Raspberry piをインストールして設定してみよう

はじめに

この記事は、春のIoTリレーハンズオン@関西の一環として開催される＜日本橋買い物ツアー＞のハンズオン用資料として作成します。

当日の地図はこちら。

本ハンズオンでは、Raspberry pi（以降、ラズパイ）を設定し、使えるようになるまでの手順をまとめます。
セットアップは、USBシリアル変換ケーブルを使ってRasbianの設定を行う方法を採用します。

[Step 1.] 必要な機材の準備

まずは必要なものを準備します。以下のものをご用意ください。

1. PC(Windows/Mac※)
2. RaspberryPi 2 Model B
3. micro SDカード(8GB以上推奨)
4. micro SDカードリーダー
5. Wi-Fiドングル
6. USBシリアル変換ケーブル
7. micro USBケーブル
8. USB ACアダプタ

※Linuxでも可能ですが、以降ではWindowsとMac向けにのみ記載します。

[Step 2.] OSイメージのダウンロード

次に、本家のダウンロードサイトから必要なOSイメージをダウンロードします。

多数のイメージが公開されていますが、今回は、Rasbianを選択します。「RASPBIAN JESSIE」をダウンロードください。
ダウンロードしたイメージがZIPの場合は、ツールで解凍しておいてください。

[Step 3.] OSイメージをSDカードに書き込む

micro SDカードリーダーをPCに接続し、SDカードを差し込みます。SDカードリーダーとSDカードが認識されているかを確認ください。認識されていない場合は、micro SDカードリーダーの説明書を参考にドライバーのインストールや初期設定を行ってください。

次に、OSイメージをSDカードに書き込みます。
OSイメージをSDカードへ書き込む方法はいくつかありますが、ここではWindows/Macについてそれぞれ１例を挙げておきます。

Windowsの場合

1. Win32 Disk Imagerをダウンロードし、インストールします。
2. アプリを起動すると以下の画面が出ますので、"Image File"に先ほどダウンロードしたOSイメージを、"Device"にはSDカードが刺さっているドライブを指定します。Deviceは間違わないようにご注意ください！

3. Writeボタンを押して書き込みを開始します。書き込みにある程度時間がかかりますので、完了するまで待ちます。

Macの場合

1.ApplePi Bakerをダウンロードし、インストールします。
2. アプリを起動すると以下の画面が出ます。SDカードが認識されていると、"Pi-Crust"に表示されますので、選択します。選択先は間違わないようにご注意ください！


3. "Pi-Ingredients"の"..."ボタンを押して、先ほどダウンロードしたOSイメージを選択します。"Pi-Crust"で選択しないとボタンが有効にならないので注意ください。
4. Restore Backupボタンを押して書き込みを開始します。書き込みにある程度時間がかかりますので、完了するまで待ちます。

[Step 4.] USBシリアル変換ケーブルの設定

（注）Raspberry pi 3の方は、この記事の最後の方にある「私のラズパイ、Raspberry pi 3なんですが。」を先にご覧ください。

まずはUSBシリアル変換ケーブルの設定を行います。
使用するUSBシリアル変換ケーブルに対応するドライバーをインストールしてください。

製品名	Winドライバ	Macドライバ
PL2303HX内蔵USBシリアル変換ケーブル	PL2303 Windows Driver Download	PL2303 Mac OS X Driver Download
FTDI USBシリアル変換アダプター	Virtual COM Port Drivers	Virtual COM Port Drivers

＜参考＞PL2303(HXがついてない)は、Windows8や10のドライバーがないので注意ください。Windows8や10で使用される場合はPL2303HXDとHXDがついているものを購入ください。Macについては、PL2303も使用できます。
（追記１）PL2303HXDですが、Windows8、10をサポートしているはずなのですが、うまく動かないようなので、FTDIのものを選ぶのをお勧めします。
（追記2）PL2303HXDですが、Windows8、10での対処法についての情報を以下にまとめました。
Windows8/10でPL2303HDXのドライバーが動作しない場合の対応方法について

つぎに、ケーブルをラズパイのGPIOに接続します。
GPIOとは以下のようにピンが並んでいる部分のことです。

左上から、右、次の列の左、右、、、の順で１、２、３、、、と番号がついています。
つまり、
(1) (2)
(3) (4)
(5) (6)
...

となっています。
接続に必要なのは次の３本です。

GPIOピン番号	名称	接続先	※
6	Ground	GND	黒
8	TXD(UART)	RX	白
10	RXD(UART)	TX	緑

※PL2303HX内蔵USBシリアル変換ケーブルの場合の線の色

ケーブルによっては４本線が出ているかもしれませんが、残りの１本（5Vの電源線、赤い線の場合が多い）は使用しません。
あと、RXとTXがひっくり返って接続されている（一般的にクロスといいます）のにも注意ください。

[Step 5.] Rasbianの起動とログイン

さぁ、次はラズパイを起動してみましょう。
まず、OSイメージを書き込んだSDカードをラズパイに差します。その後、mirco USBケーブルをUSB ACアダプタを差し、ラズベリーパイに接続すれば起動が開始されます。

次に、シリアルからのログインです。

Windowsの場合

いくつか方法がありますが、ここではTeraTermを使用した例で説明します。
1. TeraTermをインストールします。
2. デバイスマネージャーを開き、"ポート(COMとLPT)"の項目を確認します。USBシリアル変換ケーブルが認識されていると、この項目に表示されます。そこにあるシリアルポート(COMXXという形式、XXは数字）を覚えておきます。
3. TeraTermを起動します。何も設定されてない場合は、"新しい接続"のダイアログが表示されます。もし、設定される場合は、メニューの"ファイル(F)"から"新しい接続(N)..."を選択すると同じダイアログが表示されます。
　　
4. "シリアル"を選択し、"ポート(R)"で先ほどデバイスマネージャーで確認したシリアルポートを選択して、ＯＫボタンを押します。
5. 次に、通信速度の設定をします。メニューの"設定(S)"から”シリアルポート(E)..."を選択しすると、"シリアルポート設定"のダイアログが表示されます。この中の、ボー・レートを115200に設定して、ＯＫボタンを押します。

