PIMORONI Pirate AudioをRaspberry Pi 3で使う #RaspberryPi

目的

PIMORONIから出ているPirate Audioという1.3インチ240x240のカラーディスプレイとPCM5100が乗ったHATをRaspberry Piで使えるようにする。Raspberry Pi用に作ったX上で動くシンセサイザーアプリを動かすことが目標。

用意するもの

Raspberry Pi 3 (4でもZero 2でも良いと思う）
PIMORONI Pirate Audio (何種類かあるがどれでも)
SD Card (8GB以上)
USB-MIDIキーボードなどなんらかのMIDI入力装置
電源とUSBケーブル

準備

Pirate AudioをRaspberry Pi 3に乗せる。
SD CardにRaspbianを焼いておく。
Raspberry Pi ImagerでOperating SystemにRASPBERRY PI OS (32BIT)を選択、SD Cardを選択してWRITE。
焼き上がったらSDカードを差し直してsshという名の空ファイルを/bootに置いておく。
SDカードをRaspberry Pi 3に挿して電源を繋いで起動、SSHでログインする。

ローカルからSSHで接続.

$ ssh pi@XXX.XXX.XXX.XXX

設定作業

ここの説明が神でした。さらにそのオリジナルはこことのこと。ここでの説明はほぼほぼ復唱のような内容です。

pidi.dtboの作成

device tree overlay to use pidi with fbtft driver for rpi 2 B · GitHubの右上にあるDownload Zipをクリックしてファイルをダウンロードして解凍する。pidi-overlay.dtsというファイルができるので、それをテキストエディタで開き、

reg = <0>;
となっている行を
reg = <1>;

に変更、

led-gpios = <&gpio 13 0>;
となっている行を
led-gpios = <&gpio 13 1>;

に変更、保存する。理由はここで説明されています（ボクはよくわかりません）。変更したファイルをRaspberry Pi 3に転送する。

バックライトのLEDに関しては、OSのバージョンによって0で動く場合と1で動く場合がある模様。最近のOSだと1っぽい。

ローカルのターミナルで行う.

$ scp [ローカルのファイルの保存場所]/pidi-overlay.dts pi@XXX.XXX.XXX.XXX:~/

その後、Raspberry Pi 3にSSHで接続し、下記を行う。

リモートで行う.

$ sudo dtc -@ -I dts -O dtb -o /boot/overlays/pidi.dtbo pidi-overlay.dts

/boot/overlays に pidi.dtboができていれば成功。

LocaleとTimezoneの設定

リモートで行う.

$ sudo raspi-config

Localization Options→Localeでen-GBを解除、en-US.UTF-8 UTF-8をチェック、ja-JP.UTF-8 UTF-8をチェックしてOK。en_US.UTF-8を選択してOK。
再びLocalization Options→Timezone→Asia→TokyoでOK。
三度Localization Options→WiFi Country→JP JapanでOK。
Finish
Would you like to reboot now?でYes

/boot/config.txtを編集

リモートで行う.

$ sudo nano /boot/config.txt

下記の3行の頭の#を取って有効にする。

/boot/config.txt

dtparam=i2c_arm=on
dtparam=i2s=on
dtparam=spi=on

内蔵オーディオを無効にする（on→off）。

/boot/config.txt

# Enable audio (loads snd_bcm2835)
dtparam=audio=off

ディスプレイの解像度を変更するために下記を[all]の下に追記する。

/boot/config.txt

hdmi_force_hotplug=1
hdmi_cvt=240 240 60 1 0 0 0
hdmi_group=2
hdmi_mode=1
hdmi_mode=87

ディスプレイとオーディオのドライバを有効にするために下記を追記する。

/boot/config.txt

dtoverlay=pidi
dtoverlay=hifiberry-dac
gpio=25=op,dh

Ctrl+X、Y、リターンで保存する。

/boot/cmdline.txtを編集

リモートで行う.

$ sudo nano /boot/cmdline.txt

下記をrootwaitの後に下記を挿入。コンソールの出力をHDMIでなくLCDにする。

/boot/cmdline.txt

fbcon=map:10 fbcon=font:VGA8x16

保存する。

コンソールの文字サイズの設定

リモートで行う.

