Xây dựng "Console Vạn Năng" tự chế: Kết nối Serial và VGA mọi lúc mọi nơi

Trong các dự án gần đây liên quan đến các hệ thống máy chủ sử dụng cổng Serial, việc phải di chuyển các màn hình terminal CRT cồng kềnh hay chiếm dụng laptop Mac chỉ để dùng cổng serial đang trở nên khá bất tiện. Tôi cần một giải pháp tự chứa (self-contained), nhỏ gọn hơn và bớt nặng nề hơn. Thay vì mua các thiết bị all-in-one đắt tiền, tôi quyết định tự tay chế tạo một chiếc "console vạn năng" theo phong cách DIY.

Màn hình console IBM 1U

Nền tảng phần cứng: IBM 7316-TF3

Chúng ta sẽ bắt đầu với một chiếc console rackmount IBM 1U đã qua sử dụng, có chút hư hỏng nhẹ mà tôi đã mua trên eBay với giá 120 USD (bao gồm phí ship). Đây là dòng IBM 7316-TF3 với màn hình 17 inch và bàn phím tích hợp chuột. Hầu hết các hãng máy chủ lớn đều có loại thiết bị này, chúng trượt vào tủ rack 19 inch tiêu chuẩn và cung cấp màn hình LCD gập lên cùng bàn phím trong không gian chỉ 1U.

Màn hình của chiếc máy này có một số vết hư hại (có thể do đóng không đúng cách), nhưng vẫn đủ rõ ràng để sử dụng làm terminal đơn giản hoặc kết nối với MacBook Air qua dongle USB-C. Độ phân giải tối đa 1280x1024 là hoàn toàn đủ cho nhu cầu của tôi.

Bàn phím và trình giả lập Terminal

Bàn phím gốc đi kèm là IBM "USB Travel Keyboard with UltraNav" SK-8845RC. Đây là một bàn phím khá tốt, nhỏ gọn và tích hợp cả TrackPoint và trackpad. Tuy nhiên, chúng ta gặp phải một vấn đề lớn với trình giả lập terminal được chọn.

Chi tiết bàn phím và khay đựng

Tôi đã chọn một hộp giả lập terminal của Tattler Solutions vì nó hỗ trợ tốt VT100, tốc độ lên đến 115200bps và có thể cấp nguồn qua USB. Tuy nhiên, bộ điều khiển USB của hộp này không hỗ trợ các thiết bị kết hợp (combo devices) như bàn phím IBM UltraNav (vừa bàn phím vừa chuột trên cùng một hub). Đây là một hạn chế phần cứng không thể khắc phục bằng phần mềm, nên rất tiếc chúng ta không thể sử dụng chiếc bàn phím IBM xịn sò này.

Thay vào đó, tôi đã tìm thấy một bàn phím mỏng của Perixx trên Amazon với giá khoảng 20 USD. Nó vừa vặn với khay đựng và có đầy đủ các phím chức năng cần thiết.

Quá trình sửa chữa và lắp đặt

Việc đầu tiên là sửa lại khay dưới để gắn bàn phím mới. Tôi đã dùng keo dán kim loại silane và các thanh gia cố màu đen. Một bài học kinh nghiệm là keo này cần vài ngày để đông cứng hoàn toàn, không phải 24 giờ như hướng dẫn. Sau lần thất bại đầu tiên khi keo bong tróc, tôi đã để nó yên trong một tuần và kết quả rất ổn định.

Để giữ bàn phím cố vị trí, tôi sử dụng các dải Velcro. Tuy nhiên, độ dày thêm ra của Velcro lại gây ra một vấn đề khác: khi gập màn hình lại, phần trên của bàn phím chạm vào màn hình.

Quản lý dây cáp và hộp chuyển đổi

Giải pháp là sử dụng các bracket chữ Z (Z-brackets) để nâng khay bàn phím lên sao cho nó lún sâu xuống, tránh va chạm với màn hình khi đóng. Tôi cũng phải thêm các miếng đệm (shims) ở đáy để cân bằng độ cao.

Hệ thống nguồn và chuyển đổi

Tôi đã tháo bỏ tay gá rackmount ban đầu để biến thiết bị thành dạng di động. Thay vào đó là một thanh ổ cắm điện nhỏ gọn có hai cổng USB 5V tích hợp để cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống.

Để thiết bị thực sự trở nên "đa năng", tôi đã thêm hai hộp chuyển đổi (switchbox) thủ công cho USB và VGA. Điều này cho phép thiết bị hoạt động ở hai chế độ:

1. Chế độ Terminal: Bàn phím và màn hình kết nối với hộp giả lập VT100 để điều khiển các thiết bị qua cổng Serial.
2. Chế độ Direct: Bàn phím và màn hình trở thành các cổng vào/out tự do để kết nối với bất kỳ máy tính nào khác (như laptop) thông qua cáp VGA và USB bên ngoài.

Tất cả các dây cáp được quản lý gọn gàng bằng dây đai Velcro và các miếng dán, đảm bảo thiết bị gọn gàng khi di chuyển.

Kết quả và kiểm thử

Sau khi hoàn tất, tôi đã kiểm tra chức năng của chiếc console này với hai hệ thống "khó nhằn":

• Làm console cho máy chủ POWER9 Raptor Blackbird (sử dụng chuyển đổi VGA-to-HDMI).
• Làm serial console cho một chiếc máy tính cũ AT&T 3B2/310.

Thiết bị hoạt động hoàn hảo, gọn gàng và giải quyết triệt để vấn đề mang vác các thiết bị terminal cồng kềnh. Trong tương lai, tôi có thể sẽ thêm thêm một tay cầm và chốt khóa để tăng tính di động, nhưng hiện tại nó đã là một công cụ cực kỳ hữu ích cho dân chơi hệ thống cũ (retro-computing).