6. 起動ログもしくは、ログインプロンプトが表示されれば成功です。

Macの場合

1. ターミナルを起動します。
2. "ls /dev/tty.*"と入力します。 USBシリアル変換ケーブルが認識されていると、/dev/tty.usbXXXというファイルが見つかると思います。（XXXはケーブルによって異なります）
3. "screen /dev/tty.usbXXX 115200"と入力します。
4. 起動ログもしくは、ログインプロンプトが表示されれば成功です。

ログインIDとパスワードはデフォルトで以下になります。

ログインＩＤ：pi
パスワード：raspberry

[Step 6.] 初期設定

基本、この状態でも普通に使用できます。
以下にいくつかの設定方法を記載しますので、好みに応じて設定してみてください。

設定ツールの起動

コマンドを入力して、設定ツールを立ち上げます。

$ sudo raspi-config

以下のような画面が表示されます。

上下キーでメニューの選択、TABキーで<Select>/<Finish>/メニューの項目の選択が行え、Enterキーで決定となります。
終了は、<Finish>を選択してEnterキーを押します。

ファイルシステムの拡張

SDカードの容量によっては、OSイメージをコピーしただけだと、SDカードのすべての領域が使えない状態です。すべての領域をできるようにするために、

"1 Expand Filesystem"

を選択してください。その後、再起動を行います。

ユーザーパスワードの変更

ユーザpiのパスワードを変更したい場合は、

"2 Change User Password"

を選択して変更してください。

タイムゾーンの変更

タイムゾーンでは時間帯の指定を行います。デフォルトではUTC（協定世界時）となっており、日本標準時(JST)と9時間の差があります。
タイムゾーンを日本標準時にするには、

"5 Internationalisation Options"

を選択し、以下の画面を表示します。

次に、

"I2 Change Timezone"

を選択し、"Asia" -> "Tokyo"を選択してください。

Wifi設定の変更

Wifiで使用できるチャンネルは国によって異なります。そのため、Wifiを使う予定のある人は、以下の設定を行っておいてください。

"I4 Change Wi-fi Country

を選択し、"JP Japan"を選択してください。

その他の項目については、必要に応じて設定ください。
ロケールを変更することで、エラー表示等を日本語で表示させることも可能ですが、別途フォントのインストールが必要なため今回は行いません。
どうしてもという方は、Raspberry Pi 2の文字コードを変更する（日本語の設定）等のサイトを参考にトライしてみてください。

[Step 7.] Wifi設定

この状態でも、EthernetにケーブルをつなげればDHCPでIPを取得して接続できます。
ここでは、Wifiの設定方法について簡単に記載します。
WPA2-PSKとWEPの２通りの方法を記載しますので、接続するアクセスポイントに合わせて設定してください。

WPA2-PSKの場合

想定するWifiの条件は以下です。SSIDおよびパスフレーズは適宜読み替えてください。

項目名	想定値
セキュリティ	WPA2-PSK
ステルス機能	オフ
IP割り当て	DHCP
SSID	sample
パスフレーズ	samplepasswd

まず、Wifiアダプタが認識されているか確認します。Wifiアダプタをラズパイに差して、

$ iwconfig

と打って、以下のようにwlan0が表示されれば、Wifiアダプタは認識されています。ただし、まだ通信はできません。

以下のコマンドを実行します。

$ wpa_passphrase sample samplepasswd

すると以下のような文字列が出力されます。

network={
　　ssid="sample"
　　#psk="samplepasswd"
　　psk=528c5d46ff88fa51740bca0173a86e94dd45f1b9af2043448f40f649accbc0a5
}

この情報をコピーしておきます。

次に、/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.confをスーパーユーザ権限で編集して、上記でコピーした値を追加します。

$ sudo vi /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

もしくは、

$ sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

とすると以下の画面が表示されます。

この最後にコピーした値を追加します。

6行目にコメントでパスフレーズが書かれていますので、実運用ではこの行は削除した方がセキュリティ的によいです。

この後、再起動すればwifiが有効になっているはずです。

WEPの場合

WEPはセキュリティが低いので、出来れば避けたいですが、PocketWifi等でWEPが必須の場合があるので記載しておきます。
想定するWifiの条件は以下です。SSIDおよびパスフレーズは適宜読み替えてください。

項目名	想定値
セキュリティ	WEP
ステルス機能	オフ
IP割り当て	DHCP
SSID	sample
パスフレーズ	samplepasswd

/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.confをスーパーユーザ権限で編集します。

$ sudo vi /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

もしくは、

$ sudo nano /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

とすると以下の画面が表示されます。

この最後に以下の内容を追加します。

network={
　　scan_ssid=1
　　key_mgmt=NONE
　　ssid="sample"
　　wep_tx_keyidx=0
　　wep_key0="samplepasswd"
}

この後、再起動すればwifiが有効になっているはずです。

その他の情報

SDカードがうまく認識しない。

SDカードフォーマッターを使ってフォーマットしてみるといいかもしれません。

私のラズパイ、Raspberry pi 3なんですが。

「ターミナルだけを使ってRaspberryPi 3にシリアルUSB変換ケーブルで接続する(モニタ・キーボード不要)」を先にご覧になって、USBシリアル変換ケーブルをつかえるように設定してください。