ラズベリーパイ4で始める電子工作入門！【第1回】

新しい「ラズベリーパイ4」を使い始める！

※この記事は2019年12月9日に公開した記事を再編集し、2022年3月14日に再度公開しました。

こんにちは、ヨシケンです！

2019年6月にラズベリーパイ財団から発表されたラズベリーパイ4 Model B（ラズベリーパイ4）。2019年9月に日本の技適を通って、これまでで最もハイパフォーマンスなラズベリーパイが、日本でも使用できるようになりました。

そんな出来たてホヤホヤ、新鮮なラズベリーパイ4を使って、イチからラズベリーパイのセットアップ方法、必要な部品、電子工作のやり方などをまとめます。これを機会に新しいラズベリーパイ生活に入ってみてはいかがでしょうか？

1. ラズベリーパイ4のスペックをチェック

2019年6月に発表され、日本でも使用できるようになったラズベリーパイ4 Model B、その向上したスペックを簡単にまとめます。

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新しいラズベリーパイ4は、CPUが1.5GHzと高速になり、そしてメモリが選択できるようになったことが大きな変更点です。メモリは、これまでのラズベリーパイ3と同様の1GBから、2GB、4GBまでが選べます。これはラズベリーパイを、AIなどのエッジ・コンピューティング（ラズベリーパイ自身で演算処理などを行う事）に使用する傾向が増えてきた事に応えたものと思われます。

それ以外には、Bluetoothが向上したり、USB3.0ポートを2つサポートするようになりました。また、HDMIがマイクロ端子2つになり、4Kのディスプレイを2つ繋ぐことができるようになりました。そして、電源のUSB接続がType-Cになり、昨今のMacなどの接続環境と近い形になりました。

簡単にラズベリーパイ3B+と比べると以下のようになっています。

ボード名	発売年	CPU	メモリ	特徴
ラズベリーパイ3 Model B+	2018年	1.4GHz クアッドコア	1GB	Wifi、Bluetooth4.2を装備 Micro USBによる給電フルサイズHDMI
ラズベリーパイ4 Model B	2019年	1.5GHz クアッドコア	1GB 2GB 4GB	① Wifi、Bluetooth5にアップ ② USB Type-Cによる給電 ③ マイクロHDMI x 2 ④ USB3.0接続が２つ

①　Bluetooth5.0にアップグレードされ、BLE接続が向上
②　これまでのマイクロUSB（Type-B）に変わって、Type-Cに変更
③　HDMI接続がマイクロ端子になり、二つのディスプレイにつなげられるようになる
④　USB3.0端子が2つと、これまで同様のUSB2.0端子が2つ

パフォーマンスが向上し、モダンなインターフェースを揃えたラズベリーパイ4！早速、使い始めてみましょう。

2. ラズベリーパイを使い始めるのに必要なもの

それでは改めて、ラズベリーパイをセットアップする為に必要なものを確認しましょう。基本的にはこれまでのラズベリーパイ3などと大きくは変わりませんが、ラズベリーパイ4ならでは部分は詳述する事にします。

まず最低限必要なものは、以下のような部品です。

#	必要なもの	説明
1	ラズベリーパイ4本体	ラズベリーパイ4 Model B
2	Micro SDカード	16GB以上推奨
3	USB（Type-C）電源ケーブル	ラズベリーパイ4側はUSB Type-Cに変更になりました。
4	Micro HDMIケーブル	もちろん、HDMIで接続できるディスプレイやテレビなども用意して下さい。
5	ラズベリーパイ用ケース	各種ありますが、なくても構いません。
6	USBキーボード	後述しますが、ディスプレイ、キーボード、マウスなど無しにヘッドレスでラズベリーパイをセットアップ、操作する方法もあります。
7	USBマウス	ヘッドレスで操作する場合は、パソコンからつなぐだけでOKです。
8	パソコンやMacなどのコンピュータ	リモート接続して、パソコンからラズベリーパイを操る事ができます。慣れてくるとほとんどパソコンからの作業になります。

