【子供向け】Raspberry Pi（ラズベリーパイ）のことゼロから教えます

２０１９年１１月に日本国内で発売開始された最新のRaspberry Pi 4 model Bは、処理スピード・メモリー・機能面でノートパソコンやタブレットに近づいたハイスペックバージョンで、しかも小型で低価格なので、未来のIoT（Internet of Things）のスマート家電向けのビジネスユースとしても大きな期待をされています。

ラズベリーパイはパソコンの代わりになるの？

ラズベリーパイはハイスペックになったものの、いわゆる一般的なパソコンの小型版ではありません。

ハード構成が違う

ラズベリーパイは、シングルボードコンピュータです。

Raspberry Pi 4 model Bの構成は、

ＣＰＵ：1.5GHz quad-core ARM Cortex-A72

メモリ：２ＧＢ～８ＧＢ

ストレージ：microSD

で、ＡＲＭ社のCortex-A72はスマホ向けのＣＰＵです。

このプロセッサはＲＩＳＣアーキテクチャなので、一般のパソコンに搭載されているプロセッサ（ＣＩＳＣアーキテクチャ）とは互換性がありません。

Windows でも Mac でもない

ＯＳは、Raspberry Pi OS（旧名称：Raspbian）です。

Raspberry Pi OSは操作方法や見た目がWindowsと似ていますが、LinuxのDebianというＯＳがもとになっています。すなわちWindowsでもMacでもないコンピューターです。

NOOBSという公式ＯＳインストーラーの中には、Windows10 IoT Coreがあります。
これはWindows10を冠していますが、IoTに特化したＯＳのコア部分だけの提供です。

皆さんがよく知っているWindows10はラズベリーパイでは動作しませんのでご注意ください。

自作ＰＣっぽい？

ラズベリーパイ本体は、むき出しのボードです。

コンピューターとして使うためには、本体の他に、モニター、キーボード、マウス、ケーブルなどの周辺機器とつなぎ、さらにＯＳのインストールが必要です。

この点では自作ＰＣに似ていますが、組み立ては自作ＰＣより簡単です。

2台目のデスクトップパソコンとして使える？

Raspberry Pi 4 model Bは、それまでの電子工作用としてだけでなく、デスクトップ環境として使うことが可能なスペックになりました。

WordやExcelは載せられませんが、文書を編集するソフトはありますので、ビジネス用途でなければ使えます。また、インターネットも使えます。

常にディスプレイとキーボードとマウス、そして外付けＨＤＤなどをつなげば、家庭用の２台目デスクトップとして使える程度の位置づけなってきました。

ラズベリーパイをお子さんが使うには

このようにラズベリーパイは多機能ですが、

マイコンボードとしてはできることが多すぎる

電子工作にたどり着くまでの設定に手間がかかる

子ども向けコンテンツが少ない

という点で、初心者やお子さんにとってはまだまだハードルの高いコンピューターです。

逆に、そばに電子工作やラズベリーパイを指導できる大人がいる、あるいは、お子さん本人が自分で調べて使いこなすスキルがあり、micro:bitやArduinoではもの足りなくなったなら、ラズベリーパイは大変おすすめです。

ラズベリーパイの価格は？

本体は設計思想より、＄３５とされています。Pi 3 も Pi 4 も、最低メモリのものは＄３５で販売されています。

国内価格は以下の通りです。

Raspberry Pi 4 Model B/4GB ：６，８２０円

Pi 4 B 4GB スターターキット V3 オンライン教材つき：１１，４４０円

（キット以外にＵＳＢキーボード・マウス、モニターの準備が必要です）

※価格は２０２１年１月現在

どこで買えるの？

店頭なら電子パーツ店などで販売されています。

通販の場合、個人向け国内正規販売代理店　Raspberry Pi Shop by KSYをはじめ、多くのサイトで扱っています。

電波法に基づく技術基準適合証明・工事設計認証（技適マーク）のあるものを購入しましょう。また、ヒートシンクが同梱されていない場合は別途購入することをおすすめします。

２０２０年１１月には、イギリスでRaspberry Pi 400が発表されました。これは、キーボードにラズベリーパイの機能を内蔵した新しいスタイルのラズベリーパイです。
日本向けモデルの発売も２０２１年春に予定されています。

ラズベリーパイの種類は？

ラズベリーパイには大きく分けて２つの系統があります。ひとつはフルサイズのModel B系統で、２０２１年現在の最新はRaspberry Pi 4 model Bです。
もうひとつはこれを小型化したZero系統です。

Raspberry Pi Zero W は、お菓子のFRISKのケースより小さいサイズです。第一世代 Raspberry Piの性能で、Wi-FiやＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）も搭載しており、ＡＣアダプタを使わずモバイルバッテリなどで動作します。

