Raspberry PiMathematica
Raspberry Pi のインストールと設定方法を示します．
目次
Raspberry Pi とは
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| Raspberry Pi の本体．アクリルケースに入れています． |
Raspberry Pi は，手のひらに乗る小型(85.60[mm] × 53.98 [mm])のシングルボードコンピューターです．CPU は 700 MHz のARM プロセッサーで，512 MB の RAM が搭載されています．それでもって，Linux が動きます．また，様々な IO が用意されており，かなり遊べそうです．5000円以下で購入できるので，コンピューターをいじり回すのにはもってこいです．
私の当初のもくろみは，これを Mathematica のサーバーに仕立てることです．Raspberry Pi は，Mathematica のフリーバージョンを動かすことができます．5000円に満たない投資で，Mthematica が手に入ります．
Raspberry Pi の設定
ここでは，Raspberry Pi を使うための初期の設定について説明します．ディスプレイやキーボードは不要ですが，DHCP サーバーが動いているネットワーク環境が必要になります．
OS のインストール
インストールする OS は，debian をベースとした Raspbian をインストールします．私がインストールした手順は以下の通りです．インストールに用いた PC の OS は，Linux (Ubuntu) です．
- 公式サイトから OS のイメージファイルをダウンロードします．Raspbian をダウンロードします．かなりの時間が必要です．私がダウンロードしたファイル名は，「2014-01-07-wheezy-raspbian.zip 」でした．
- ダウンロードしたファイルを解凍します．結構，時間がかかります．すると，OS のイメージファイル「2014-01-07-wheezy-raspbian.img」ができあがります．
$ unzip 2014-01-07-wheezy-raspbian.zip
- PC に SD カードを差し込み，コマンド「df」で デバイス を確認します．
$ df Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on /dev/sda1 114358888 73485860 35063876 68% / udev 499916 4 499912 1% /dev tmpfs 101448 864 100584 1% /run none 5120 0 5120 0% /run/lock none 507224 156 507068 1% /run/shm /dev/sdb1 7774208 32 7774176 1% /media/1FC3-4E02これから，SDカードは，「/dev/sdb」ということが分かります． - この OS のイメージを，コマンド「dd」を使い SD カードに書き込みます．これも結構な時間が掛かりますので，気長に待ちます．
$ sudo dd if=2014-01-07-wheezy-raspbian.img of=/dev/sdb bs=4M
「of=/dev/sdb1」は間違いで，正しくは最後の 1 を取り除いた「of=/dev/sdb」です．また，「bs=4M」は一度に読み書きするバイト数です． - 書き込みが完了したら，SD カードをアンマウントします，
$ sudo umount /dev/sdb1
以上で，SD カードへの OS のインストールは完了です．
起動と初期設定
- Raspberry Pi の本体に SD カードを差し込み，イーサーネットに接続します．そして，電源を接続します．すると，Raspberry Pi が起動し，ネットワークと接続されます．問題なく起動すると，「ACT」や「PWR」，「FDX」，「LNK」，「100」の LED が点灯/点滅 します．ただし，DHCP により IP アドレスが自動的に割り振られる必要があります．
- ルーターの設定などから，Raspbery Pi の IP アドレスを調べます．
- ssh で，Raspberry Pi にログインします．
$ ssh pi@192.168.11.10
途中，パスワードの問い合わせがありますので，パスワード「raspberry」を入力します． - すると，メッセージ「NOTICE: the software on this Raspberry Pi has not been fully configured. Please run 'sudo raspi-config'」が現れますので，以下のコマンドを入力します．
$sudo raspi-config
- 先のコマンド「raspi-config」により，以下の設定メニューが現れます
