Stretch 版 4GPi のイメージから Buster へのアップグレード

はじめに

概要

本記事で以下2つを検証しました。

①4GPiと格安SIMでラズパイをインターネット接続
②Stretch版4GPiのイメージからBuster版へアップグレード

4GPiとは？

今回使用したのは
メカトラックス様のラズベリーパイ用4G(LTE)通信モジュール「4GPi」。

4GPiの機器は提供して頂きました。本当にありがとうございます。。。

4GPiを使うメリット

ラズパイのインターネット環境は有線やWifiを使用している方が多いと思います。
しかし、その方法ですと線をつなぐ必要があったり、Wifiの電波が届く範囲でしか
活用できません。

そこで、4GPiの出番です。

なんと、4GPiをラズパイに取り付けるとスマホと同じように
SIMを入れてどこでもインターネットを活用できるのです。

用途は、リアルタイム性を求めたり、観測地が変わるデータ収集などが特に適していると考えられます。

使い方の一例ですが、
リアルタイムのドライブレコーダーも作成できます。

最近よく、お年寄りの危険運転がメディアで取り上げられています。
私の両親はもう60,70代と運転が心配です。

しかし、両親共に遠方に住んでいてどのように運転しているか分からず、
両親に聞いたとしても主観的な意見しか手に入りません。

そこで4GPi+ラズパイを使用すれば運転を
リアルタイムでストリーミング再生できるドライブレコーダーにもなります。

もちろん、録画もできるのでいつでも運転の動画を確認できます。

他にも用途は様々ありますが、長くなるので今回は省略いたします。

それでは早速4GPiを使っていきましょう！

必要な物

◎ ラズベリーパイ用4G(LTE)通信モジュール「4GPi」

　スイッチサイエンスからも購入できます。
　今回メカトラックス様から提供して頂きました。

　内容物は以下です。(参考：https://mechatrax.com/products/4gpi/)

　●4GPi × 1個
　　

　●4G アンテナ × 2本
　　

　●DCジャック - XHP-2コネクタ変換ハーネス × 1本
　　

　●USB-A オス - USBmini-b オスケーブル × 1本
　　

　●基板固定用六角スペーサ（M2.6）セット × 4セット
　　

◎ ACアダプタ(12V 2A)

　ACアダプタは4GPiに接続します。
　ピンソケット経由してラズパイへ電源供給する仕組みです。

◎ 標準SIM

　私は標準SIMを持っていなかったので、スマホで利用している"NanoSIM"と
　"NanoSIMから標準SIMに変換するアダプタ"で対応しました。
　
　1. NanoSIM：格安SIM Y!Moblie
　2. 変換アダプタ：mobee Nano SIM MicroSIM 変換アダプタ

　対応可能なSIMについては公式サイトに記載がありました。

ドコモ、au、softbankのキャリアIOT（inter-operability testing：相互接続性試験）については現在実施中で、各キャリアから直接入手されたSIMは接続出来ない場合がありますので、ご注意ください（各キャリアネットワークを使用したMVNOであれば基本的に接続可能です）。

　参考：https://mechatrax.com/faq/#faq-4gpi3
　補足：標準SIM・NanoSIMのサイズ規格はこちら

◎ ラズパイ

　Raspberry Pi3 ModelB+を使用しました。

◎ パソコン

　OSをラズパイにインストールするのに必要です。

◎ MicroSDカード

　ラズパイのOSを格納する用に必要です。
　私は32Gの容量のSDカードを使用しました。

◎ ディスプレイ(+HDMIケーブル)

　ラズパイを表示するのに必要です。

◎ キーボード

　ラズパイを操作するのに必要です。

①4GPiと格安SIMでラズパイをインターネット接続

4GPiインストール済のStretch版イメージをダウンロード

以下のzipファイルをパソコンにダウンロードしましょう。

イメージ：https://mechatrax.com/data/4gpi/4gpi-stretch-lite-20190419.zip

OSイメージをMicroSDカードへ書き込み

zipファイルのままMicoSDカードにコピーしただけではラズパイはOSを読み込むことができません。
ラズパイが読み取れるように書き込みソフトを利用しましょう。

今回は有名な書き込みソフト「Etcher」を使用しました。
書き込み手順はこちら

4GPiのセットアップ & ラズパイの起動

① 基板固定用六角スペーサと4G アンテナを4GPi側に取り付けます。

② ラズパイの上部に4GPiを取り付けます。

③ ラズパイ側のねじを閉めます。

④ MircoSDカードをラズパイに挿入します。

⑤ 4GPiに標準SIMをセットします。

⑥ 4GPi用とラズパイにUSB-A オス - USBmini-b オスケーブルをつけます。

⑦ DCジャック - XHP-2コネクタ変換ハーネスに電源供給アダプタをつけ、4GPiにつけます。

4GPiに電源投入（=ラズパイに電源投入）して数秒待つとIDとパスワードを要求されるので
こちらの初期データを入力します。
※私の場合、ラズパイとディスプレイをHDMLケーブルで接続して画面を表示しております。

