月刊I/O 2022年5月号『Raspberry Piで作る電子工作』に記事を掲載して頂きました!

Raspberry Pi OSのインストール&初期設定までの手順!【公式Raspberry Pi Imager】

普段Arduinoを使った電子工作を楽しんでいます。
そして最近の半導体価格高騰により入手がなかなか困難な状況にあるRaspberry Pi 4 Model Bをなんとか購入する事ができ、これから電子工作用途で使って楽しんでいこうと考えています。
初Raspberry Pi(ラズパイ)ということもあり、初期設定等のハードルはArduinoに比べると少し高いように感じました。

Raspberry Piは、ArduinoやESP-32のようなマイコン(マイクロコンピュータ)とは違いOSが搭載されたシングルボードコンピュータの部類に分類できます。
そのためRaspberry Piを使うには、まずOSを用意しないと動かすことが出来ません
Raspberry PiのストレージとなるmicroSDカードにあらかじめOSをインストールしておく必要があるということです。
私のように初めてRaspberry Piを使うという方からしたら、少しハードルが高いように感じます。

そしてRaspberry PiはOSをインストールしたmicroSDカードを入れ替えることにより、公式のRaspberry Pi OS(旧Raspbian)だけでなくUbuntuなど対応した他のOSで動かすことも出来る魅力もあります。

Raspberry Piを使う上で基本となるOSのインストールは、ラズパイ購入当初に32ビット版や64ビット版、Lite版、他のOSなど何度も行いました。
サードパーティー製のソフトを使いOSが入った(インストールした)SDカードを作成することも出来るようですが、基本的にRaspberry Pi財団が公式で用意している『Raspberry Pi Imager』というSDカード作成ツールを使えば簡単にOSのインストールを行うことが出来ます。
また最新版のOSを自動でダウンロードしてくれるのも便利だと思います。

本記事ではRaspberry Pi Imagerを使ったOSのインストール方法をメインに、初期設定等行うのに最低限必要となるキーボードやマウス、ディスプレイといった周辺機器も少し見ていきたいと思います。

Raspberry Piを導入するにあたりラズパイ初心者の私が躓いた項目であり、これからRaspberry Piを始めてみようという方の参考になればと思います。

【公式Raspberry Pi Imager】Raspberry Pi OSのインストール&初期設定手順!

初めてのラズパイとなるRaspberry Pi 4 Model Bを購入し1ヶ月ほど遊んで楽しんでいますが、この期間で一番やったのがOSのインストールだと思います。

Raspberry Piは公式のRaspberry Pi OS以外にも多くの対応しているOSを動かすことが出来ます。
OSを書き込んだmicroSDカードを複数枚用意すれば、いろんなOSで動かして試すことが出来る・・・これはRaspberry Piの魅力の一つだと思います。

Raspberry Piの起動にはOSを書き込んだ(インストールした)microSDカードが必要となってきます。
Raspberry Piはシングルボードコンピュータの部類に分類でき、当然OSを用意してあげないと動かすことが出来ません。

普段Arduinoなどマイコンボードを使った電子工作を楽しんでいますが、このあたりがマイコンとは違い初めてだと少し戸惑う部分だと思います。
OSのインストール方法さえ分かれば先述のように様々なOSで動かし試すことが出来る非常に魅力的なデバイスとなります。

Raspberry PiのOS起動の仕組み

まず簡単にRaspberry PiのOS起動の仕組みについてです。
PCではハードディスクやSSDといったストレージにOSがインストールされていて、電源を入れるとそのOSが読み込まれ起動します。

Raspberry Piの場合、起動にはmicroSDカードが使われます。
そしてmicroSDカードがストレージの役割をしているので、Raspberry Piの起動にはあらかじめOSを書き込んだmicroSDカードを用意しておく必要があります。

Raspberry Pi単体ではmicroSDカードにOSをインストールすることが出来ないので、PCを使いOSをインストールしたmicroSDカードを作成するという準備作業が必要となってきます。

【Raspberry Pi】OSのインストールから初期設定までの流れ
  • PCを使いmicroSDカードにOSをインストール
  • 周辺機器の接続
  • Raspberry Piの起動
  • 各種初期設定

