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デバイスドライバのインストール
Raspberry Pi Cat

デバイスドライバのインストール

このページでは Raspberry Pi Catのデバイスドライバ のインストール方法を説明します。

Raspberry Pi CatのLEDやモータを駆動するためには、 デバイスドライバが必要です。

!!! info 出荷時に付属しているRaspberry Pi OSインストール済みのmicroSDカードを利用する場合は、本ページのインストール手順を飛ばしてそのままサンプルプログラムの実行に進むことができます。

使用機材 {: #requirements}

  • 組み立て済みRaspberry Pi Cat本体
    • 製品マニュアルを読んで組み立て済みの状態を前提としています
    • OSの再インストールを行う場合はRaspberry PiからmicroSDカードを取り外す必要があります
  • USB Type-Bケーブル（Raspberry Pi Catに同梱されています）
  • ノートパソコン等のPC

OSのインストール {: #os-installation}

Raspberry Pi CatのデバイスドライバはUbuntuと**Raspberry Pi OS (旧称Raspbian)**に対応しています。

後ほどRaspberry Pi CatでROS / ROS 2を扱う場合はUbuntu Serverのインストールを推奨します。

=== "Ubuntu Server 18.04" Ubuntu 18.04 LTSのリリースページからUbuntu 18.04 serverのイメージファイル（ubuntu-18.04.5-preinstalled-server-arm64+raspi4.img.xz）をダウンロードします。

ダウンロードしたイメージは[rpi-imager](https://www.raspberrypi.com/software/)等でSDカードに書き込みます。

=== "Ubuntu Server 22.04" Ubuntu 22.04 LTSのリリースページからUbuntu 22.04 serverのイメージファイル（ubuntu-22.04.1-preinstalled-server-arm64+raspi.img.xz）をダウンロードします。

ダウンロードしたイメージは[rpi-imager](https://www.raspberrypi.com/software/)等でSDカードに書き込みます。

=== "Raspberry Pi OS" Raspberry Pi OSの場合は、サイトからイメージをダウンロードせずにrpi-imagerを使用することで、イメージを書き込むことができます。

Raspberry Piへのログイン {: #raspberry-pi-login}

Raspberry Pi Cat制御基板にはUSBシリアル変換機能が搭載されており、USB Type-BケーブルでPCと接続すると、PCにはVCP（Virtual Com Port）デバイスとして認識されます。

必要に応じてPC用のドライバをFTDI社のサイトより入手し、インストールしてください。

WindowsではTera Term、Linuxではscreenなどのソフトウェアを使うことでRaspberry Pi Cat制御基板経由でRaspberry Piにログインすることができます。

=== "Ubuntu" 1. まず、USB Type-BケーブルをRaspberry Pi Cat制御基板に接続します。まだRaspberry Pi Cat本体の電源は入れません。
$ ls /dev/ttyUSB*と実行し、Raspberry Pi Cat制御基板が認識されていることを確認します。このときのデバイスファイル名を控えておきます。 1. screenでデバイスファイルにアクセスします。上記の手順で確認したデバイスファイル名が/dev/ttyUSB0だった場合は、$ screen /dev/ttyUSB0 115200などのように実行します。 1. ここで、Raspberry Pi Cat操作基板にある電源スイッチを操作し、Raspberry Pi Cat本体の電源をオンにします。電源をオンにすると電源LEDが点灯します。 {: style="width:50%"} 1. 電源をオンにしてしばらく待つとログイン画面が表示されます。何も表示されない場合はEnterキーを押すと表示されます。 1. ユーザ名: pi パスワード: raspberry でログインします。パスワード入力中は画面に文字が出てきませんのでタイプミスのないように入力します。無事にログインできていると以下のような表示になります。 ``` Linux raspberrypi 5.15.32-v8+ #1538 SMP PREEMPT Thu Mar 31 19:40:39 BST 2022 aarch64

The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;

