はじめに

Raspberry Pi で Ubuntu を使いたい時，まず思いつくのは Raspberry Pi 3 Model B で使える Ubuntu MATE だと思います．

しかしながら，Raspberry Pi 3 Model B+ では Ubuntu MATE は使えないようです．

3B+で ROS Kinetic を使いたい際に，どうしたら良いのか調べてみたら，Ubuntu Server なら3B+で使えるという記事がいくつかあったので，それらを参考にしてイメージを用意する手順をまとめてみました．

作業した環境

Ubuntu 16.04.5 LTS
microSDカードリーダーライター

手順

1. Raspberry Pi 2用のイメージをダウンロード

cdimages.ubuntu.com から ubuntu-16.04.4-preinstalled-server-armhf+raspi2.img.xz をダウンロードする

2. Etcher や dd コマンドを使ってSDカードにイメージを焼く（どちらかで焼いて下さい）

Etcher

Validated Flashing, Hard Drive Friendly, Beautiful Interface, Open Source, Cross Platform, More on the way
　　

　　Etcherという，イメージを焼くのに適したソフトがあります．　　
　　使い方は難しくありません．xzを解凍する必要はありません．　　
　　1. Select image で落としたイメージを選択します．　　
　　2. Select drive で PCに挿したSDカードを選択します．　　
　　3. Flash! でパスワードを要求されるので入力します．　　

dd コマンド

イメージを解凍する

cd [イメージがあるディレクトリ]

unxz ubuntu-16.04.4-preinstalled-server-armhf+raspi2.img.xz

イメージを焼く

dd bs=4M if=ubuntu-16.04.4-preinstalled-server-armhf+raspi2.img of=/dev/sdX status=progress conv=fsync

sdX は環境に合わせて変えてください．

3. disk 拡張の準備をする

sudo fdisk /dev/sdb

/dev/*** は環境に合わせて変えてください．

p  # sdb2 の Start の値 をメモしておいてください．
d  # delete
2  # 2番目を選択
p  
n  # new
p  # Primary
2  
270336 # sdb2 の Start の値
[Enter Key]
p  
w  # 保存して終了

起動後にresize2fs /dev/mmcblk0p2を行う

4. raspberrypi/firmware をクローンする

git clone https://github.com/raspberrypi/firmware.git

5. クローンしたリポジトリの一部をSDカードの指定の位置へコピーする（上書き）

SDカードをPCが認識していない時は抜き差ししてみてください．
SDカードは以下のように見えていると思います．

/media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs
/media/[ユーザ名]/system-boot

余談：
本当はMac OSでイメージを作成したかったけど，cloudimg-rootfs がマウントできていないみたいだった．VMWare Fusion上のUbuntuでは見えた．

sudo cp -rip [クローンしたfirmware]/boot/* /media/[ユーザ名]/system-boot/

sudo cp -rip [クローンしたfirmware]/modules/* /media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs/lib/modules/

cp のオプション
- r : 再帰的にコピー（ディレクトリ）
- i : 上書きを確認
- p : パーミッションなどを保持

i オプションは念のため．cp: overwrite ~ ? は Enter key で実行．

6. system-boot 内の config.txt を修正する

sudo nano /media/[ユーザ名]/system-boot/config.txt

おそらく，5~6行目くらいに

kernel=uboot.bin
device_tree_address=0x02000000

という行があるので，kernel=uboot.binを消すかコメントアウトして

device_tree_address=0x02000000

となるようにする．

7. flash-kerne/db/all.dbへ追記する

sudo nano /media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs/usr/share/flash-kernel/db/all.db

下記の内容を一番下へ追記する．

Machine: Raspberry Pi 3 Model B Rev 1.2
Kernel-Flavors: rpi2 rpi2-rpfv
DTB-Id: bcm2710-rpi-3-b.dtb
Boot-Kernel-Path: kernel7.img
Boot-DTB-Path: bcm2710-rpi-3-b.dtb
Boot-Device: /dev/mmcblk0p1

Machine: Raspberry Pi 3 Model B Plus Rev 1.3
Kernel-Flavors: rpi2 rpi2-rpfv
DTB-Id: bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb
Boot-Kernel-Path: kernel7.img
Boot-DTB-Path: bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb
Boot-Device: /dev/mmcblk0p1

8. boot を整理する

cd /media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs/boot/

sudo rm -rf v* r* i* g* c* a* S* firmware.bak/

9. オンボードの無線LANを使えるようにする

cd /media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs/lib/firmware/brcm/

sudo wget https://github.com/RPi-Distro/firmware-nonfree/raw/master/brcm/brcmfmac43455-sdio.bin https://github.com/RPi-Distro/firmware-nonfree/raw/master/brcm/brcmfmac43455-sdio.clm_blob https://github.com/RPi-Distro/firmware-nonfree/raw/master/brcm/brcmfmac43455-sdio.txt