これがRaspberry Piの初回起動までの流れとなります。

Raspberry Pi OSについて

Raspberry Piは、OSをインストールしたmicroSDカードを入れ替えて起動することにより様々なOSを使い分けて使うことが出来ます。
これはRaspberry Piの魅力の一つなのですが、私のように初めてRaspberry Piを使うという方はまずRaspberry Pi公式OSとなるRaspberry Pi OSを使うのが最適だと思います。
ファイルの管理やアプリの起動などWindowsに似たUIなので初めてでも直感的に操作でき使いやすいと思います。

またGPIO端子(入出力端子)にセンサーやデバイスを接続して制御するといった用途で使えるのはRaspberry Piの特徴でもありますが、このような電子工作用途でもRaspberry Pi OSを使って動作させることが出来ます。

はじめてRaspberry Piを使うのであれば、Raspberry Pi OSを選択するのがいいと思います。
また複数枚のmicroSDカードを用意すれば、他のいろんなOS環境を試すことが可能なのもRaspberry Piならではですね!

Raspberry Piに必要な環境&周辺機器

Raspberry Piを使うには、ラズパイ本体以外にPCやWi-Fi環境、そして周辺機器が必要となってきます。
これら詳しくは後述しますが、簡単にまとめておきます。

WindowsやMacなどPC(パソコン)やWi-Fi環境が必要

Raspberry Piの起動ディスク(OSが入ったmicroSDカード)を作成する際にWi-Fiに接続されたPC環境が必要となります。

周辺機器

Raspberry Piを使うにはディスプレイなどその他周辺機器も必要となってきます。
一度初期設定を済ませれば他のPC環境からVNCでリモート操作することも可能ですが、基本的にキーボードやマウスも必要となってきます。

周辺機器詳細
PCmicroSDカードにOSを書き込むのに必要
microSDカードRaspberry Piの起動用ディスクになります(8GB以上)
ディスプレイHDMI入力できるディスプレイ(テレビでも可能)
HDMIケーブルRaspberry Piとディスプレイを接続するケーブル
(Raspberry Pi 4側はmicroHDMI端子となっています)
マウスUSB接続ができるマウス
キーボードUSB接続が出来るキーボード
ACアダプターRaspberry Pi 4 Model Bでは5V 3A以上が推奨されています

Raspberry Pi Imagerとは?

Raspberry PiのOSや周辺機器について雰囲気伝わったかと思います。

そしてRaspberry Piを使うには、まずOSが入ったmicroSDカードをPCを使って作成しておく必要があるということは先程説明した通りです。
サードパーティー製のSDカード作成ツールなどもあるようですが、本記事ではRaspberry Pi財団が公式で用意している『Raspberry Pi Imager』を使ってラズパイの起動ディスクを作っていきたいと思います。

Raspberry Pi ImagerはPC(Windows/Mac/Ubuntuに対応)ソフトとなり、Raspberry Piの起動に必要なOSが入ったディスクを作成するためのツールとなります。
公式のRaspberry Pi OS以外にも様々なOSのインストールを行うことが出来ます。

Raspberry Piの起動ディスク(OSがインストールされたmicroSDカード)を作成する手順はこのような流れになります。

Raspberry Pi 起動ディスクの作成手順(OSのインストール)
  1. Raspberry Pi ImagerをPCにインストール
  2. Raspberry Pi Imagerを使いmicroSDカードにOSをインストール
  3. OSをインストールしたmicroSDカードでRaspberry Piを起動し初期設定を行う

【手順①】Raspberry Pi Imagerのインストール

PCにRaspberry Pi Imagerのインストールを行います。
Raspberry Pi Imagerは、こちらのラズベリーパイ公式ページからPCにダウンロードします。

参考 Raspberry Pi OSRaspberry Pi

Raspberry Pi Imagerは、Windows/Mac/Ubuntuに対応しています。
お使いのPC環境に合ったものをインストールして下さい。
こちらではMac版で進めていきます。

インストール自体は普段Macでソフトをインストールする手順と全く同じです。
ダウンロードした「imager.dmg」ファイルをダブルクリックし解凍します。
Raspberry Pi Imagerアイコンをアプリケーションフォルダに移動(ドラッグ&ドロップ)して完了です。
通常のインストールと手順は同じですね。