中略

pi@raspberrypi: ~$
```

=== "Windows" 1. まず、USB Type-BケーブルをRaspberry Pi Cat制御基板に接続します。まだRaspberry Pi Cat本体の電源は入れません。
Windowsのデバイスマネージャを起動してRaspberry Pi Cat制御基板が認識されていることを確認します。以下のようにUSB Serial Portとして認識されます。このときのCOMポートの番号を控えておきます。今回の例ではCOM3です。 1. Tera Termを起動し、デバイスマネージャで確認したCOMポートを指定して接続します。 1. 「設定」 - 「シリアルポート」を開きシリアルポートの設定を行います。 1. 以下のようにCOMポートを先ほど確認した番号に、ボーレートを115200に設定します。 1. ここで、Raspberry Pi Cat操作基板にある電源スイッチを操作し、Raspberry Pi Cat本体の電源をオンにします。電源をオンにすると電源LEDが点灯します。 {: style="width:50%"} 1. 電源をオンにしてしばらく待つと以下のようにログイン画面が表示されます。何も表示されない場合はEnterキーを押すと表示されます。 1. ユーザ名: pi パスワード: raspberry でログインします。パスワード入力中は画面に文字が出てきませんのでタイプミスのないように入力します。無事にログインできていると以下のような表示になります。

ネットワークへの接続 {: #network-setup}

Wi-Fiへの接続方法を説明します。

=== "Ubuntu Server"

[https://ubuntu.com/server/docs/network-configuration](https://ubuntu.com/server/docs/network-configuration)
に詳細な説明が書かれています。  
IPアドレスの固定については[Ubuntu ServerでWi-Fiに接続し、IPアドレスを固定する](#wifi-static-ip)を参照してください。

1. `$ sudo vim /etc/netplan/99_config.yaml`で設定ファイルを新規作成し、下記のように記述します。
この例では、SSID：`raspimouse` パスワード：`rt-net`のネットワークに接続する場合について紹介します。
```yaml
network:
    ethernets:
        eth0:
            dhcp4: true
            optional: true
    wifis:
        wlan0:
            access-points:
                raspimouse:  #ここにSSIDを書く
                    password: rt-net #ここにパスワードを書く
            dhcp4: true
    version: 2
```
1. `$ sudo netplan apply`を実行します
1. `$ ip addr`を実行し、Wi-Fiに接続してIPアドレスを取得できているか確認します

=== "Raspberry Pi OS" 1. raspi-configで設定します sh $ WIFI_SSID="" # ここでSSIDを設定 $ WIFI_PASS="" # ここでパスワードを設定 $ sudo raspi-config nonint do_wifi_ssid_passphrase $WIFI_SSID $WIFI_PASS && echo "Wi-FI ON" Wi-Fi ONとメッセージが返ってきたらWi-Fiへの接続設定完了です 1. $ ip addrを実行し、Wi-Fiに接続してIPアドレスを取得できているか確認します

ソースファイルのダウンロードとインストール {: #driver-installation}

Raspberry Pi Catのデバイスドライバのソースファイルは GitHub に公開されています。

!!! Warning Ubuntu PCとssh接続された状態において、Raspberry Pi内で
git clone、sudo apt installコマンドを正常に実行するためには、それぞれ正しい時刻に設定しておく必要があります。

=== "Ubuntu Server" 1. パルスカウンタの動作を安定させるためI2Cのボーレートを変更します 1. /boot/firmware/config.txtを編集し、dtparam=i2c_baudrate=62500を追記します 1. Raspberry Pi を再起動します 1. $ printf "%d\n" 0x$(xxd -ps /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/of_node/clock-frequency)を実行し、62500と表示されたら設定完了です。 1. 次のコマンドを実行し、デバイスドライバをインストールします sh $ git clone https://github.com/rt-net/RaspberryPiMouse.git $HOME/RaspberryPiMouse $ cd $HOME/RaspberryPiMouse/utils $ sudo apt install linux-headers-$(uname -r) build-essential $ ./build_install.bash 1. コマンド実行後にブザーが鳴ればインストール完了です

