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電子工作ファン向けのRaspberry Pi・セットアップ(Ubuntu 18.04LTS編)

はじめに

電子工作作品の制御によく使っているラズパイですが、似たような実験環境を頻繁に作っているので、設定内容やダウンロード先など、いつも繰り返し作業している、基本的な手順をまとめました。

過去の記事「電子工作ファン向けのRaspberry Pi・セットアップ(Raspbian編)」 の内容をベースに、Raspbianと所々設定方法が異なるUbuntu18.04環境に合わせた内容に直しています。

注意
GPIO周りでハマりどころがあるので、例えばどうしても18.04で「ROSを使いたい」縛りがなければ、19.10以降をお使いになる事をお勧めします・・・

ここで想定するラズパイの使い方

  • 手元のLAN環境に常時接続して、パソコン側からラズパイのssh/共有フォルダで開発
  • (極力)ヘッドレスで使う(Raspbianのような方法は分からず。その代わりシリアルコンソールが便利!)
  • GPIO、I2C、SPIなどで、電子工作作品の制御をする
  • ROS2を使う(Ubuntuで公開のイメージは64bitなので!)

概要

  1. Ubuntu18.04のインストールと基本設定
  2. NTP、sambaの設定
  3. ハードウェア制御に必要なパッケージのインストール

1. Ubuntu 18.04 のインストール

注意
本記事は、ubuntu-18.04.3をベースに書いてます。

ダウンロード先

こちらのリンク先のページから、ディスクイメージをダウンロードします。

image.png

2020/2/20: 新しいページが出来ていたので書き換え。
(旧:https://wiki.ubuntu.com/ARM/RaspberryPi ARM64のところから、ディスクイメージをダウンロードします。

ディスクイメージの書き込み

こちらの手順を参照してください。

2.インストール後の基本設定

今のところraspi-configコマンドはありませんので、Ubuntu Linuxの定石に従って各種設定を進めます。

シリアルコンソールは、デフォルトで有効になっています。
ネットワーク環境やディスプレイがなくても、RaspberryPiのTX/RXピン経由でシリアル通信が出来ます。
(例:秋月電子「USBシリアル変換ケーブル(3.3V)」

■注意■
イメージを書き込んだ直後の初回起動の時は、シリアルコンソールは通信できません。
(20年2月頃のイメージを使用した場合)
・・・と言うわけで、初回だけはヘッドレスでは立ち上げられません。
(sshは使えるので、ネットワーク経由で初期設定することは出来ます)

コマンドライン
#アップデート
ubuntu@ubuntu:~$ sudo apt update && sudo apt upgrade -y

#ホスト名の変更
#「raspi3u」の所を好きに変えてください。
ubuntu@ubuntu:~$ hostnamectl set-hostname raspi3u 
ubuntu@ubuntu:~$ hostname
raspi3u
ubuntu@ubuntu:~$ sudo reboot

#タイムゾーンの設定
ubuntu@raspi3u:~$ timedatectl list-timezones | grep -i tokyo
Asia/Tokyo
ubuntu@raspi3u:~$ sudo timedatectl set-timezone Asia/Tokyo
ubuntu@raspi3u:~$ date
Mon Sep 30 14:38:00 JST 2019
# ↑ここで、日本時間になっていればOK

<注意>
インストール直後、ネットワークに繋がっていると、自動的にアップデートが始まっています。アップデート中は、sudo apt updateを実行するとエラーがでますので、そのまま放置してください。

3.その他の環境整備

(1)NTP

設定の前に、設定ファイルをバックアップ。

コマンドライン
ubuntu@raspi3u:~$ cd /etc/systemd/
ubuntu@raspi3u:/etc/systemd$ sudo cp -p timesyncd.conf timesyncd.conf.org
ubuntu@raspi3u:/etc/systemd$ sudo nano timesyncd.conf
ubuntu@raspi3u:/etc/systemd$ cat timesyncd.conf

timesyncd.confの設定

Raspbianと同じです。1

timesyncd.conf
[Time]
NTP=ntp.nict.jp
FallbackNTP=ntp.jst.mfeed.ad.jp ntp.ring.gr.jp ntp.ubuntu.com
#RootDistanceMaxSec=5
#PollIntervalMinSec=32
#PollIntervalMaxSec=2048

