ラズベリーパイ4で始める電子工作入門！【第3回】

ラズベリーパイ4をヘッドレスで使いこなす！

※この記事は2020年1月23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。

第1回：新しい「ラズベリーパイ4」を使い始める！
第2回：ラズベリーパイ4をセットアップ！

こんにちは、ヨシケンです！
最新でハイパフォーマンスのラズベリーパイ4 Model B（ラズベリーパイ4）を使って、改めてラズベリーパイのセットアップから電子工作の基本までをおさらいしています。

第2回では手軽なNOOBSを使って、画面でのRaspbian OS Busterをインストールしました。今回は、今後よく使っていく画面無し（ヘッドレス）のリモート接続でのセットアップをしてみます。どこでもラズベリーパイが使えるようになりますし、ラズベリーパイの基本コマンドを学ぶことができますよ。

1. Raspbian Busterをラズベリーパイ4に直接インストール

前回はSDカードにNOOBSを入れ、そこからHDMI経由の画面を見ながら、ラズベリーパイのセットアップをおこないました。このやり方が一番直感的でラズベリーパイをパソコン的に使えるので簡単なのですが、今後ラズベリーパイの小ささを活かして、どこでもプログラミングしたり、動く電子工作などをおこなうときに、リモートで別のパソコンやiPadなどから操作する方法を知っておくと便利です。まったく画面無し（ヘッドレス）でおこなう方法も後ほど記述します。

そのために、Raspbian OSを直接インストールする方法を習得しておきましょう。これには前回使ったSDカードと別のものを用意して、再度OSをインストールしてみます。もしNOOBSでインストールしたものをそのまま使う場合は、[3.コマンドツールからのラズベリーパイ環境設定]に移っても大丈夫ですよ。

それでは前回同様、ラズベリーパイ公式ページのDownloads画面に行きます。そこでNOOBSでなく、右側のRaspbianの方を選びます。
https://www.raspberrypi.org/downloads/
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このRaspbianの方は、いわゆるOSのイメージファイルをダウンロードできるようになっています。ここには3つのパッケージがあって、NOOBSでもインストールしたフルOS（以下画面中の左上）、デスクトップ（右上）、そしてデスクトップなどがないLite（左下）が並んでいます。容量は、フルOSで2.5GBほど、Liteだと430MBほどになっています。SDカードも最低限で、画面も全く使わない場合は、Liteを使うと軽量なラズベリーパイをつくることができます。
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ここではフルOSのZIPを選んで、パソコンなどにダウンロードします。
その後、Unzipなどで解凍して、イメージファイル（.img）の状態にします。
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このイメージファイルをSDカードに焼き付けていきます。パソコンなどにSDカードを差し込みます。ここではNOOBSで使ったのとは別の32GBのマイクロSDを使っています。（以前使ったものをそのまま使用すると、上書かれてしまうので、注意！）
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1.1. Macでの方法：

Macを使った場合は、コンソールを開いて、以下の一連のコマンド（水色部分）を使います。
まずdiskutilでSDカードがどこに認識されているかを確認します。ここでは32GBの/dev/disk2という部分がSDカードを認識しているディスクです（黄色部分）。

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このdisk2を一度アンマウントしておきます。これをおこなうと画面上からディスクが見えなくなります。
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それではddコマンドを使って、SDカードにOSイメージを書き込みます。この時、of=で指定するディスクを間違えないでください。Mac上のディスクを選んでしまうと、すべてが上書かれてしまいます。
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フルOSですと、数分くらい時間がかかることもありますが、最後に、黄色で示したtransferredのメッセージが出て、画面にbootディレクトリが表示されれば、書き込みは完了です。

[bootが見えたらイメージの書き込みが完了]

1.2. Windowsでのやり方：

Windowsでは、Win32 Disk Imagerなどの書き込みツールをダウンロードして使います。
こちらのリンクからツールのzipファイルを取得して、解凍し、Windows上でダブルクリックして起動します。
https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/
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Disk Imagerを立ち上げると以下のような画面が出てきます。Image Fileの部分に、先ほどのイメージファイルを指定します。DeviceにSDカードのディスクを指定して、下の”Write”を押して書き込みます。
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これで、SDカードにRaspbian OS Busterを直接インストールできたと思います。

2. ラズベリーパイをヘッドレス（画面無し）でセットアップする方法

SDカードにOSが入りましたが、ラズベリーパイのセットアップを始める際、HDMI接続のディスプレイが無くても、完全にヘッドレス（画面無しで）おこなう方法があります。
それにはRaspbianのイメージファイルの書き込みまでをおこなった後、パソコンからSDカードのbootディスク内に移動します。コンソールやエクスプローラーを使って、bootディスク直下に、ssh という名前の拡張子無しのファイルをつくります。中には何の記述も必要ありません。このsshファイルを置いておくと、最初にこのディスクをラズベリーパイで読み込んだ時に、セキュア接続のsshがenable状態になり（OSのデフォルトではsshがdisableになっている）、画面でのセットアップ無しでも、いきなりリモート接続できるようになります。
また無線Wi-Fiも画面を使わずに、wpa_supplicant.conf というファイルをboot直下に置くことにより、最初から読み込ませることができます。

[ssh と wpa_supplicant.conf をboot直下に配置]

このwpa_supplicant.confの中には、以下のようなwifi接続の為の情報を書き込んでおく必要があります。ご自分の無線ネットワークの情報を適宜記述して、保存して下さい。

[wpa_supplicant.confファイルの中のサンプル記述]
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ssh と wpa_supplicant.conf を置いたSDカードを、ラズベリーパイに差し込みます。ラズベリーパイにはHDMI画面もキーボードなども接続せずに電源を入れます（ここではMacから給電しているだけです）。
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使用するパソコンは、先ほどwpa_supplicant.confに記述したWifi環境と同じネットワークに入っているものとします。

ここでパソコンからコンソールを立ち上げます。コンソール上で、ssh（セキュア接続）を行う為に、ssh pi@（ラズベリーパイの接続名）を打ちます。ラズベリーパイデフォルトのユーザがpiで、接続名は、raspberrypi.local になります。黄色の部分でパスワードを聞かれますので、こちらもデフォルトの raspberry を入力します。
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そうすると、HDMIにつなぐ画面など無しで、ラズベリーパイにつなぐことができます。
ラズベリーパイ上でlsなど打つと、Home直下のフォルダを見ることができます。