ラズベリーパイとは?ラズパイの特徴や種類・使い方とIoT開発の活用事例

どうもゆうともです。

皆さん、Raspberry Pi(ラズベリーパイ)はご存知ですか?
学ぶための教材として大学の情報系学部の授業でも採用されていたり、夏休みの自由工作のキットとして利用されたりもしています。

なんとなく聞いた事ある方やこれから大学で学ぶ方などもいると思います。

今回はそんなRaspberry Pi(ラズベリーパイ)について、基礎的な部分と使い方、実際の活用事例などを皆様にご紹介します。

Raspberry Pi(ラズベリーパイ)とは

日本ではラズパイと略されることもあるRaspberry Pi(ラズベリーパイ)は、イギリスのラズベリーパイ財団によって開発されました。
発売は2012年に開始され、当初は約3,500円で登場し、あまりの安さに初日で10万台以上売れるという大ヒットを果たした後に世界累計出荷台数は1,000万台を突破しているという大人気商品です。

そもそもラズベリーパイは、教育用コンピューターとして開発されたため、価格はリーズナブルです。
最新モデル「Raspberry Pi 3 Model B」でもなんと数千円で購入することができるという破格な価格です。

先ほど少しご紹介した通り、夏休みの自由工作のキットとして利用される他、組み込みプログラミングを学ぶための教材として大学の情報系学部の授業でも採用されています。

そう聞くと、「機械好きな人が趣味のお遊びで使うものでしょ?」と思うかもしれませんがこのRaspberry Pi(ラズベリーパイ)は全然違います。
後ほど紹介しますが、サーバー構築など色々と出来る事があります。
ちなみに私はこれからRaspberry Pi(ラズベリーパイ)を使って社内PCのモニタリング環境を作成しようとしている所です。

そんな、初心者から上級者まで様々な用途で活用できる可能性を秘めているのがRaspberry Pi(ラズベリーパイ)なんです!

Raspberry Pi(ラズベリーパイ)を動作させるためには

ラズベリーパイは、1枚の回路基板上にコンピューターとして最低限の機能を持たせ、内蔵ハードディスクなどを搭載しない代わりに、電源やSDカードストレージを装着することによって使用できる「ワンボードマイコン」という代物です。
動作させるためには以下の周辺機器が必要となります。

動作に必要なもの
・HDMIケーブル
・ディスプレイ(HDMI端子搭載)
・microUSBケーブル
・ACアダプタ
・USBハブ
・Wi-Fiアダプタ
・マウス(USBのもの)
・キーボード(USBのもの)
・microSD(4GB以上を推奨)
・また、ラズベリーパイにはOSがインストールされていません。起動の際は、ラズベリーパイ用OS「Raspbian(ラズビアン)」をインストールしたマイクロSDカードを本体に刺す事で起動できます。

安いもので揃えると、私の場合は約2万円ほどでお釣りがきました。もちろんRaspberry Pi(ラズベリーパイ)を含めた金額です。

ワンボードマイコンとは
ワンボードマイコンとは、むき出し状態の一枚(ワン)のプリント基板(ボード)の上に、電子部品と最低限の入出力装置を付けただけの極めて簡素なマイクロコンピュータの事

Raspberry Pi(ラズベリーパイ)の5つの特徴

性能こそ最新スペックのコンピューターに劣るものの、組み込みだけではなくいろいろなものを作れることから、世界中で様々なことに使われています。特に、仕事ではなく趣味でロボットなどを開発している人たちに愛されていましたが、近年IoTが騒がれ始め、Raspberry Piが表立って有名になってきました。

そんな、Raspberry Pi(ラズベリーパイ)には大きな特徴が5つあります。

小型で低コスト

大きさはクレジットカードや名刺サイズくらいという小さなサイズで小型です。また、価格ですが、$20~$35(約2,000~3,500)ほどで低コスト。小型で低コストだからこそ、学生から社会人まで誰でも手が出しやすいので人気になったと言えるでしょう。

GPU搭載

モバイル向けのVideoCore IVというGPUが搭載されています。このGPUは、2014年2月にBroadcomがラズベリーパイ財団への誕生日プレゼントとし、公式にリファレンスガイドが公開されました。GPU搭載のおかげで、グラフィックの分析・処理などが可能になりました。

HDMI出力、USBポート、LANポートを持つ

HDMI出力、USBポート、LANポートを持つため、直接、機器本体(ディスプレイやキーボードなど)と繋ぐことが可能です。
直接、機器本体に繋ぐ事が出来るという事はIoTに向いています。家にある電子機器とも繋ぐことができるという訳です。

組み込みよりサーバー向け

組み込み系で使用することもできますが、インターネットに繋ぐことが出来るため、サーバー向けの開発に向いています。

同じマイコンが乗っているボードのArduinoは組み込み向け

同じマイコンが乗っているボードのArduinoという製品があります。ArduinはOSがのっていないため、OSによる制御を受けずにリアルタイム性を確保できます。そのため、機械の電子回路やモーター制御などの組み込み向けの開発に向いています。

Raspberry Pi(ラズベリーパイ)の種類

Raspberry Pi(ラズベリーパイ)は全部で8種類あります。
※現在は3種類が販売終了しています。

Raspberry Piシリーズ
・Raspberry Pi 1 Model A(販売終了)
・Raspberry Pi 1 Model A+(販売終了)
・Raspberry Pi 1 Model B(販売終了)
・Raspberry Pi 1 Model B+
・Raspberry Pi 2 Model B
・Raspberry Pi 3 Model B
・Compute Module
・Raspberry Pi Zero

Raspberry Pi3でWi-Fi、Bluetoothが搭載可能に!

