ラズパイその他工作

Raspberry Pi 4で始める電子工作入門!第1回: 新しい「Raspberry Pi 4」を使い始める!

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Rapberry Pi 4 Model B(以下ラズパイ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パイが、日本でも使用できるようになりました。

そんな出たてホヤホヤ、新鮮なラズパイ4を使って、イチからラズ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パイ生活に入ってみてはいかがでしょうか?

今回の記事で必要な物一覧

Raspberry Pi 4 Model B
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(これ以外に、ラズパイを使い始めるのに必要な機器類は、記事中にまとめています)

 

今回の記事の流れ

1.ラズパイ4のスペックをチェック
2.ラズパイを始めるのに必要なもの
3.ラズパイ4を使い始めるにあたって
4.最新のOS(Raspbian Buster)をゲット!
5.まとめ

1.ラズパイ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Raspberry Pi 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、これまでのラズパイ3と同様の1GBから、2GB、4GBまでが選べます。これはラズパイを、AIなどのエッジ・コンピューティング(ラズ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
Raspberry Pi 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
Raspberry Pi 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

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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パイ4!早速、使い始めてみましょう。

2.ラズパイを使い始めるのに必要なもの

それでは改めて、ラズ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パイ3などと大きくは変わりませんが、ラズパイ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 ラズパイ4本体 Raspberry Pi 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。

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ラズパイ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!

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3.ラズパイ4を使い始めるにあたって

Raspberry Pi 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)
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(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。

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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.ラズパイ4のOS(Raspbian Buster)をゲット!

それではラズパイ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、そこからラズパイを起動します。ラズパイ専用の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。

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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。

プリインストールでない場合は、以下画面のNOOBS “Download ZIP”を押して、パソコンにファイルをダウンロードして、解凍しておきます。

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それでは、解凍したNOOBSファイルをSDカードに書き込みます。そのSDカードをラズパイ4に挿入します。ラズパイ4をマイクロHDMIケーブル経由で、テレビなどのディスプレイにつなげ、電源を入れます。

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すると最初にこのようなNOOBSの画面が出れば、ラズパイのセットアップを始めることができます。

[NOOBS(Raspbian)のインストール画面]

[NOOBS(Raspbian)のインストール画面]

5.まとめ

この連載では、最新でハイパフォーマンスのラズパイ4を使い始めています。これを期に改めてラズパイの特徴、ラズパイのセットアップ、電子工作を始めるためのステップをまとめていきたいと思います。

第1回の今回は、ラズパイ4の特徴、必要な部品、使い始める為の手続き、そしてOSを取得する所まで進めました。

次回はラズビアンOSを使い始め、ラズパイに慣れていきます。また電子工作する為の機器との接続なども紹介していきます。お楽しみに!

次の記事はこちら
第2回:ラズパイ4をセットアップ!

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ヨシケン(吉田 顕一)

普通の会社に勤めるサラリーマンですが、モノ作りが好きな週末メイカーで、電子書籍MESHBOOKを出したり、ブログを書いたりしています!

http://blog.ktrips.net