するとターミナルで入力できる状態になります。

pi@raspberrypi:~ $

SIMカードの接続

SIMカードの情報を登録します。

sudo nmcli con add type gsm ifname "*" con-name 「接続名」 apn 「ＡＰＮ」 user 「ユーザー」 password 「パスワード」

「接続名」は任意の名称を付けてください。
「APN」,「ユーザー」,「パスワード」は各SIM会社のサイトに記載しております。(Y!Moblieはこちら)

項目	Y!Moblieの場合
APN	plus.acs.jp
ユーザー	ym
パスワード	ym

私(Y!Moblie)の場合は

sudo nmcli con add type gsm ifname "*" con-name ymobile apn plus.acs.jp user ym password ym

と入力しました。
次にSIMが認識できているか確認します。

4GPi上の青色LEDが点滅していればOKですが、
念のため、コマンドで確認しましょう。

ifconfig wwan0

を実行し、inetにアドレスが表示されていればOKです。

↓4GPi左部 青色LED

試しにサイトにpingして確かめてみましょう。

ping yahoo.co.jp

応答がありましたら無事に接続できています！

うまく接続できない方はこちらを参照

②Stretch版4GPiのイメージからBuster版へアップグレード

まずは情報確認

ラズパイにディスプレイを接続して4GPiのソフトウェアが入っているか確認しましょう。

dpkg -l | grep 4gpi

と打って、以下のように表示されていれば無事インストールされています。

ii  4gpi-net-mods         1.0.0  all  Network configuration for 4GPi
ii  4gpi-networkmanager   1.0.1  all  NetworkManager settings for 4GPi
ii  4gpi-utils            1.0.1  all  Utilities for 4GPi family

次にバージョンがStretchであることを確認しましょう。

lsb_release -a

「Codename:　stretch」となっていればOKです。

バージョンアップの際に通信量が気になる

SIMカードによる通信でも問題ありませんが、バージョンアップするにあたって
かなり通信量がかかります。(500MB以上かかると思います)
私の場合は一度Wifiに切り替えて実施しました。

4GPiは便利なツールがいくつか用意されています。(ツールのリストはこちら)
ツールを使って一度4GPiの電源を落とします。

/usr/sbin/4gpictl poweroff

そして、Wifiを接続します。(接続方法はこちら)

バージョンアップ(下準備編)

下準備ではaptを使用してパッケージを更新します。
Busterへアップグレード後、4GPiのパッケージもaptで更新できるようリポジトリを追加します。
まずはmechatracks.listを開きます。

sudo vi /etc/apt/sources.list.d/mechatracks.list

次にファイル内にapt-lineを追加します。

deb http://mechatrax.github.io/raspbian/ buster main contrib non-free

apt-line内の"buster"が"stretch"の場合、Busterにアップグレード後に4GPiのツールが正しく動作しません。
必ず実施しましょう！

リポジトリの追加後はパッケージを更新する必要があります。

sudo apt update

次に「dist-upgrade」を利用して、更新が必要かどうかに関係なく、
すべてのパッケージの最新の利用可能なバージョンに強制的にアップグレードします。

こちらのサイトを参考に更新しました。

sudo apt dist-upgrade -y

Raspberry Piのファームウェアを更新します。

sudo rpi-update

次にアップグレードするために"stretch"のテキストを"buster"へ変更します。

まずは「sources.list」の編集です。

sudo vi /etc/apt/sources.list

ファイル内の"stretch"から"buster"へ置換します。

deb http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/ stretch main contrib non-free rpi

から

deb http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/ buster main contrib non-free rpi

へ変更します。

次は「raspi.list」の編集です。

sudo vi /etc/apt/sources.list.d/raspi.list

同様にファイル内の"stretch"から"buster"へ置換します。

deb http://archive.raspberrypi.org/debian/ stretch main

から

deb http://archive.raspberrypi.org/debian/ buster main

へ変更します。

バージョンアップ(本編)

ようやくバージョンアップです。
Raspberry Piに保存されているパッケージリストを更新します。

sudo apt update

すべてのパッケージをRaspbian Busterバージョンに更新します。

sudo apt dist-upgrade

途中でyes no の質問がありますが、基本はyesで問題ないです。
(ufwの設定はStretchの状態を引き継いだほうが良いかもしれません。ssh設定がDENYになります。)

Busterのアップグレードプロセスが完了したら、自動的にインストールされるいくつかの新しいアプリケーションを削除する必要があります。

sudo apt purge timidity lxmusic gnome-disk-utility deluge-gtk evince wicd wicd-gtk clipit usermode gucharmap gnome-system-tools pavucontrol

最後の確認

バージョンがBusterであることを確認しましょう。

lsb_release -a

「Codename:　buster」となっていればOKです。

Wifiでインストールした方は設定をSIMカードに戻しましょう。

sudo ifconfig wlan0 down

4GPiの電源をONします。

/usr/sbin/4gpictl poweron

最後にネットに接続されているか確認します。

ifconfig wwan0

を実行し、inetにアドレスが表示されていればOKです。

これでOSのアップグレードと4GPiの適応が完了しました！