必要なハードウェア

電源アダプターの選定

Raspberry Piの電源供給において、初心者が陥りやすい問題としてPCのUSBポートからの給電があります。USB 2.0は最大500mA、USB 3.0でも900mA程度の出力しか得られません。外付け機器を接続する際は電力不足の原因となるため、5V/2.5A以上の出力が可能な専用アダプターの使用を推奨します。

シリアル通信モジュール

初期設定段階ではSSH接続が確立していないため、シリアルコンソール経由でのアクセスが必要です。USB-TTL変換モジュール（CH340またはCP2102チップ搭載）を準備します。これらは主要なOSに対応しており、安価で入手可能です。

ストレージメディア

マイクロSDカードは8GB以上、Class 10以上の高速カードを選択します。動作確認済みブランド（SanDisk製など）を使用することで、起動不良や書き込みエラーの発生を大幅に削減できます。

ソフトウェアの準備

OSイメージの取得

公式サイトからRaspberry Pi OS（Desktop版推奨）をダウンロードします。デスクトップ環境が必要な場合は「Raspberry Pi OS with desktop」を選択します。

SDカードのフォーマット

SD Card Formatterを使用してマイクロSDカードを初期化します。これにより、ファイルシステムの不整合による書き込みエラーを防止できます。

イメージライター

Win32 Disk ImagerまたはRaspberry Pi Imagerを使用してOSイメージを書き込みます。後者は公式ツールで、OSの直接ダウンロード機能も備えています。

システムの書き込みと基本設定

OSイメージの書き込み手順

SDカードをフォーマットした後、イメージライターでOSイメージを書き込みます。書き込み完了後、bootパーティションの設定ファイルを編集します。

シリアルコンソールの有効化

config.txtに以下を追記してBluetoothのUART占有を無効化します：

dtoverlay=pi3-miniuart-bt

cmdline.txtの内容を以下に置き換えます：

dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 console=serial0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait

ユーザーアカウントの作成

2022年4月以降のリリースではデフォルトユーザーが廃止されたため、bootパーティションにuserconf.txtを作成し、以下の内容を記述します：

pi:$6$/4.VdYgDm7RJ0qM1$FwXCeQgDKkqrOU3RIRuDSKpauAbBvP11msq9X58c8Que2l1Dwq3vdJMgiZlQSbEXGaY5esVHGBNbCxKLVNqZW1

これにより、ユーザー名：pi、パスワード：raspberryでログイン可能になります。

シリアル接続による初回ログイン

配線方法

USB-TTLモジュールとRaspberry Piの接続は以下の通りです：

• TX（送信）→ RX（受信）
• RX（受信）→ TX（送信）
• GND → GND

送信線と受信線をクロス接続することが重要です。

ターミナルソフトの設定

MobaXtermやTera Termなどのターミナルソフトで、該当するCOMポートを選択し、ボーレート115200で接続します。Raspberry Piの起動ログが表示されたら、ユーザー名とパスワードを入力してログインします。

パスワードの変更

デフォルトパスワードを変更するには以下を実行します：

sudo passwd pi

ネットワーク設定

有線接続

イーサネットケーブルを接続するだけでDHCPにより自動的にIPアドレスが割り当てられます。ifconfigコマンドで確認可能です。

無線LAN設定

/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.confに以下を追記します：

country=CN
network={
    ssid="WiFi名"
    psk="パスワード"
}

接続トラブルシューティング

WiFi接続に失敗する場合、sudo raspi-configから「Localisation Options」→「WLAN Country」で日本（JP）を選択します。

SSH接続の確立

静的IPアドレスの設定

/etc/dhcpcd.confに以下を追記してIPアドレスを固定します：

interface wlan0
static ip_address=192.168.1.100/24
static routers=192.168.1.1
static domain_name_servers=192.168.1.1

SSHサービスの有効化

以下のいずれかの方法でSSHを有効化します：

• bootパーティションに「ssh」という名前の空ファイルを作成
• sudo raspi-configの「Interface Options」からSSHを有効化
• sudo systemctl enable ssh && sudo systemctl start sshを実行

SSH接続の確認

ターミナルソフトでSSH接続を設定し、Raspberry PiのIPアドレス、ユーザー名、パスワードを入力して接続を確認します。

パッケージリポジトリの変更

ミラーサーバーの変更理由

デフォルトのリポジトリは海外サーバーであり、日本からは接続速度が遅くなる傾向があります。国内ミラーに変更することでaptコマンドの実行速度が大幅に向上します。

設定ファイルの編集

バックアップを作成後、/etc/apt/sources.listと/etc/apt/sources.list.d/raspi.listを編集します：

# バックアップ作成
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak
sudo cp /etc/apt/sources.list.d/raspi.list /etc/apt/sources.list.d/raspi.list.bak

# 東京理科大学ミラーに変更（例）
sudo sed -i "s|http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/|http://ftp.riken.jp/Linux/raspbian/raspbian/|g" /etc/apt/sources.list

システム更新

sudo apt update
sudo apt upgrade -y

ファイルシステムの拡張

初期状態ではSDカードの全容量が使用されていないため、パーティションを拡張します：

1. sudo raspi-configを実行
2. 「Advanced Options」を選択
3. 「Expand Filesystem」を実行
4. 再起動

再起動後、df -hで容量が拡張されたことを確認します。

エディタ環境の整備

nanoエディタの代わりにvimを使用する場合：

sudo apt install vim -y

/etc/vim/vimrcに設定を追記します：

syntax on
set number
set tabstop=4
set cursorline
set encoding=utf-8

タイムゾーン設定

以下のコマンドでタイムゾーンを日本に設定します：

sudo timedatectl set-timezone Asia/Tokyo

または、sudo dpkg-reconfigure tzdataでインタラクティブに設定します。

Bluetooth機能の復元

シリアル設定で変更したBluetooth関連の設定を元に戻します。/boot/config.txtのdtoverlay=pi3-miniuart-btを削除またはコメントアウトし、enable_uart=1に設定します。

システムバックアップ

設定完了後、Win32 Disk Imagerを使用してSDカードのイメージを作成します：

1. SDカードをPCに接続
2. Win32 Disk Imagerを起動
3. 「Read」ボタンでイメージファイルを作成

作成されたイメージファイルは、復旧時のバックアップとして活用できます。