=== "Raspberry Pi OS" 1. パルスカウンタの動作を安定させるためI2Cのボーレートを変更します 1. /boot/config.txtを編集し、dtparam=i2c_baudrate=62500を追記します 1. Raspberry Pi を再起動します 1. $ printf "%d\n" 0x$(xxd -ps /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/of_node/clock-frequency)を実行し、62500と表示されたら設定完了です。 1. 次のコマンドを実行し、raspi-configからSSH, SPI, I2C, Serial Portの機能を有効化します sh $ sudo raspi-config nonint do_ssh 0 $ sudo raspi-config nonint do_spi 0 $ sudo raspi-config nonint do_i2c 0 $ sudo raspi-config nonint do_serial 0 1. 次のコマンドを実行し、デバイスドライバをインストールします sh $ git clone https://github.com/rt-net/RaspberryPiMouse.git $ cd RaspberryPiMouse/utils $ sudo apt install raspberrypi-kernel-headers build-essential $ ./build_install.bash 1. コマンド実行後にブザーが鳴ればインストール完了です。

デバイスドライバの自動インストール

デバイスドライバは起動たびにインストールする必要があります。

そのため、rt-net/raspicat_setup_scriptsを使用して、起動たびにデバイスドライバをインストールするためのサービスを登録します。

$ git clone https://github.com/rt-net/raspicat_setup_scripts.git $HOME/raspicat_setup_scripts
$ cd $HOME/raspicat_setup_scripts
$ make install

その他 {: #misc}

Ubuntu ServerでWi-Fiに接続し、IPアドレスを固定する {: #wifi-static-ip}

https://ubuntu.com/server/docs/network-configuration に詳細な説明が書かれています。

!!! info IPアドレスを固定するとネットワークに影響が出る場合があります。会社等で利用する場合はネットワーク管理者にお問い合わせください。

  1. $ sudo vim /etc/netplan/99_config.yamlで設定ファイルを新規作成し、下記のようにdhcp4: falseとしてIPアドレスを記述します。
    この例では、IPアドレスを192.168.11.89に固定します。この設定値は環境によって変わりますのでご注意ください。
network:
    ethernets:
        eth0:
            dhcp4: true
            optional: true
    wifis:
        wlan0:
            access-points:
                ここにSSIDを書く:
                    password: ここにパスワードを書く
            dhcp4: false
            addresses: [192.168.11.89/24]
            gateway4: 192.168.11.1
            nameservers:
                addresses: [8.8.8.8, 192.168.11.1]
    version: 2
  1. $ sudo netplan applyを実行します
  2. $ ip addrでWi-Fiに接続できているか確認します

有線LANを使用し、PCのネットワークを利用する {: #pc-lan}

Raspberry PiとUbuntu PC間で有線LAN接続を行い、PCのネットワークを利用する手順について説明します。

!!! Warning Ubuntu PCはWi-Fiに接続している必要があります。

  1. PC側でEthernetの接続プロファイルを作成します
    PROFILE-NAMEは任意の名前、NIC-NAMEはip addrコマンド等で調べたEthernetのインターフェイス名です。
$ sudo apt install net-tools
$ nmcli connection add type ethernet con-name PROFILE-NAME ifname NIC-NAME ipv4.method shared
  1. プロファイルを作成後、プロファイルの適用を行います
    PROFILE-NAMEには、作成したプロファイル名を入れます。
$ nmcli con up PROFILE-NAME ifname NIC-NAME
  1. $ ip addrで有線LAN接続ができているか確認します
  2. Raspberry Piにssh接続
    Raspberry PiのIPアドレスを調べるためにarp-scanコマンドを使用します。
$ sudo apt install arp-scan
$ sudo arp-scan -l -I NIC-NAME

Raspberry PiのIPアドレスが出てきたら、そのIPを使用しssh接続を行います。
Raspberry-Pi-IPには、調べたIPアドレスを入れます。

$ ssh ubuntu@Raspberry-Pi-IP
  1. ssh接続ができたら、Raspberry PiがPCのネットワークを利用できているか確認します
$ ping '8.8.8.8'

!!! info 実行後の正常な出力結果は以下のとおりです。
$ ping '8.8.8.8' PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 ttl=110 time=91.2 ms 64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=2 ttl=110 time=38.5 ms （以下省略）

!!! Warning Ubuntu PCがWi-Fiに接続されている状態で、下記のように結果が何も返ってこない場合は
Ubuntu PCを一度シャットダウンして立ち上げ直すと、上記のように正常に動作することがあります。
（rebootコマンドによる再起動では、正常に動作しない可能性がある） $ ping '8.8.8.8' PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) 56(84) bytes of data.