TFOLED-让树莓派稳定可靠运行的最简扩展板 HAT
我们在用树莓派（Raspberry Pi）做商业项目的时候，发现树莓派作为一个玩物是特别好的，但是作为一个可以可靠运行的商业应用硬件来说还是有所缺失的：
1.RTC（实时时钟），如果你的树莓派上所运行的程序需要时间戳，在掉电、重启的情况你就需要一个 RTC，在还没连上 internet 之前来保持数据的准确性。 几乎我们所有 PC 主板上都会有一个电池和 RTC，但是树莓派没有。
2.Fan（降温风扇控制器），市面的风扇很多，一般会一直吹，我们需要做的是，在 CPU 低于一定温度不需要降温的时候关掉这个风扇。
3.OLED（运行状态显示屏），对很对应用来说，显示屏/显示器是大材小用的，我们需要知道的大体就是，树莓派挂没挂上路由器；IP 是多少以便我们用 SSH 或者 telnet；时钟是否正常的简单的一些文本信息，这样，低成本的 OLED 就够了。
Timer+Fan+OLED=TFOLED 扩展板 HAT，我们用“增一分则长，减一分则短”的思路设计了这个 HAT。目的是让树莓派成为一个可靠的商业硬件。
CPU: CPU的使用率
CT： Core Temperature 内核温度
Mem：内存用量/总量
D: TF卡已用量/总量
无屏无键鼠启动树莓派
如果您的树莓派已经运行起来，可以操控了，则可略过这一节，直接到“安装 TFO 扩展板 HAT 硬件”。
树莓派刷好 TF 卡镜像后，先不忙插进树莓派，有两个文件必需要拷贝到名为 boot 的 TF 卡分区根目录里，这能让你彻底不需要显示屏/显示器。
第一个文件：
wpa_supplicant.conf
内容为：
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
country=CN
network={
ssid="YourSSID"
psk="YourPassword"
key_mgmt=WPA-PSK
}
YourSSID、YourPassword 必需要改成你自己环境里的真实 wifi 账号和密码。
第二个文件：
SSH
SSH 本身没有后缀，里面也没有内容，只是告诉树莓派系统需要开启 SSH 服务。
这两个文件可以直接从 github 上下载，修改 wifi 账号密码后使用。
这两个文件写入 boot 分区根目录后，然后插入树莓派上电的时候，正常几十秒内，树莓派就能连上 wifi，在 OLED 还没驱动成功之前，我们需要在路由器上查找名为 raspberrypi 的计算机，查出 raspberrypi 的 IP。
好了，连上 wifi，IP 就有了，我们用账号 pi 和 raspberry 就可以用 SSH 登录控制树莓派了，我们只要能用控制台就可以用 raspi-config 启动 VNC，用 VNC 就可以查看树莓派桌面显示。
这样也不需要 PC 之外的键鼠了，笔者第一次上手树莓派的时候，就是这么无屏无键鼠赤裸着上的，足足折腾了 3 个小时才用奇技淫巧把 wifi 连上。
安装 TFOLED 扩展板 HAT 硬件
目前 TFOLED 开源项目在树莓派 3B 和 4B 上测试通过，我们 把 TFOLED 插到树莓派上，注意定位孔和扩展插针第一脚对齐，固定好，把 5V 风扇的正极（一般是红色线）、负极（一般是黑色线），分别插入 Fan ＋5V，Fan －。
硬件就这么简单。
为 TFOLED 扩展板 HAT 配置树莓派
唯一目的：使能 I2C
用桌面 程序为 TFOLED 扩展板 HAT 硬件配置树莓派参数
下面两张图是使能步骤，貌似不用解释：
ok。
用终端为 TFOLED 扩展板 HAT 硬件配置树莓派参数
用控制台命令 raspi-config：
sudo raspi-config
来配置 TFO 所需要的参数。
ok。
安装 TFOLED 扩展板驱动软件
下载安装包（下载到 /home/pi/TFOLED/）：
（在 pi@raspberrypi:~ $ 提示符下输入下同）：
cd ~
git clone https://github.com/Nabaixin/TFOLED.git
如果网络比较差可以用 pip3 先把部分依赖库装上（Tips:可打开更多的终端执行下面命令）：
sudo pip3 install adafruit-pureio
sudo pip3 install Adafruit-GPIO
部分树莓派系统不能自动加载Adafruit-BBIO，类似：
是需要手工添加的：
sudo pip3 install Adafruit-BBIO
然后再把 TFOLED 装上：
cd ~/TFOLED/
sudo python3 setup.py install
|||||||||| 此处省略一万字。
ok。
设置 RTC 时钟工作配置
用 sudo nano 打开 /boot/config.txt
sudo nano /boot/config.txt
config.txt文档末尾添加一行:
时钟芯片为pcf8563:
dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
时钟芯片为ds1307:
dtoverlay=i2c-rtc,ds1307
加上后，Ctrl+O 保存，然后回车，Ctrl+X 退出。
设置 TFOLED 扩展板开源软件开机自动运行
修改 rc.local 文件命令：
sudo nano /etc/rc.local
在文件末尾 ，在 exit 0 这一行之前，加入下面两行：
sudo hwclock -s
sudo /usr/bin/python3 /home/pi/TFOLED/TFOL.py
加上后，Ctrl+O 保存然后回车，Ctrl+X 退出。
这两句也都可以启动后在终端使用。
如果是树莓派 3，无法识别时钟，可以在/etc/rc.local 的 exit 0 这一行之前再加入一句 ：
时钟芯片为pcf8563:
sudo echo pcf8563 0x51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device
时钟芯片为ds1307:
sudo echo ds1307 0x68 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device
树莓派 4 不能加这一句，会造成 rc.local 启动错误。
修改/boot/config.txt 后需要重启树莓派。重启后打开命令行终端，用命令 timedatectl 查看时钟，RTC time 后面出现时间就表示时钟已经工作了。
如果时钟第一次上电池的时候时钟是混乱的，可以用下面的指令设置一下时钟：
sudo hwclock -w
尤其是PCF8563，首次上电必须使用过这个命令，系统才能对其进行同步，DS1307也不是很省心，电池不装上I2C通讯也会不正常，DS1307的datasheet里面要求不装电池的时候，需要短路电池的两个电极。
需要说明的是TFOLED 模块显示的是本地时间，树莓派固件初始化为英国时间。
启动过程中rc.local 中的 sudo /usr/bin/python3 /home/pi/TFOLED/TFOL.py 未能成功自启动运行的情况，用户是看不见反馈信息的，如果TFOL.py 自启动有问题，可以手工运行这个命令查看控制台反馈内容。
最后是风扇
TFOLED开源软件程序里面通过CPU的内部的温度传感器，监测CPU温度高低，当温度低于45°C的是时候，程序通过GPIO4关闭风扇供电，当温度高于65°C的是时候，程序通过GPIO4打开风扇供电，重新给MCU散热。为了不碍外壳盖板的事，风扇插针安排在下面，能使风扇安装在外壳内部，风扇是5V的，注意极性一定不能错。
另外，程序不加载，风扇会一直转，这样设计能避免软件问题导致的风扇无法启动，从而造成树莓派过热。
这时候时钟、风扇、OLED 应该都能正常工作了，您可以踏踏实实地使用树莓派了，不怕掉电，不怕过热，一眼就可以看见树莓派的IP，SSH就方便了。
项目开源地址：https://github.com/Nabaixin/TFOLED/
以上操作在树莓派 3B, 4B 原生包上测试通过，如有问题请发邮件 [email protected] 联系作者（请务必讲清楚问题，同时附以截图，这样才会引起作者的斗志）。