設定変更を反映する前の状態を確認します。

コマンドライン
#systemd-timesyncdデーモンの状態確認
ubuntu@raspi3u:/etc/systemd$ systemctl status systemd-timesyncd
● systemd-timesyncd.service - Network Time Synchronization
   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/systemd-timesyncd.service; enabled; vendo
  Drop-In: /usr/lib/systemd/system/systemd-timesyncd.service.d
           mqdisable-with-time-daemon.conf
   Active: active (running) since Mon 2019-09-30 14:24:26 JST; 18min ago
     Docs: man:systemd-timesyncd.service(8)
 Main PID: 2768 (systemd-timesyn)
   Status: "Synchronized to time server for the first time 91.189.89.199:123 (nt
    Tasks: 2 (limit: 1043)
   CGroup: /system.slice/systemd-timesyncd.service
           mq2768 /lib/systemd/systemd-timesyncd

Sep 30 14:24:24 ubuntu systemd[1]: Starting Network Time Synchronization...
Sep 30 14:24:26 ubuntu systemd[1]: Started Network Time Synchronization.
Sep 30 14:24:26 ubuntu systemd-timesyncd[2768]: Synchronized to time server for

設定変更を反映します。

コマンドライン
#systemdデーモン設定の再読込
ubuntu@raspi3u:/etc/systemd$ sudo systemctl daemon-reload
#systemd-timesyncdデーモンを再起動
ubuntu@raspi3u:/etc/systemd$ sudo systemctl restart systemd-timesyncd
ubuntu@raspi3u:/etc/systemd$ systemctl status systemd-timesyncd
● systemd-timesyncd.service - Network Time Synchronization
   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/systemd-timesyncd.service; enabled; vendo
  Drop-In: /usr/lib/systemd/system/systemd-timesyncd.service.d
           mqdisable-with-time-daemon.conf
   Active: active (running) since Mon 2019-09-30 14:43:52 JST; 3s ago
     Docs: man:systemd-timesyncd.service(8)
 Main PID: 11918 (systemd-timesyn)
   Status: "Synchronized to time server for the first time 133.243.238.243:123 (
    Tasks: 2 (limit: 1043)
   CGroup: /system.slice/systemd-timesyncd.service
           mq11918 /lib/systemd/systemd-timesyncd

Sep 30 14:43:50 ubuntu systemd[1]: Starting Network Time Synchronization...
Sep 30 14:43:52 ubuntu systemd[1]: Started Network Time Synchronization.
Sep 30 14:43:52 ubuntu systemd-timesyncd[11918]: Synchronized to time server for

(2)Samba

インストール

コマンドライン
ubuntu@raspi3u:$ sudo apt install samba -y
ubuntu@raspi3u:$ cd /etc/samba
ubuntu@raspi3u:/etc/samba $ sudo cp -p smb.conf smb.conf.org
ubuntu@raspi3u:/etc/samba $ sudo nano smb.conf

smb.confの設定は、こちらを参考にしてください

注意
[homes]の行もコメントアウトされてる場合があるので、忘れずコメントアウトの#を消して下さい。

ユーザの作成

コマンドライン
ubuntu@raspi3u:/etc/samba$ sudo pdbedit -a ubuntu
new password:
retype new password:
Unix username:        ubuntu
NT username:
Account Flags:        [U          ]
User SID:             ****
Primary Group SID:    ****
Full Name:            Ubuntu
Home Directory:       \\ubuntu\ubuntu
HomeDir Drive:
Logon Script:
Profile Path:         \\ubuntu\ubuntu\profile
Domain:               UBUNTU
Account desc:
Workstations:
Munged dial:
Logon time:           0
Logoff time:          Thu, 07 Feb 2036 00:06:39 JST
Kickoff time:         Thu, 07 Feb 2036 00:06:39 JST
Password last set:    Mon, 30 Sep 2019 15:13:18 JST
Password can change:  Mon, 30 Sep 2019 15:13:18 JST
Password must change: never
Last bad password   : 0
Bad password count  : 0
Logon hours         : FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