【手順②】Raspberry Pi Imagerを使いmicroSDカードにOSをインストール

Raspberry Pi Imagerのインストールが完了しました。
それではRaspberry Piの起動ディスクの作成を行っていきます。
こちらではRaspberry Pi公式のRaspberry Pi OSのインストールを例に行ってきます。

PCにmicroSDカードを挿入し、Raspberry Pi Imagerを起動します。
こちらがRaspberry Pi Imagerのメイン画面です。

MEMO
microSDカードの容量は8GB以上必要です。(推奨16GB以上)

OSの選択

まずmicroSDカードにインストールするOSの選択です。
[OSを選ぶ]をクリックし目的のOSを選択します。
こちらではRaspberry Pi OSをインストールしていきます。

ここからOSを選択していくわけですが、結構たくさんあるので初めてだと迷いますよね!
インストール可能なOSは大きく「ラズベリーパイ財団公式のOS」と「その他OS」に分けられます。

初めての場合、標準パッケージとなる一番上にある「Raspberry Pi OS(32-bit)」を選択しておけばいいかと思います。

また、Raspberry Pi OSの他のモデルを選択する事も出来ます。
[Raspberry Pi OS(other)]を選択すると、Lite版やFull版、64-bit版なども選択できます。

これらも簡単に見ておきます。

Lite版はサーバー利用などを目的としたデスクトップ環境(GUI)がインストールされない最小構成となります。
また多くのソフトが入って容量が大きなFull版、以前のバージョンにあたるLegacy版など複数選択できます。(2022年5月現在)

OS名称内容特徴
表記なし標準版デスクトップ環境と標準的なアプリがセットになった基本モデル
Lite簡易版デスクトップ環境とアプリが入っていないモデル(サーバー用途など)
Fullフル版デスクトップ環境と多くのアプリがセットになったモデル

そして、Raspberry Pi OSは64bit版が正式にリリースされました。
64bit版のOSは対応ボードが「Raspberry Pi Zero 2」「Raspberry Pi 3」「Raspberry Pi 4」となっています。

Raspberry Pi OS対応Raspberry Piボード
32bit版Raspberry Pi 1
Raspberry Pi 2
Raspberry Pi Zero
64bit版Raspberry Pi Zero 2
Raspberry Pi 3(Model A+/B/B+)
Raspberry Pi 4 Model B
Raspberry Pi 400

今回Raspberry Pi 4 Model Bを使っています。
64-bit版のRaspberry Pi OSが使えるので、今回こちらを選択しました。

ちなみに、その他OSとして例えば[Other general-purpose OS]を選択すると

Ubuntuなどラズパイ公式以外の他のOSを選択することも出来ます。

その他OSも多数あるので見てみるのも面白いかと思います。

ストレージの選択

OSの選択が出来たら、次にそれを書き込むストレージの選択です。
[ストレージ]をクリックすると、PCに接続されているハードディスクやSSDなど全てのストレージが表示されます。
書き込み先はmicroSDカードなのでそれを選択します。

注意
書き込み先のmicroSDカードは、OS書き込みのために消去されます。

書き込むOSと書き込み先のストレージが問題なければ、[書き込む]をクリックしOSをインストールします。

また画面右下の[設定]ボタンをクリックし、[ホスト名][SSHの有効化][ユーザー名とパスワード][Wi-Fi設定]などをあらかじめ設定しておくことも可能ですが、これはRaspberry Piの起動後にも設定することが出来るのでこちらでは割愛します。

OSの書き込みには、選択したOSの種類や使用されているmicroSDカードの書き込みスピードなどにもよりますが約10~20分程度の時間がかかります。

無事にmicroSDカードにOSの書き込みが完了しました!