ラズベリーパイでなにを学ぶの？

いちおしは電子工作＆プログラミング

お子さんがラズベリーパイを使うなら、電子工作をしながらプログラミングを学んでみましょう。

ラズベリーパイでは標準で「Scratch」「Python」「Java」が使えます。もちろん「C」や「C++」を扱うことも可能です。

また、数式処理システムで有名な「Mathematica」や大人気ゲーム「Minecraft」もRaspberry Pi版を、制限つきながら無償で使うことができます。

電気の基本知識や電子回路も学べる

電子工作をするために必ず必要なのが、電気の基本知識や電子回路の作り方の知識です。
お子さんがこれらの知識を学びながらプログラミングの学習もできるのが、ラズベリーパイの素晴らしいところです。

ラズベリーパイを使ってみよう

準備するもの

改めて、Raspberry Pi 4 model Bをセットアップするために必要なものを確認しましょう。

必要なものは、以下のような部品です。

本体（Raspberry Pi 4 model B）
microSDカード
ＳＤカードリーダー
ＵＳＢ（Type-C）電源アダプタ
MicroHDMI to HDMIケーブル
冷却ファン
ヒートシンク
Raspberry Pi 4 model B用ケース
モニター
ＵＳＢキーボード
ＵＳＢマウス
WindowsやMacなどのパソコン（リモート接続してパソコンからラズベリーパイを操作することができます）

どれを揃えればいいのかよくわからないという方はスターターキットがおすすめです。

セットアップをしよう

ラズベリーパイにはセットアップの仕方がいくつかありますが、２０２１年現在一番やりやすいインストール方法は、公式のRaspberry Pi Imagerで書き込むやり方です。

電子工作やマインクラフトでプログラミングを学ぼう

ＧＰＩＯピンのやりとりをプログラムで制御

電子工作の学習では、基本のＬチカと呼ばれる電流の小さいものの制御から、モーターのような電流の大きいものの制御へ・スイッチやリレースイッチの制御・センサから取り込んだデータの表示などを学んでいきます。

その橋渡しとなるのが、「ＧＰＩＯ」と呼ばれるコネクタです。

ラズベリーパイのＧＰＩＯコネクタにはピンが４０本あります。
このＧＰＩＯを通じて電気信号を送受信することで、様々なデバイスの制御が可能になります。
例えば、ＬＥＤを点滅させたり、スイッチが押されたかどうかを確認したり、センサから温度を取得するなどです。これらの制御をプログラムで行います。

Minecraft でプログラミング

ラズベリーパイでは無料版の「Minecraft」が利用可能で、プログラミングインターフェースも備えています。

ただし、Minecraft Pi Editionはクリエイティブのみ・クラフトや製錬ができないなど、機能が限定されています。また、２０１６年１月以降はサポートされていませんのでご注意ください。

ラズベリーパイの脆弱性も知っておこう

静電気に弱い

ラズベリーパイは静電気に弱いので、損傷する恐れがあります。触るときは慎重に、静電気防止手袋を着けるなど注意をしましょう。

OSがクラッシュ

ラズベリーパイも一般のパソコンと同様、ＯＳを終了させてから電源を切りますが、突然電源が落ちるとＯＳがクラッシュしてしまうことがあります。

リアルタイムクロックがない

ラズベリーパイはRTC（リアルタイムクロック）を備えていないため、動作ログの取得やタイマー動作を内部的に行えません。

回路設計でも注意しよう

回路設計では電圧と電流に十分注意しましょう。ＧＰＩＯピンが扱える電圧や電流には制限があり、この制限を超えると破損してしまいます。

また、部品の発熱や爆発などで怪我や火事など事故のもとになることもありますので、十分に注意してください。

ラズベリーパイのこれから

ラズベリーパイは、教育用の低価格のボードとして生まれましたが、そのコンパクトさと多機能さで、これからはIoTでの活用が期待されています。

IoTとは、従来のパソコンやサーバーだけでなく、すべてのものがインターネットにつながる技術革新のことです。
これが進めば、留守中の家に誰かが侵入したら知らせてくれたり、外出先からお風呂を沸かす指示を出したりするなどの「遠くのものの状態を知る」ことや「遠くのものを操作する」ことができるようになります。

このように、ラズベリーパイは身近な暮らしをもっと便利にしてくれる大きな可能性を持っています。

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さいごに

お子さんが「ラズパイが欲しい」と言い出したらしめたもの。

それは、コンピューターをただの道具として使うのではなく、新しいものを作りたい意欲が拡がってきたサインです。
ラズパイで、家の中をまるごと自作スマート家電の実験場にさせてあげましょう。