設定変更を反映します。

コマンドライン
#systemdデーモン設定の再読込
ubuntu@raspi3u:/etc/systemd$ sudo systemctl daemon-reload
#sambaデーモンを再起動
ubuntu@raspi3u:/etc/systemd$ sudo systemctl restart smbd
ubuntu@raspi3u:/etc/systemd$ systemctl status smbd
● smbd.service - Samba SMB Daemon
   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/smbd.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Tue 2019-10-01 08:53:52 JST; 9h ago
     Docs: man:smbd(8)
           man:samba(7)
           man:smb.conf(5)
 Main PID: 1538 (smbd)
   Status: "smbd: ready to serve connections..."
    Tasks: 5 (limit: 1056)
   CGroup: /system.slice/smbd.service
           ├─1538 /usr/sbin/smbd --foreground --no-process-group
           ├─1567 /usr/sbin/smbd --foreground --no-process-group
           ├─1568 /usr/sbin/smbd --foreground --no-process-group
           ├─1570 /usr/sbin/smbd --foreground --no-process-group
           └─4840 /usr/sbin/smbd --foreground --no-process-group

4.ハードウェア制御に必要なパッケージのインストール

Raspbianと概ね同じです。2

(1)I2C

コマンドライン
#インストール
ubuntu@raspi3u:~$ sudo apt install i2c-tools -y
ubuntu@raspi3u:~$ sudo apt install python3-smbus -y
#自分をi2cグループに追加
ubuntu@raspi3u:~$ sudo adduser ubuntu i2c
#動作確認
ubuntu@raspi3u:~$ i2cdetect -r -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: 20 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- 68 -- -- -- -- -- -- --
70: -- -- -- -- -- -- -- --

(2)GPIO

Raspbianと比べてハマリどころがあるので、インストール手順は、こちらを参照してください。

Ubuntu 19.10以降ではWiringPiパッケージが存在して、上記の問題他を解決するパッチが適用されています。「ROSを使いたい」という縛りがなければ、19.10以降をお使いになる事をお勧めします。

以下に、個別の考察を書きました。

WiringPi

Raspbianと比べてハマリどころがあるので、インストール手順は、こちらを参照してください。

RPi.GPIO

エラーが出て動かない・・・。

pigpio

不具合が1点。
GPIO入力のアップ・ダウントリガだけは検出できる(callbackは取得できる)が、ON状態/OFF状態を読み取れない(pinの状態をreadするといつも"0")
(GPIO出力は問題無いです)

この点の考察については、こちらを参考ください。

コマンドライン
#unzipをインストール
~$ sudo apt install zip unzip -y

#ソースのダウンロードと展開
~$ mkdir gitwork
~$ cd gitwork
~/gitwork$ wget abyz.me.uk/rpi/pigpio/pigpio.zip
~/gitwork$ unzip pigpio.zip
~/gitwork$ cd PIGPIO/

#ビルド
~/gitwork$ make

#porgで簡易パッケージ管理でインストール
~/gitwork$ sudo porg -lp pigpio make install
~/gitwork$ porg -a
pigpio

#pigpiodデーモン起動
~/gitwork$ sudo pigpiod

起動時にデーモンとして自動起動する場合は、こちらを参考に、systemdに登録してください。

(3)ROS 2

これはあっさりと入ります。
インストール手順は、こちらのUbuntu LinuxでROS 2のインストールを参照してください。

myasu
片田舎在住の ”日曜” 電子工作員&ソフト屋、時々 山歩きをしています。 https://hotch-potch.hatenadiary.jp/ https://github.com/trihome/ https://speakerdeck.com/myasu/
http://wiki.exatto.org/
fukuokaex
エンジニア/企業向けにElixirプロダクト開発・SI案件開発を支援する福岡のコミュニティ
https://fukuokaex.fun/
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