周辺機器の接続

OSが書き込まれたmicroSDカードが出来たら、あとはこれをRaspberry PiのSDカードスロットに挿入し電源を投入するとOSが読み込まれRaspberry Piを使うことが出来ます。(初回起動時は初期設定も必要です)

そしてRaspberry Piを使うには、ディスプレイやキーボード/マウスなどその他周辺機器と接続する必要があります。
既に周辺機器が用意できていて接続も問題ない方は次の項目に進んで下さい。

①Raspberry Pi本体にmicroSDカードをセット

先程OSを書き込んだmicroSDカードをRaspberry Pi本体にセットします。
microSDカードの向きは裏から見るとこの向きとなります。
少しボードからはみ出る感じですが、これで問題ありません。

②ディスプレイと接続

ディスプレイとの接続端子はRaspberry Pi 4ではmicroHDMI端子となっています。
HDMI1とHDMI2の2つの端子がありデュアルディスプレイ環境で使うことも出来ます。
通常ディスプレイとの接続は1台だけだと思いますが、その場合HDMI1に接続します。

MEMO
私の環境では問題ありませんでしたが、HDMI2端子のみにディスプレイを接続した場合認識されない事もあるようです!

③キーボード/マウスの接続

次にキーボードとマウスの接続です。
手元にUSBタイプのものがあればそのまま挿し込んで使うことが出来ます。

私はRaspberry Pi用にロジクールのキーボードとマウスのセットを購入しました。
安価なセットになりますが、無線タイプなので有線タイプのようにケーブルが邪魔にならず、USBドングル1つでキーボードとマウスの両方が使えます。

Raspberry Pi側のUSB端子を1本しか占領しないのもいいです!
Raspberry Pi用途で使われている方多いみたいですね。

周辺機器の接続は以上です。
Raspberry Piを使うには、ディスプレイやキーボード・マウスが必要となります。
新たにこれら周辺機器を用意する必要があるのもRaspberry Piを始めるのに少し敷居が高いポイントですね。

④電源ケーブルの接続

最後に電源の投入です。
Raspberry Piのボードにもよりますが、今回使っているRaspberry Pi 4 Model Bでは電源端子がType-Cとなっています。
そしてRaspberry Piのボードには電源スイッチがありません。
電源端子を接続し通電するとRaspberry Piを起動する事が出来ます。

VNCで他のPC環境からRaspberry Piを操作することも可能

Raspberry Piはこれから行う初期設定後、VNCの設定を行えば他のPC環境からWi-Fi経由で操作する事も出来ます。
Raspberry Piには電源ケーブルのみ接続し、操作は他のPCから行うというものです。

Raspberry Piの使用用途にもよりますが、私が使う電子工作用途ではディスプレイやキーボード・マウスは初期設定の時に使いあとはVNCで他のPC環境から(Macで使っています)リモートでRaspberry Piを動かすのでも十分使えています。

Raspberry Piを始めるにあたり本体とは別に周辺機器を新たに揃えるのはなかなか大変です。
ディスプレイはHDMI端子が付いたご自宅のテレビに繋げて、キーボードやマウスは手元で余っているものがあればそれを使い、なければ上記のような安価なタイプのキーボード&マウスセットでも十分使えます。

Raspberry Piの初期設定&VNCの設定を行い、あとは他のPC環境からリモート操作する・・・Raspberry Piはこのような便利な使い方が出来るのもいいですね!(VNCの設定方法は今回は割愛します)

【Raspberry Piを遠隔操作】VNCでリモート接続して他のPC環境から操作する方法!

また、Raspberry Piを簡易デスクトップPCとして使う場合は周辺機器もある程度自分の使いやすい好みのものを揃えるのがよさそうです。

【手順③】OSをインストールしたmicroSDカードでRaspberry Piを起動し初期設定を行う

周辺機器の接続ができたら、Raspberry Piを起動し初期設定を行います。
Raspberry Piには電源スイッチが付いていないので、ACアダプターを挿し込み通電させることにより起動します。
電源が入ると赤色のLEDが点灯します。
また緑色のLEDはディスクへのアクセスランプとなり、microSDカードにアクセスしている時に点滅します。

初回起動時はOSの立ち上げに時間がかかります。
ここから初期設定を行っていきます。

国・言語・タイムゾーンの設定

[Set Country]画面が表示されるので、国と言語を選択します。
[Country]にJapanを選択すると、[Language]にJapanese、[Timezone]にTokyoが自動選択されます。

ユーザー名とパスワードの設定

次に[Create User]画面が表示されます。
ユーザー名とパスワードの設定です。
任意に設定が可能です。
また、パスワードは後からでも変更が可能となっています。