10. root のパスワードを初期化する

sudo nano /media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs/etc/shadow

1行目の

root:*:17590:0:99999:7:::

を

root::17590:0:99999:7:::

へ書き換える．

11. A start job is running for raise network interfaces 対策

これをしないかつ，有線LANが刺さってない場合は5min待たされる．

rm /media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs/etc/systemd/system/network-online.target.wants/systemd-networkd-wait-online  
mv /media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs/etc/systemd/system/cloud-init.target.wants /media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs/root/

sudo nano /media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs/etc/network/interfaces.d/eth0

allow-hotplug eth0
  iface eth0 inet dhcp

下は無線LANのNIC起動

sudo nano /media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs/etc/network/interfaces.d/wlan0

auto wlan0
  iface wlan0 inet dhcp

interfaces に interfaces.d の設定を読み込む設定を書く

sudo nano /etc/network/interfaces

source-directory /etc/network/interfaces.d/

メモ :
auto eth0 だと、ブート時にネットワーク接続を確認し始めるため，接続されてないと 5min wait... になります．

5min は (/media/[ユーザ名]/cloudimg-rootfs)/etc/systemd/system/network-online.targets.wants/networking.service で指定されています．このファイルの TimeoutStartSec=5min を TimeoutStartSec=5sec に書き換えれば 5秒 wait で済みますが，ブート後，sudo service networking status とか見ると error が出る可能性があります．

allow-hotplug eth0 にすると、有線が刺さしたときに接続を確認するらしいので，auto でなく allow-hotplug を使うと wait... がなくなり error も出ないはずです．

12. GPUファームウェアを更新

raspberrypi-firmware から新しそうなブートローダーをダウンロードしてください．

wget http://archive.raspberrypi.org/debian/pool/main/r/raspberrypi-firmware/raspberrypi-bootloader_1.20180703-1_armhf.deb

mkdir pi-bootloader

dpkg-deb -x raspberrypi-bootloader_1.20180703-1_armhf.deb pi-bootloader

cp -p pi-bootloader/boot/* /media/[ユーザ名]/system-boot/

ここまでで起動はできるはずです．
Raspberry Pi 3 Model B+ に SDカードを挿して，モニタ・電源・キーボードを接続しましょう．

電源を入れる前にモニタへ接続しましょう．
電源を入れてからモニタを接続しても出力されません．

ログイン【起動後】

ubuntu login:

と出たら

root

と打ちましょう．

root のパスワード設定【起動後】

passwd root

root にパスワードを設定してあげてください．

ディスク拡張【起動後】

resize2fs /dev/mmcblk0p2

前後で df -h すると違いがわかるかも．

ユーザ作成と sudo へ追加【起動後】

adduser [ユーザ名]

gpasswd -a [ユーザ名] sudo

ROSを使う人は pi とかにしておくと幸せかもしれない．

ホスト名解決【起動後】

これをせずに，ユーザを作成した後に sudo を使うと

sudo: unable to resolve host

みたいのが毎回出ます．

sudo nano /etc/hosts

へ

127.0.1.1 ubuntu

を追記してください．

Ubuntuの無線LANの電源管理をオフにする【起動後】

sudo apt install wireless-tools

sudo nano /etc/rc.local

に以下を追記してください．

sbin/iwconfig wlan0 power off

Ubuntu16.04 の IP固定【起動後】

もし起動後すぐ ssh で作業したい場合は 11. で interfaces.d のファイルを作成した時に固定しよう．

allow-hotplug eth0
  iface eth0 inet static
  address 192.168.x.x
  netmask 255.255.255.0
  gateway 192.168.x.1
  dns-nameservers 8.8.8.8 192.168.x.1

Ubuntu16.04 の無線LAN設定【起動後】

sudo apt install wpasupplicant

su -
wpa_passphrase [ESS-ID] [PASSPHRASE] > /etc/wpa_supplicant/hoge.conf

もしネットワークがステルスAPだったら

sudo nano /etc/wpa_supplicant/hoge.conf

に

scan_ssid=1

を追記する．

sudo nano /etc/network/interfaces.d/wlan0

auto wlan0
  iface wlan0 inet dhcp
  wpa-conf /etc/wpa_supplicant/hoge.conf

を追記したら再起動しましょう．

service ssh status で鍵関係で怒られた場合

sudo dpkg-reconfigure openssh-server

ssh_config と sshd_config

クライアントがssh，サーバーがsshd
アクセスされるポートを変更したい場合は sshd_config をいじる．

NICの状態を確認するコマンド

sudo lshw -c network

Mac OS での image のバックアップ方法

バックアップ

sudo dd if=/dev/rdiskX of=bk.img bs=1m

xzに圧縮

tar Jcvf output.tar.xz input.img

まとめ

Raspberry Pi 3 Model B+ で Ubuntu を使いたい状況に陥ったので，動いてよかったです．

もし誤った情報を記載していたらコメントいただけると幸いです．