconfirm iwd
sudo systemctl enable iwd
sudo systemctl start iwd
 
# 在 /etc/iwd/main.conf:
# [General]
# EnableNetworkConfiguration=true
 
# 进入 iwctl 交互式连接:
iwctl
station wlan0 scan
station wlan0 get-networks
station wlan0 connect <SSID>

完成后，你拥有:

一台 4.3 寸 Arch Linux ARM 平板
GNOME 触屏桌面
GPU 加速 + 屏幕键盘
内存压缩 + 省电调优
可以开始写副屏驱动、美化主题、装 Linux 绘图工具

RootStack

探索

diy-tablet-guide

DIY 触屏平板试验版 — Arch Linux + GNOME 全流程指南

物品清单

1. 硬件接线

1.0 总体架构

1.1 详细接线对照

1.2 GPIO 供电接脚位置

2. 安装总览流程

3. 烧录 Arch Linux ARM

3.1 下载镜像

3.2 分区 MicroSD

3.3 写入系统

4. 首次启动与基础配置

4.1 启动

4.2 SSH 登录（推荐）

4.3 初始化

5. GPU 与显示配置

5.1 强制 HDMI 输出 + GPU 加速

6. 安装 GNOME

6.0 软件栈 — 触控数据如何到达桌面

6.1 第一次进桌面

6.2 卸载不需要的 GNOME 软件（省空间、省内存）

7. 触屏调优

7.1 确认触屏被识别

7.2 GNOME 触屏设置

7.3 安装更好的屏幕键盘

7.4 ZRAM 内存压缩（2GB 救急措施）

8. 高性能配置

8.1 安装 Firefox（触屏优化版）

8.2 美化 GNOME 桌面

8.3 省电调优

9. 验机脚本

10. 从试验版升级到正式版

10.0 正式版目标架构

10.1 硬件对比

11. 故障排除

黑屏

触屏没反应

GNOME 启动慢 / 内存不足

供电不足随机重启

附: WiFi 配置（无键盘时）

关系图谱

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