2016年2月に発売した、Raspberry Pi 3 Model BではWi-Fi、Bluetoothも搭載されました。

Wi-FiとBluetoothが搭載された事により、モバイルや音声にも強くなりました。元々、Raspberry Piを使用した顧客からの強い要望があったのでそれを取り入れた結果です。顧客や世間のニーズに応えるためにも更なる研究開発が続けられているという素晴らしい製品です。

Raspberry Pi(ラズベリーパイ)の使った活用例

モノのインターネット、IoTが普及し始めてきてから一段と注目されるようになったラズベリーパイですが、一体どんなことに使用されているのか皆さん気になりますよね?

ラズベリーパイのみを見てみると、組み込みに見えますが、IoTで使用する場合はサーバーサイドのアプリケーション開発がメインとなります。

そんな、Raspberry Pi(ラズベリーパイ)を使用して出来ることは、大きく分けて3つあります。

・機器本体とインターネットと繋げるIoT

先ほどご紹介した通り、HDMI出力、USBポート、LANポートを持つため、直接機器本体に接続し、ネットワーク環境の構築・仮想サーバーでの数値集計や制御を行うことができます。IoTには欠かせない存在となっています。

特にセンサーで力を発揮して活躍します。

温度センサーで冷蔵庫やエアコンなどの温度を集計して調整したり、加速度センサーで車や機械などの振動や衝撃などを集計して制御を実行したり、感知センサーで監視カメラやインターフォンなどのカメラと連携し、異常を察知したり…。
と様々なモノに連携することが得意です。

・アプリケーション構築

Raspberry Pi(ラズベリーパイ)をウェブアプリケーションサーバとして構築することができます。

HDMI出力、USBポート、LANポートを持つことと、低価格なのでコストダウンが見込めるからです。

従来のサーバーは消費電力が60wほどかかりますがラズパイを使用することで3.5wまで抑えることが出来るため、かなりの電力が抑えられます。

また、UPSのバッテリーで電力を供給することが出来るため、停電時でも2時間以上使用することが可能です。

・機器本体の組み込み

Raspberry Pi(ラズベリーパイ)はLinux OSを乗せられるため、組み込みLinuxとして使用する事ができます。

組み込みLinuxを使用する場合は小型でなおかつ安価なラズパイを使用することが多いです。

 

使用例としては、ロボット・電子機器・医療機器などがあります。

このように汎用性が高く、様々なことに対応できる優秀なコンピューターがRaspberry Pi(ラズベリーパイ)という訳です。
もちろん、最新スペックのコンピューターと比べると性能は劣ります。しかし、コストパフォーマンスと自由度の高さにより、研究開発案件でも多く使用され、人気があります。

他にもRaspberry Pi(ラズベリーパイ)を使用した面白い作品はたくさんあります。

ネットで検索するとたくさん出てきますが、そんなサイトの中でも私が見ていてわかりやすて自分自身がRaspberry Pi(ラズベリーパイ)を使う時に参考にさせて頂いたのが「IT女子のラズベリーパイ入門奮闘記」です。
非常に面白い記事ばかりで参考にしてみてください。

Raspberry Pi(ラズベリーパイ)の購入から使用までの手順

本体自体はAmazonなどのインターネット通販で簡単に購入することができます。

また、初心者用の制作キットや開発セットがあるくらい手軽に入手しやすいです。初期設定までの簡単な流れを記載しておきます。

1.OSインストーラーのダウンロード
2.「SDカードフォーマッター」のダウンロード
3.microSDへの書き込み
4.周辺機器の接続
5.OSのインストール
6.OSの初期設定
7.OSの環境設定

初めて使用する方はRaspberry Pi2 Model Bがおすすめ

8つの種類があるRaspberry Piですが、入門用として使うのであれば「Raspberry Pi2 Model B」がおすすめです。

理由としては、制作キットの種類が一番多いからです。まずは、Raspberry Pi2のModel Bから触れて見て、慣れてから別の種類のRaspberry Piに挑戦する方が動き方や使い方の基礎が身につくからです。

Raspberry Pi(ラズベリーパイ)を今から入門する方へおすすめの教材2選

 

・これ1冊でできる! ラズベリー・パイ 超入門 改訂第3版

プログラミングの基礎から応用編まで解説しております。初心者の方にもわかりやすい様な言葉使いで説明もしっかりしています。
これから始める初心者の方にオススメの1冊です

・ラズベリー・パイで作る 手のひらLinuxパソコン “ゼロ”から学び,プログラミングを楽しもう ラズベリー・パイで作る手のひらLinuxパソコン

こちらも入門書として非常にオススメできる1冊です。こちらはLinuxの知識がない方でも基礎から教えてくれるのでモノづくりの楽しさを学べます。やはり自分で開発するのは最初は大変ですが動いたときの感動はなんとも言えません。

まとめ

現在の世の中はIoTやロボットのニーズがありRaspberry Pi(ラズベリーパイ)の需要は更に増加すると私は思います。
OSが使用できるということでIoTやロボット開発に使用することができ、そのうえ、小型で安価なため試作品開発を行う時にメインで使用できるというのは本当に貴重です。

またVisionMobileによると、2020年までにIoT関連の開発者が450万人に及ぶという予想データが出ています。
企業も先にIoTに関わろうとエンジニアをかき集め始めているという現状もあります。
最新技術だからこそエンジニアも少ないため、Raspberry Piエンジニアの需要は今後も増えていくのではないでしょうか。

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