画面設定

続いて[Set Up Screen]画面が表示されます。
画面がフルスクリーンではなく、周辺に黒枠が表示される場合はチェックボックスにチェックを入れます。
画面がピッタリと収まっている場合はチェックを入れる必要はありません。(オーバースキャン設定で後からでも変更が可能です)

初期設定を完了しRaspberry Piを再起動後に設定が有効になるので、チェックボックスにチェックを入れた場合でも設定画面の変化はありません。

Wi-Fi設定

続いて[Select WiFi Network]画面です。
Wi-Fiネットワークの一覧が表示されます。
使用されるネットワークを選択します。

続いてWi-Fiのパスワード(SSID)の入力です。

ソフトウェアのアップデート

最後に[Update Software]画面です。

OSやソフトウェアを最新の状態にアップデートします。
[Skip]で飛ばして後から実行することも可能ですが、[Next]を選択しソフトウェアのアップデートを選択しておくのがいいと思います。
時間はかかりますが初回起動時にまとめてRaspberry Piのソフトウェアを最新の状態に更新しておくのがいいと思います。

Raspberry Piの再起動

[Setup Complete]と表示されたら設定完了です。

[Restart]をクリックしRaspberry Piを再起動させます。
再起動後、これまでの設定内容が反映されています。
この時点で日本語入力も出来るようになっているので、Text Editorやブラウザを立ち上げて試してみて下さい。
お疲れさまでした!

ソフトウェアのアップデートでエラーが出た場合

ソフトウェアのアップデートでこのようなエラー画面が出る場合がこれまで何度かありました。

エラー原因はいろいろとあるかもしれませんが、私の環境で確認できたのはアップデート中にWi-Fi環境が不安定になった事が原因でした。
上手くアップデートを完了出来ずに終了した場合、日本語入力が出来ない場合があります。(画面右上のキーボードマークが表示されません)

そのような場合、再度初期設定をやり直すと上手くいきました。
[ターミナル]を開き、「sudo piwiz」と入力しエンターキーを押すと初期設定画面が開きます。
先程と同じ手順で再度設定を行います。

ユーザー名とパスワードの設定以外は、これまでの内容が自動入力されるので先程エラーが起こったアップデートの項目まで一気に行けると思います。

再度ソフトウェア・アップデートの項目を試し、[Setup Complete]と表示されたら設定完了です。
再起動させれば設定内容が反映され日本語入力も出来るようになっています。

電源の切り方

Raspberry Piには電源ボタンがありません。
シャットダウンする場合、左上の[メニュー(いちごマーク)]から[ログアウト]へと進み[Shutdown]を選択すればRaspberry piをシャットダウンする事が出来ます。

 

また、再起動は[Reboot]になります。

OSが書き込まれたmicroSDカードを消去する

最後に、既にRaspberry Pi用にOSが書き込まれたmicroSDカードの消去方法です。

microSDカード内のファイルを削除するだけでは別用途で使うことが出来ないためRaspberry Pi Imagerを使って消去します。
やり方はOSインストールの時と同じです。

[OSの選択]に[削除]を選択し、[デバイス]は同様にmicroSDカードを選択するだけです。

FAT32形式でフォーマットされるので、スマホやデジカメなど通常の用途で使えるようになります。

最後に!

初めてRaspberry Piを使う場合、microSDカードへのOSのインストール作業で躓く方結構多いと思うので(私がそうでした)備忘録的にまとめてみました。

今回Raspberry Pi OSをインストールしましたが、Raspberry PiはOSを書き込んだmicroSDカードを入れ替える事により別のOS環境で使う事も簡単に出来るのは非常に便利で魅力的です。
これまでMacの仮想環境でUbuntuを使っていましたが、実機のRaspberry Piでも使うことが出来ます。

Raspberry Pi Imagerを使えばOSの書き込みも簡単に行え、他のOS環境も簡単に試す事が出来るので参考になればと思います。

そしてRaspberry Pi 4 Model Bはそれ以前のRaspberry Piと比べスペックアップにより消費電力が高くなっています。
そのためボードが非常に高温となります。
何かしらの熱対策はしておいた方がようさそうですね!
こちらの記事も参考になればと思います。

Raspberry Pi 4 Model B専用の金属製アーマーケースを買ってみました。静音FAN&アルミ合金ボディーで冷却性能は高そうです!

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