今回はラズパイ（Raspberry Pi）というIoTサーバの初期設定方法を紹介していきたいと思います。
「電子工作とか難しそう」
「コマンドとか言われてもよくわからない」
というようなパソコン初心者の方にもわかりやすくステップバイステップで説明していきます。結論から言えば、今回の手順はWindowsよりももっと簡単だと思います。
自分でパソコンを組み上げたことがある方であればもちろんのこと、メモリを自分で増設したことがある方であれば、サクッと簡単にできると思います。
それでは早速始めていきましょう。
パーツを準備しよう
先ずはラズパイを構築するのに必要な機器を準備しましょう。
因みに先に言っておくと、個別にパーツを組み合わせて準備しても良いですが、最初は以下のようなセットを買ってしまう方が簡単です。
ポチップ
Raspberry Pi 4もしくはRaspberry Pi 3 b+
先ずはこれが必ず必要ですね。ラズパイにはいくつかのversionがありますが、大きくは以下の二つです。
- Raspberry Pi 3 or 4 Model
- Raspberry Pi Zero
この２つの違いはスペックになります。
ラズパイZeroのモデルが基本的にはCPUは「１GHz」以下、メモリも「512 MB」程度、サイズも名刺程度で非常にコンパクトになっています。センサー専用の端末にしたり、IoT端末にするのであればラズパイZeroシリーズでも十分かと思います。
一方ラズパイの通常モデル（４が最新）であると、CPUもクアッドコアになったり、メモリ最大「４GB」と、安いノートパソコンとほぼ同等のパワーがあります。
どちらが良いとなると、使い方次第となりますが、当サイトでも度々紹介しているHomekitエミュータとして使うのであれば、ほぼ自宅サーバとして活用になるので、通常のラズパイを選んでおくのが無難かと思います。但し相当ハードな使い方を想定しないのであれば、Homebridgeには少なくとも不要だと思いますよ。その分、ラズパイ４は値段も高いですし、使い方次第にはなりますが、ラズパイ３でも十分な性能があるので、ちょっとした使い方（ブラウザでネットをみる）であれば普通に使えます。
ラズパイをノートパソコンやゲームを使用するために使いたいというようなものの場合は、ラズパイ４をオススメする感じですね。
| Raspberry Pi 4 Model B | Raspberry Pi 3 Model B+ | Raspberry Pi Zero | Raspberry Pi Zero W | Raspberry Pi Zero WH | |
|---|---|---|---|---|---|
| イメージ |   |   |   |   |  |
| CPU | クアッドコア(1.5GHZ) | クアッドコア(1.4GHZ) | シングルコア（1.0GHZ) | シングルコア（1.0GHZ) | シングルコア（1.0GHZ) |
| メモリ | 1GB, 2GB, 4GB | 1GB | 512MB | 512MB | 512MB |
| HDMI端子 | ◯ | ◯ | ◯ | ◯ | ◯ |
| WIFI | ◯ | ◯ | ◯ | ◯ | |
| LANポート | ◯ | ◯ | |||
| Bluetooth | ◯ | ◯ | ◯ | ◯ | |
| GPIO | ◯ | ◯ | ◯ | ◯ | ◯ |
| ストレージ | microSD | microSD | microSD | microSD | microSD |
micro SDカード (少なくとも4GB以上)
ラズパイはHDDを持っていないのでストレージは全てこのmicroSDカードになります。 Raspbian OSのファイルサイズが「2.3GB」程度なので最低でも「４GB」のものがないと使えないので注意してください。
但し、64GB以上のものなってしまうと今度はファイルフォーマットの関係で対応できなくなる可能性があります。FAT32形式のフォーマットであればラズパイは認識しますが、exFAT形式になると認識しません。
そのため、そもそもデータをたくさん入れるようなサーバにはならないと思いますので、余計なこと考えたくないのであれば、「４GB／１６GB／３２GB」辺りから選ぶのが無難です。
有線式マウス＆キーボード
ラズパイはWiFiも Bluetoothもサポートしているので、こんなもの要らないと思うかもしれませんが、これが地味に盲点なんですよね。最終的にはもちろんBluetoothなり、WiFiで接続できるんですが、初期セットアップにはやはり有線のものが必要になります。
なんでも良いので持っている方は、家に寝ているものを使えば良いですし、持っていなくても1000円未満で揃えられると思いますよ。
ポチップ
AC電源ケーブル
ラズパイで見落とす可能性があるのが地味にこれかもしれません。ラズパイは端末だけ複数買うようなユーザーも多いので、AC電源が別売りになっていることが多いです。
元からセットになっているものもありますので、基本的には最初の一台はラズパイの基本セットを購入した方が無難ですね。
ヒートシンク／ファン