ラズベリーパイのスターターキットなどを購入すると、NOOBSと呼ばれるラズベリーパイOSを導入する為のソフトウェアが初めからSDカードに入っているものもあります。

ラズベリーパイ4では、3番のUSB電源はType-Cになり、4番もMicro HDMIになったので、気をつけて下さい。必要な接続機器に追加して、HDMIでつながるディスプレイ、USBキーボード、マウスがあれば、取り敢えず始められます！

3. ラズベリーパイ4を使い始めるにあたって

ラズベリーパイ4 Model B自身は、2019年9月に技適を通って、日本国内で使い始める事が可能になっていますが、主要なディストリビュータではその準備に時間が掛かったようで、12月上旬にやっと流通するようになりました。

そんな中、2019年11月20日に総務省が、技適未取得機器を用いた実験等の特例制度を始めました。以下のホームページから所定の情報を総務省に送り、審査が通れば180日間実験的にその機器が使えるようになります。

https://www.tele.soumu.go.jp/j/sys/others/exp-sp/index.htm

審査は無料ですし、180日過ぎた後も別の要件で申請をおこなえば使用が可能なので、これを機にこの申請をやってみてはいかがでしょうか？
（もし主要ディストリビュータから技適マーク付きのラズベリーパイ4を手に入れたいなら、このステップはスキップしてください）

(https://www.tele.soumu.go.jp/j/sys/others/exp-sp/index.htm)

この総務省のページから届出書に以下の内容を記述し、プリントアウトして、総務省に郵送か、窓口まで持って行く必要があります。

①氏名、住所、メールアドレスなどの連絡先
②実験の目的
③無線設備の規格
④設置場所
⑤運用開始予定日
⑥相当基準適合の確認方法

②の目的は、同じ目的で複数回の申請ができないので、なるべく具体的に書いて、次回申請する際は、次の目的を指定するようにするといいと思います。ここでは、「家庭内を便利にする為の温湿度などの計測機器を作る為の実験」などとしています。
③の無線設備の規格は、ラズベリーパイ4で使用されるWi-FiのIEEE802.11acと、Bluetooth Version 5.0を記述しています。
➅の基準適合の確認は、各人の責任で適合マークなどを確認してください。

これらを記述したした届出書を提出すると、届いた時点から1日程度で以下のようなメールがもらえるはずです。これで180日間のラズベリーパイを使った実験をおこなうことができるようになります。

このメールは、もしこの実験の変更や廃止をおこなう際にも使用しますので、大事に取っておいて下さいね。

4. ラズベリーパイ4のOS（Raspbian Buster）をゲット！

それではラズベリーパイ4を使うことができるようになったので、OSなどを準備していきます。

ラズベリーパイにはあらかじめOSなどがインストールされておらず、SDカードに別途OSをインストールし、そこからラズベリーパイを起動します。ラズベリーパイ専用のOSとして、ラズベリーパイ財団が提供しているRaspbian（ラズビアン）OSがあります。今回のラズベリーパイ4に合わせ、Raspbianがアップデートされ、Raspbian Busterが登場しました。（Busterはトイストーリーで出てくる犬の名前だそうです）。逆に以前のバージョンのRaspbian（WheezyやStretchなど）では、ラズベリーパイ4では動かせないようになっているようです。最新のBusterは2019年9月に提供されているので、それを取得するようにします。

最新のRaspbianを取得するには、ラズベリーパイ公式のダウンロードページに行きます。選択肢は二つあり、NOOBSと呼ばれるインストールソフトウェアか、Raspbianのイメージファイルがあります。簡単にOSがセットアップできるのは、NOOBSの方なので、今回はこちらを使います。

https://www.raspberrypi.org/downloads/
今回使ったSDカードには、あらかじめこのNOOBSが保存されており、ラズベリーパイに挿すだけですぐ使い始めることができます。そのようなプリインストールのSDカードがある場合は、こちらの作業はスキップできます。