$ sudo dpkg-reconfigure console-setup

起動したら色々聞かれるが、“UTF8”を選択、“Guess optimal…”を選択、“Let the system select…”を選択、 “8x16”を選択、“Ok”で終了。

ここで一旦リブート。

リモートで行う.

$ sudo reboot

再起動して画面左上にカーソルらしきものが表示されていれば成功。

Xがディスプレイ上で動く様にする (fbcpを使わない版)

リモートで行う.

$ sudo mkdir /etc/X11/xorg.conf.d
$ sudo nano /etc/X11/xorg.conf.d/99-fbdev.conf

下記を記述。

/etc/X11/xorg.conf.d/99-fbdev.conf

Section "Device"  
  Identifier "myfb"
  Driver "fbdev"
  Option "fbdev" "/dev/fb1"
EndSection

Raspberry Pi 4の場合はfb0だと動いた。

/etc/X11/xorg.conf.d/99-fbdev.conf

Section "Device"  
  Identifier "myfb"
  Driver "fbdev"
  Option "fbdev" "/dev/fb0"
EndSection

fbcpのインストールとXの設定 (上記ができなかった場合)

これは64bit版では動かなかった。あと、Raspberry Pi Zero 2でも動かなかった。理由はPrimaryのDisplayが見つからないというエラーっぽい。

諸々インストールが必要なのでapt-getの準備。

リモートで行う.

$ sudo apt-get update

gitが必要なのでインストール。使用したOSのイメージによってはすでに入っているかも。

リモートで行う.

$ sudo apt-get install git -y

cmakeも必要なのでインストール。

リモートで行う.

$ sudo apt-get install cmake -y

もしエラーが出たら下記をしてから。

$ sudo apt update --allow-releaseinfo-change

fbcpをgithubから入手、ビルド。

リモートで行う.

$ git clone https://github.com/tasanakorn/rpi-fbcp.git
$ cd rpi-fbcp
$ mkdir build
$ cd build
$ cmake ..
$ make
$ sudo cp fbcp /usr/bin
$ sudo chmod +x /usr/bin/fbcp
$ sudo nano /etc/rc.local

/etc/rc.localの"exit 0"の前に下記を追記。

/etc/rc.local

/usr/bin/fbcp &

ここでreboot。

リモートで行う.

$ sudo reboot

再起動後に一瞬のフラッシュスクリーンの後デスクトップが画面に表示されればここまで成功。画面が小さくて初期設定は終了できない.

Tight VNC Serverをインストール

リモートで行う.

$ sudo apt-get install tightvncserver
$ tightvncserver

VNC接続のパスワードを聞かれるので入力。"Would you like to enter a view-only password (y/n)?"はNで。

VNCでRaspberry Piに接続。Macの場合、FinderのGoメニューからConnect to server...でvnc://raspberrypi.local:5901と入力しConnect。さっきのパスワードを入れて接続。初期設定は
* Country=Japan、Language=Japanese、Timezone=Tokyoで、Use English languageにチェックを入れる。
* Change PasswordはそのままNextでもOK。
* Setup ScreenはそのままNext。
* WiFiは繋ぎたかったら設定。
* Update SoftwareはSkip。
* Done。

tightvncserverを自動起動するには下記の方法でできた。が、.xsessionを使ってアプリの全画面起動を行う場合はやってはだめ。
https://www.handsonplus.com/electronic-works/how-to-use-tightvnc-with-raspi/

スリープを無効にする

リモートで行う.

$ sudo nano /etc/xdg/lxsession/LXDE/autostart

末尾に下記を追記。

/etc/xdg/lxsession/LXDE/autostart.

@xset s off
@xset s noblank
@xset -dpms

リモートで行う.

$ sudo nano /etc/lightdm/lightdm.conf

末尾に下記を追記。

/etc/lightdm/lightdm.conf

[SeatDefaults]
xserver-command=X -s 0 -dpms

オーディオスレッドのプライオリティ設定

リモートで行う.

$ sudo nano /etc/security/limits.conf

下記を # End of fileの前に追加。

/etc/security/limits.conf

@audio           -       rtprio          99
@audio           -       memlock         unlimited
@audio           -       nice            -10

@realtime        -       rtprio          99
@realtime        -       memlock         unlimited
@realtime        -       nice            -10

リブート。

リモートで行う.

$ sudo reboot

以上。