ラズパイZeroのもの以外は性能が高くなっているのにも関わらず、デフォルトでは冷却方法が特に考えられていないので、ラズパイでいろんなことをやらせようとするとすぐにCPUが熱暴走してしまって、性能がしっかりと出せなかったり、最悪の場合はパーツが変形してしまうこともあります。
ラズパイをIoTセンサー用途専用と割り切るのであれば、不要かもしれませんが、少なくともラズパイ４に関しては高性能なCPU、メモリを積んでいるので、CPU／メモリ両方に冷却用にヒートシンクおよび冷却ファンが付けられるケースを選んだ方が良いです。
因みにラズパイでCPUの温度を調べるときには以下のコマンド確認できます。
$ vcgencmd measure_temp
temp=53.7'C我が家のラズパイ（Homebridgeで常時稼働）でヒートシンク＆小型冷却ファンで大体こんな温度なので、何も付けていないとかなりの温度になると思います。
ケース
最後はケースになります。
ラズパイはそのまま単体で買うと基盤の状態になりますので、遊びで使いたいときにだけ電源を入れるということであればそのままでも良いかもしれませんが、常時サーバとして使用するのであれば、ケースを付けておかないとホコリも溜まりますし、ファンも付けられないので必ずケースは準備しましょう。
色々な用途（ゲーム、パソコン、タッチパネル、センサーなど）に特化したケースも販売されているので、自分好みのケースを見つけてみてください。
ポチップ
OSをインストールしよう
それでは機器の準備ができたら早速インストールを進めていきましょう。
Raspbian OSをダウンロード
先ずはラズパイ公式ホームページからOSファイルをダウンロードしていきます。今回はラズパイ特化のDebian系OSのRasbian(ラズビアン)をインストールしていきます。
ダウンロード画面に行くと、NOOBSかRasbianを選ぶようになりますが、ここではNOOBSを選んでいきましょう。２つの違いはこちらで説明しています。
次にNOOBSか、NOOBS Liteを選ぶようになりますが、こちらもNOOBSを選んでください。
ダウンロードする方法には２つありますが、使いやすい方で選んで構いません。TorrentはP2Pのファイルシェア方式でのダウンロードになっており、大容量のファイルを低負荷でダウンロードするのに便利です。しかし専用のアプリや、使い方を間違えるとファイル流出など大変な事になるので、設定に関する知識が必ず必要です。
- Download Torrent
- Download ZIP
なんだかよくわからないという方はとりあえずDownload ZIPを選びましょう。
ファイルサイズは「約2.3GB」なので、大体私の環境では「１時間程度」かかりました。
NOOBSとRasbianの違い
NOOBSはNew Out Of Box Softwareの略でいわゆる初心者キットになります。ウェブの世界ではたまに初心者のことをノーブスと言いますが、あれと同じです。
細かい設定ファイルなどが既に組み込まれている状態で、パソコンによっぽど詳しいか、もしくは製品としてラズパイを組み上げるようなことがないようであれば、基本的にはNOOBSを選んでおきましょう。
NOOBSとNOOBS Liteの違い
次にNOOBSとNOOBS Liteですが、NOOBS LiteはRaspbianが入っているかいないかの違いです。NOOBSは初心者キットではあるんですが、色々な便利なツールが組み込まれているソフト群のようなものです。
ラズパイにはRasbian以外のOSをインストールできるので、NOOBS＋CentOSなどの使い方ができるように選べるようになっていますが、こちらも基本的にはNOOBSを選んでおきましょう。
microSDカードのフォーマット
OSをダウンロードしている間にmicroSDカードの準備をしましょう。使い回しのmicroSDカードを使用する場合はもちろんのこと、新品の場合であっても何でフォーマットされているかわからないので念のためフォーマットかけておきましょう。
因みに「フォーマット」とは何のデータを削除して、データ形式を修正する作業のことです。
今回はMacの場合で説明していきます。
（Windowsの場合：SDカードをフォーマット）
先ずはmicroSDカードのままだとMacに差し込めないので、SDカードアダプタに入れて、Macに差し込んでください。
Macの場合は、デフォルトでディスクユーティリティという便利なツールが入っていますのでこれを使いましょう。
Finderを立ち上げたら、サイドバーからアプリケーションを選択し、アプリケーション→ユーティリティ→ディスクユーティリティ.appで起動していきましょう。
SDカードを差し込んだ状態で起動すればサイドバーにSDカードの名前が表示されているはずです。SDカードを選択し、今度は上部の「消去」をボタンをクリックし、フォーマットタイプを「MS-DOS(FAT)」を選択しましょう。
因みにですが、microSDカードがもし64GB以上のものである場合には「FAT32」でしかフォーマットできませんので、その場合は別のフォーマットソフトを使いましょう。
データが対して入っていなけばそこまで時間はかからないはずです。