lqqqqqqqqqu Raspberry Pi Software Configuration Tool (raspi-config) tqqqqqqqqqqk x Setup Options x x x x 1 Expand Filesystem Ensures that all of the SD card s x x 2 Change User Password Change password for the default u x x 3 Enable Boot to Desktop/Scratch Choose whether to boot into a des x x 4 Internationalisation Options Set up language and regional sett x x 5 Enable Camera Enable this Pi to work with the R x x 6 Add to Rastrack Add this Pi to the online Raspber x x 7 Overclock Configure overclocking for your P x x 8 Advanced Options Configure advanced settings x x 9 About raspi-config Information about this configurat x x x x x x <Select> <Finish> x x x mqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqj
キーボードの上矢印キー[↑]と下矢印キー[↓]でメニューの移動ができます．[tab]キーで <Select> あるいは <Finish> の選択が可能です．9個のメニューがあり，以下の設定ができます．ロイヤルブルーは，私の設定です．- 1 Expand Filesystem
- NOOBSを使っRaspbianをインストールした場合，ファイルシステムのインストール時に SD カードの空き領域が自動的に拡張されるので、この設定は不要です．一方，OS のイメージをコピーした場合は，SD カードの一部(3GBを超える領域)が未使用になります．そこで，この設定メニューを選択することにより，この未使用の部分を使用可能にできます．設定後に，Raspberry Pi を再起動する必要があります．オプションを選択するとすぐに，パーティションの拡張を開始します．私は，16GBのSDカードを使いましたので，もちろんこの設定は実施しました．
- 2 Change User Password
- Raspbian のデフォルトユーザーは，アカウント: pi，パスワード: raspberry です．この設定メニューで，このデフォルトユーザーを変更できます．とりあえず，どうでも良いので，私はデフォルトのままです．
- 3 Enable Boot to Desktop/Scratch
- Raspberry Pi のブート方法の設定です．このオプションを使うことにより，コマンドライン(コンソール端末)，デスクトップ(GUI端末)，またはスクラッチ(プログラミング環境)へのブート方法を変更できます．当面 SSH のみを考えているので，コンソール端末を選択しました．
- 4 Internationalisation Options
- 言語や地域を設定します．サブメニューで文字コードやタイムゾーン，キーボードレイアウトを指定します．locale: en_GB.UTF-8 UTF-8, ja_JP.EUC-JP EUC-JP, ja_JP UTF-8 UTF-8 をチェック．timezone: Asia →Tokyo を選択．キーボードは接続予定が無いので，キーボードレイアウトはデフォルトのままです．
- 5 Enable Camera
- Raspberry Pi カメラモジュールを使用可能にします．この場合，少なくとも 128 MB のメモリーが GPU に使われます．カメラは当面使用予定が無いので，ここはデフォルトのままです．
- 6 Add to Rastrack
- ここを設定すると，Rastrackに登録されるようです．登録されると，Google map 上に，Rasberry Pi の位置が表示されます．これはおもしろそうなので，設定しました．名前やニックネーム，e-mail アドレスを入れます．
- 7 Overclock
- Raspberry の CPU のオーバークロックの設定です。デフォルトは 700M [Hz] のですが，1000MHzのまで設定できます．ただし，安定に動作する最高周波数は，CPU の個体差があります．これは，設定せず．当面は安定度を重視した運用を考えています．
- 8 Advanced Options
- その他，様々な設定を行います．Overscan: 古いTV向け，Hostname: ホスト名の設定，Memory spli: GPUが使用するメモリの設定，SSH: 使用の使用する/使用しない，SPI: SPI(26ピン IO)カーネルモジュールの使用の使用する/使用しない，Audio: HDMI あるいは 3.5mm ジャックからの音声出力設定，このツール(raspi-config?)の最新バージョンへのアップデート．しばらくは関係ないので，設定せず．
- 9 About raspi-config
- 簡単な説明．
- 設定が終わると，「<Finish>」を選択します．すると，メッセージ「Would you like to reboot now?」が現れますので，「yes」を選択します．すると，再起動します．
固定IPアドレス
SSH でログインするために，IPアドレスを調べるのは面倒です．そこで，固定 IP にします．そのために，「/etc/network/interfaces」を編集します．以下の赤字の部分を編集しました．
