Raspberry PiでArduino開発(Arduino IDE編)

Raspberry Pi Zero W + Arduino で作ってみたいものがある。 ただ、わざわざSketchをPCから転送するのも面倒かつデバッグしにくい。。。。ので、Raspberry PiでArduino IDEを使えるようにしてみた。

目指す構成

Raspberry Pi/Arduino共に、コードを試行錯誤しやすい構成を目指す。Arduino IDEをRaspberry Pi上で動作させれば、macからリモートでRaspberry Pi/Arduinoいずれも開発ができて良さそうである。

    mac(OSX) 
        |
      [XWindow] on WIFI 
        |
    Raspberry Pi Zero W
        |
      [USB] on /dev/ttyACM0 
        |
    Arduino Leonard

① Raspberry Piのセットアップ

ディスプレイやキーボード無しでもやれるやり方のメモ

• Raspbian (with Desktop)を入手
  • Liteではなく、Desktopがあるものを選ぶこと
• EtcherでMicro SDにRaspbianを焼く
  • Micro SDはこれを使った
  • Micro SDはこういうメモリカードリーダーに差してからUSBにつなぐ
• 事前にMicro SD内に、ssh有効化と、WIFIの接続情報を書いておく
  • ディスプレイやキーボードなしでセットアップするために
  • 焼いた後挿し直してから以下を実行

cd /Volumes/boot
touch ssh
vi wpa_supplicant.conf
#vi内で以下を投入して保存
country=JP
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
    ssid="WIFIのSSID"
    scan_ssid=1
    psk="WIFIのパスワード"
}

• Micro SDをRaspberry Piに差して起動させる
• Raspberry PiのIPを探す
  • 暫くしたらWIFIにRaspberry Piが繋がっているはず。なので、こんな方法でIPを特定する
    • 方法①：自宅ルーターの接続情報などを見る。見慣れないIPがRaspberry Piのもの
    • 方法②：arp -a で見慣れないIPがおそらくRaspberry Piのもの
    • 方法③：一応仕組み上はmacから「ping raspberrypi.local」が通るはず。。。
  • sshで接続

ssh pi@raspberrypi.local

• 初期セットアップ諸々
  • sudo raspi-config と入力して以下設定を行う
    • change password
    • change hostname
    • change timezone
    • change locale
      • en_GB.UTF-8 を選び直しておいた（ja_JPにするとコンソールが日本語化されてエラーを踏みやすそうなので。。。）
    • enable Camera
    • expand filesystem
  • 再起動(sudo shutdown -r now)
  • sshの設定
    • keygenしてauthorized_keys作成
    • そのほか設定
      • port番号変更／rootログイン禁止/パスワードログイン禁止
    • 設定が終わったらsshd再起動(sudo /etc/init.d/ssh restart)
  • ipv6の無効化
    • すみません。。。
    • https://www.leowkahman.com/2016/03/19/disable-ipv6-raspberry-raspbian/
  • アップデート
    • sudo apt-get update
    • sudo apt-get upgrade
    • 再起動(sudo shutdown -r now)
  • 必要最低限の追加パッケージ
    • sudo apt-get install vim

② XWindowの導入

• mac側
  • XQuartsを導入
    • Mac に X11 (XQuartz) をインストール
  • sshのクライアント側の設定

vi ~/.ssh/config
#vi内で以下を投入して保存
XAuthLocation /opt/X11/bin/xauth
ForwardX11 yes
ForwardX11Trusted yes

    - これをやらないと「No xauth data; using fake authentication data for X11 forwarding」と表示されうまく画面転送できない。ここに解決策があった：[Problem with "Warning: No xauth data; using fake authentication data for X11 forwarding."](https://www.linuxquestions.org/questions/linux-virtualization-and-cloud-90/problem-with-warning-no-xauth-data%3B-using-fake-authentication-data-for-x11-forwarding-4175614680/)

• Raspbery Pi側
  • Localeの設定をきちんとやっておく（何かとwarningが出るので）。常々解決したいと思っていたので、こちらの記事がありがたかった：debian でロケールのエラーが出るときの対処法

export LANG=en_GB.UTF-8
export LC_ALL=$LANG
sudo locale-gen --purge $LANG
sudo dpkg-reconfigure -f noninteractive locales && sudo /usr/sbin/update-locale LANG=$LANG LC_ALL=$LANG

- sshdの設定をやる

sudo vi /etc/ssh/sshd_config
#vi内で以下を投入して保存
X11Forwarding yes
X11UseLocalhost no

    - やらないとこれが出る：X11 forwarding request failed on channel 0。こちらに対応方法があった：[X11 forwarding request failed on channel 0 Error and Solution][https://www.cyberciti.biz/faq/how-to-fix-x11-forwarding-request-failed-on-channel-0/]
- sshdを再起動（sudo /etc/init.d/ssh restart）

• つないでみる
  • このコマンドを入れた後、XQuartsが起動してデスクトップが表示されたらOK。以下macのターミナルで実行

ssh -X pi@remote_Raspberry_Pi_hostname
lxsession

- 確認できたらctrl-cでデスクトップはけしておく。

③ Arduino IDEの導入

apt-getで入るVerは古いので、本家からARM用のバイナリを、Download & Uploadする。 https://www.arduino.cc/download_handler.php?f=/arduino-1.8.7-r1-linuxarm.tar.xz

• 展開して起動する。Raspberry Piのターミナルで実行

tar xf ./arduino-1.8.7-r1-linuxarm.tar.xz
cd arduino-1.8.7/
./arduino

• うまくいった！(XQuartsが起動し、その中で Arduino IDEの窓が立ち上がる)
  • 
• 速度は（信じられないくらい）遅いが、外部Libraryも導入可能
  • 
• 勿論問題なくArduinoへSketchを投入可能。DCモーターを動かして見た

感想

正直XWindow周りは仕組みを理解せずにやっているのでゴリ押し感が否めない。。。がひとまずはやりたいことができた。これでRaspberry Piに突っ込むコードはscpでUPしつつArduino側はIDEで突っ込めるはずである。WIFI経由で。