因みにセキュリティオプションでどれだけ完全にデータを消すかが選択できるのですが、デフォルトでは、「最も速い」になっているはずです。ラズパイのような使い方をするのであればこれで十分です。
というのも「最も安全」を選ぼうものなら、フォーマットにやたら時間がかかります。データ容量にもよりますが数時間程度かかると思ってください。
HDDを売りに出すようなことをしない限り、セキュリティオプションの「最も速い」で大丈夫です。
SDカードのフォーマットを完了したら、SDカードをこのあともう一度使うので、マウントし直して置いてください。（抜き差しすればOK）
Rasbian OSのインストール
インストールといっても大したことはやりません。
RasbianOSのファイルダウンロードが完了したら、Zip形式になっていると思いますので、先ずは解凍して下さい。
その後解凍したファイルを全てそのままmicroSDカードにコピー＆ペーストすれば完了です。
ファイルがデカイので単純にコピーするだけで１０数分かかります。コピーが完了したら、もうパソコン側の操作はないので取り出してOKです。
これでmiroSDカードとOSの準備が完了です。
ラズパイケース＆ケーブルの準備
ではようやくラズパイの方を準備していきましょう。
先ずはヒートシンクの取り付けを実施しましょう。ヒートシンクの取り付けはとても簡単です。単なる両面テープで貼ってあるだけですから、CPUとメモリの上にそれぞれ貼っていきましょう。
但しケースによってはメモリカバーの位置が結構ギリギリのこともあるので、ケースに仮入れしてから位置を決めた方が良いです。
こんな感じになります。
冷却ファンの方はそのままだと使えません。GPIOと呼ばれる特殊な端子で電源を接続してあげる必要があります。ピン位置については冷却ファン側のマニュアルを参照して、刺すようにしてください。
ここまで準備できればあとは、外部端子をどんどん接続していきましょう。必要なのは以下のケーブル類とmicroSDカードですね。
- microSDカード
- 電源ケーブル
- 有線マウス
- 有線キーボード
- HDMIケーブル（ラズパイ４の場合はminiHDMIケーブル）
- 有線Ethernetケーブル（WiFiがない場合）
以下念の為ですが、ラズパイ4のケーブル図になります。microSDカードがよく見えないと思いますが、左の裏側に差し込んでいます。
これで全てのラズパイの準備が完了となります。
Raspbian OSの立ち上げ：最初の設定を入れてみよう
OSはもうインストールされている状態なので、あとはHDMIのスクリーンに繋げて、電源を入れてみましょう。電源の入れ方は、ラズパイには特にハードボタンなどは一切ないので、電源ケーブルを差し込むだけで起動します。
OSが初回に起動すると数分待つと以下のような画面が起動するはずです。
ラズパイの画面が起動すると以下のようなデスクトップが確認できると思います。
初回起動時には、国名、言語、タイムゾーンの選択、デフォルトユーザー”pi”のパスワード変更、そしてWiFiの接続をしてあげる必要があります。
これらの設定が終われば、これでラズパイとしての基本インストールおよび設定は完了です。
但し、このままラズパイを設定するときに毎回有線で接続してアクセスするのはとても面倒なので、次回以降はパソコンからターミナルでアクセスできるようにしておきましょう。
先ずは左上のラズパイマークをクリックし、設定→Raspberry Piの設定をクリックしましょう。
インターフェイスのタブに移動して、SSHを有効にしましょう。もしGUIでの操作をしたいと思う場合にはVNCも有効にしておくと便利です。
ここまで完了すれば、あとは次回以降はラズパイを有線で操作することなく、全てパソコンのターミナルから操作できるようになります。
パソコンからラズパイを操作する方法
Macの場合は、デフォルトで入っている「ターミナル.app」を使います。
Windowsの場合は、デフォルトではSSHクライアントソフトが入っていないので、「Tera Term」や「Poderosa」をインストールして使いましょう。
接続にはIPアドレスを事前に確認する必要があります。IPアドレスの確認の仕方はいくつかありますが、一番簡単なのはラズパイデスクトップ上で、右上のWiFiマークにマウスを乗せれば、現在のIPアドレスが確認できます。
IPアドレスが確認ができたら、Macのターミナルで以下のコマンドを実行してください。パスワードは、初回起動時に変更した「pi」ユーザーのものになります。
$ ssh pi@192.168.xx.xx変更してないのであれば、“raspberry”になってると思いますが、セキュリティ上よろしくないので必ず変更しておきましょう。
最後に
如何でしたでしょうか？
無事にラズパイのインストールが完了できましたか？ラズパイは電子工作の扉とも言われますが、ワタシには手軽な自宅サーバだと思って、自宅の操作を自動化するツールにしています。
もちろんこれから色々と知識は必要になりますが、先ずは今回の方法で皆さんがラズパイへの入り口に立てたと思っています。
レッツライフハック！
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