auto lo iface lo inet loopback iface eth0 inet static address 192.168.1.85 netmask 255.255.255.0 gateway 192.168.1.1 allow-hotplug wlan0 iface wlan0 inet manual wpa-roam /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf iface default inet dhcp
ホスト名
デフォルトのホスト名は，raspberrypi です．ホスト名が気に入らない場合は，次のようにして変更できます．/etc/hosts と /etc/hostname に書かれているホスト名(以下の赤字)を変更します．
/etc/hosts
127.0.0.1 localhost
::1 localhost ip6-localhost ip6-loopback
fe00::0 ip6-localnet
ff00::0 ip6-mcastprefix
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters
127.0.1.1 raspi1
/etc/hostname
raspi1
元々，ホスト名は raspberrypi ですが，ここでは raspi1 に変更しました．
次にホスト名で SSH 接続するために，Avahi デーモンをインストールします．
アップデート
アプデートのコマンドは，以下のとおりです．
$ sudo apt-get update
Rastrack
raspi-config で「6 Add to Rastrack」を設定すると，www@ryanteck.org.uk から e-mail が送られてきます．
Mathematica の設定
インストール
Mathematica のインストールはきわめて簡単で，以下のコマンドだけです．
$ sudo apt-get update && sudo apt-get install wolfram-engine
起動方法
私のように Raspberry Pi を他の PC から SSH で接続して使う場合，X11 転送 (X11 forwarding) が必須になります．なぜならば，ユーザーとのインターフェースであるノートブックは，X11 のようなGUI 環境が必要だからです．ここでは，代表的な二通りの方法を示します．
Linux の端末では，SSH コマンドにオプションをつけてログインすることで，X11 転送が可能になります．具体的には，以下のコマンドです．
$ ssh -X pi@192.168.11.10
通常のログインの手続きを行います．パスワードは変更しなかったので，「raspberry」です．その後に，コマンド「mathematica」をタイプすると，Mathematica Notebook が起動します．
PuTTY を使う場合(Windowsでも可)，設定カテゴリーの Connection → SSH → X11 の Enable X11 forwarding をチェックします．そして，x display location を「localhost:0」とします．これは，ホスト名とディスプレイ番号を表しています．ディスプレイ番号は，コマンド「xdpyinfo」で調べることができます．これらの設定の後，SSH でログインします．端末が現れたら，ログインの手続きを行います．ログイン後に，コマンド「mathematica」をタイプすると，Mathematica Notebook が起動します．
Notebook が起動すれば，Mathematia ver 10.0.0.0 が使用可能になりまう．以下の図に，実行例を示します．この程度のプロット作成にも，かなりの時間がかかります．実行速度は，今時の普通の PC の 5[%]程度とのことです．
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| Raspberry の Mathematica を実行した様子． |
その他のアプリケーション
EMACS
emacs はインストールしておくほうがよいでしょう．インストールコマンドは，以下のとおりです．
$ sudo apt-get install emacs
起動すると，「Gtk-Message: Failed to load module "canberra-gtk-module"」というようなエラーが出ます．libcanberra-gtk-module をインストールするとエラーがなくなります．
$ sudo apt-get install libcanberra-gtk-module
ページ作成情報
参考資料
- OS のインストールは，Raspberry Piを知る 第2回 -モニタを使わずにセットアップしてみる(インストール〜ユーザ設定〜VNC設定〜WiFi設定まで)-を参考にしました．
- 「Raspberry Pi の HELP のページ」は，いろいろと参考になります．
- コマンド「raspi-config」は，ドキュメント「RASPI-CONFIG」に詳しい説明があります．
- Mathematica のインストールは，ぶていさんの「RaspberryPiにMathematicaをインストールする」を参考にしました．
- 固定 IP の設定は，hiramine.com の「固定IPアドレスの設定」を参考にしました．
更新履歴
| 2014年05月24日 | ページの新規作成 |