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Raspberry Pi + SORACOM Air セットアップ

 前からRaspberry PiやArduino等に興味はあったものの自分では試せていなかったのですが、先日 IoT Technology Conference if-up 2017 で 3G SIM の USBドングルをいただいたので、これを機に自分でもRaspberry Piを購入して色々と試してみることにしました。同じカンファレンスで紹介されていてとても良さそうだったIoTエンジニア養成読本も買って、まずはそのハンズオンの内容をベースに動くものを作ってみようと思います。

gihyo.jp

Raspberry Piのセットアップ

 まずは下記URLからRaspbian OSのイメージをダウンロードします。HDMIモニタやUSBキーボードを接続せずにセットアップしたかったので、デフォルトでsshサーバが起動する2016-09-28のイメージを選択しました。これより後のバージョンだとデフォルトではsshサーバは起動しないようです。(結局LANケーブルが見つからずHDMIモニタとUSBキーボードを繋いでセットアップしたので、最新のを選択してもよかったのですが。。)

http://ftp.jaist.ac.jp/pub/raspberrypi/raspbian_lite/images/raspbian_lite-2016-09-28/

 ダウンロードしたファイルは解凍してimgファイルを取り出しておきます。

 続いてイメージファイルをSDカードに書き込んでいきます。今回は16GBのマイクロSDにアダプタをつけてMacBook ProのSDカードスロットにさします。

f:id:akanuma-hiroaki:20170501134021j:plain:w300

 diskutilコマンドでストレージを確認します。

pi  $ diskutil list
/dev/disk0 (internal, physical):
   #:                       TYPE NAME                    SIZE       IDENTIFIER
   0:      GUID_partition_scheme                        *500.3 GB   disk0
   1:                        EFI EFI                     209.7 MB   disk0s1
   2:          Apple_CoreStorage Macintosh HD            499.4 GB   disk0s2
   3:                 Apple_Boot Recovery HD             650.0 MB   disk0s3

/dev/disk1 (internal, virtual):
   #:                       TYPE NAME                    SIZE       IDENTIFIER
   0:                            Macintosh HD           +499.1 GB   disk1
                                 Logical Volume on disk0s2
                                 D522C0D0-F775-4496-8BDA-640948662DCD
                                 Unlocked Encrypted

/dev/disk2 (internal, physical):
   #:                       TYPE NAME                    SIZE       IDENTIFIER
   0:     FDisk_partition_scheme                        *15.5 GB    disk2
   1:             Windows_FAT_32 NO NAME                 15.5 GB    disk2s1

 サイズから判断して /dev/disk2 がSDカードなので、ddコマンドでSDカードにOSのイメージを書き込みます。マウントしていると書き込めないので、diskutil unmountDisk コマンドでアンマウントしてから実行します。

pi  $ sudo dd if=2016-09-23-raspbian-jessie-lite.img of=/dev/rdisk2 bs=1m
Password:
dd: /dev/rdisk2: Resource busy
pi  $ 
pi  $ diskutil unmountDisk /dev/disk2
Unmount of all volumes on disk2 was successful
pi  $ 
pi  $ sudo dd if=2016-09-23-raspbian-jessie-lite.img of=/dev/rdisk2 bs=1m
1325+0 records in
1325+0 records out
1389363200 bytes transferred in 94.477593 secs (14705743 bytes/sec)
pi  $ 

 MacBook ProからSDカードを取り出してアダプタを外し、Raspberry PiのSDカードスロットにさします。今回買ったのはRaspberry Pi 3 Model Bです。

f:id:akanuma-hiroaki:20170501134726j:plain:w500

 HDMIモニタとUSBキーボードを接続して最後に電源ケーブルを接続すると、OSが起動します。

f:id:akanuma-hiroaki:20170501134859j:plain

 ログインプロンプトが表示されたらデフォルトのログインIDとパスワードでログインし、無線LANへの接続の設定を行います。wpa_passphraseコマンドを利用するのですが、wpa_supplicant.confはrootユーザしか書き込み権限を持っていないので、書籍でも紹介されているようにパイプでつないで tee コマンドをsudoで使って書き込むのが良いのですが、手元のキーボードだとパイプが入力できず、キーボードの設定を変更すれば良いと思うのですが面倒だったので、一時的にroot以外にも書き込み権限を与えてリダイレクトでファイルに追記し、そのあとでまた権限を戻しました。MY_AP_SSID と MY_AP_PASSWORD は接続するAPのSSIDとパスワードに置き換えてください。設定後はOSを再起動します。

$ sudo chmod 606 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
$ wpa_passphrase MY_AP_SSID MY_AP_PASSWORD >> /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
$ cat /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
$ sudo chmod 600 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
$ sudo reboot

 再起動後にipコマンドで無線LANへ接続できていてIPアドレスが割り当てられていることを確認します。

pi@raspberrypi:~ $ ip a show dev wlan0
3: wlan0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether b8:27:eb:e6:89:f8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 192.168.10.10/24 brd 192.168.10.255 scope global wlan0
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 2408:212:2862:5c00:b342:9793:7abe:c897/64 scope global noprefixroute dynamic 
       valid_lft 2591786sec preferred_lft 604586sec
    inet6 fe80::bc23:73fb:4394:7972/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

 同じLAN内のRaspberry Pi端末には raspberrypi.local でアクセスできるので、下記のようにMacBook Proからsshでログインします。

pi  $ ssh pi@raspberrypi.local
The authenticity of host 'raspberrypi.local (2408:212:2862:5c00:b342:9793:7abe:c897)' can't be established.
ECDSA key fingerprint is SHA256:B98CBwQsKcPnKMeIGBNQ065GNnMXZvBm1pKoHc7+0Zw.
Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes
Warning: Permanently added 'raspberrypi.local,2408:212:2862:5c00:b342:9793:7abe:c897' (ECDSA) to the list of known hosts.
pi@raspberrypi.local's password: 

The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.

Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.
Last login: Sat Apr 29 16:26:21 2017

 下記コマンドでRaspbianを最新の状態にアップデートします。

% sudo apt-get update
% sudo apt-get upgrade
% sudo apt-get dist-upgrade

 最後にpasswdコマンドでデフォルトのログインパスワードをオリジナルのものに変更して、基本的なセットアップは終了です。

SORACOM Air での接続セットアップ

 カンファレンスでいただいた3G Sim の USBドングルを使って、SORACOM Airでネットワーク接続できるようにセットアップします。事前にSORACOM AirのSimを購入して、SORACOMのユーザアカウントの作成とSimの登録を済ませておきます。

f:id:akanuma-hiroaki:20170501140826j:plain:w500

f:id:akanuma-hiroaki:20170501141019p:plain

 いただいたUSBドングルはABIT AK-020です。

f:id:akanuma-hiroaki:20170501141204j:plain:w500

 3G接続に必要なパッケージをインストールします。

pi@raspberrypi:~ $ sudo apt-get install -y usb-modeswitch wvdial
Reading package lists... Done
Building dependency tree       
Reading state information... Done
usb-modeswitch is already the newest version.
The following extra packages will be installed:
  libpcap0.8 libuniconf4.6 libwvstreams4.6-base libwvstreams4.6-extras ppp
The following NEW packages will be installed:
  libpcap0.8 libuniconf4.6 libwvstreams4.6-base libwvstreams4.6-extras ppp wvdial
0 upgraded, 6 newly installed, 0 to remove and 0 not upgraded.
Need to get 1390 kB of archives.
After this operation, 3127 kB of additional disk space will be used.
Get:1 http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ jessie/main libpcap0.8 armhf 1.6.2-2 [121 kB]
Get:2 http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ jessie/main libwvstreams4.6-base armhf 4.6.1-7 [235 kB]
Get:3 http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ jessie/main libwvstreams4.6-extras armhf 4.6.1-7 [448 kB]
Get:4 http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ jessie/main libuniconf4.6 armhf 4.6.1-7 [173 kB]
Get:5 http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ jessie/main ppp armhf 2.4.6-3.1 [306 kB]
Get:6 http://mirrordirector.raspbian.org/raspbian/ jessie/main wvdial armhf 1.61-4.1 [107 kB]
Fetched 1390 kB in 2s (493 kB/s)
Can't set locale; make sure $LC_* and $LANG are correct!
perl: warning: Setting locale failed.
perl: warning: Please check that your locale settings:
        LANGUAGE = (unset),
        LC_ALL = (unset),
        LC_CTYPE = "UTF-8",
        LANG = "en_GB.UTF-8"
    are supported and installed on your system.
perl: warning: Falling back to a fallback locale ("en_GB.UTF-8").
locale: Cannot set LC_CTYPE to default locale: No such file or directory
locale: Cannot set LC_ALL to default locale: No such file or directory
Preconfiguring packages ...
Selecting previously unselected package libpcap0.8:armhf.
(Reading database ... 31414 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack .../libpcap0.8_1.6.2-2_armhf.deb ...
Unpacking libpcap0.8:armhf (1.6.2-2) ...
Selecting previously unselected package libwvstreams4.6-base.
Preparing to unpack .../libwvstreams4.6-base_4.6.1-7_armhf.deb ...
Unpacking libwvstreams4.6-base (4.6.1-7) ...
Selecting previously unselected package libwvstreams4.6-extras.
Preparing to unpack .../libwvstreams4.6-extras_4.6.1-7_armhf.deb ...
Unpacking libwvstreams4.6-extras (4.6.1-7) ...
Selecting previously unselected package libuniconf4.6.
Preparing to unpack .../libuniconf4.6_4.6.1-7_armhf.deb ...
Unpacking libuniconf4.6 (4.6.1-7) ...
Selecting previously unselected package ppp.
Preparing to unpack .../ppp_2.4.6-3.1_armhf.deb ...
Unpacking ppp (2.4.6-3.1) ...
Selecting previously unselected package wvdial.
Preparing to unpack .../wvdial_1.61-4.1_armhf.deb ...
Unpacking wvdial (1.61-4.1) ...
Processing triggers for man-db (2.7.0.2-5) ...
Processing triggers for systemd (215-17+deb8u6) ...
Setting up libpcap0.8:armhf (1.6.2-2) ...
Setting up libwvstreams4.6-base (4.6.1-7) ...
Setting up libwvstreams4.6-extras (4.6.1-7) ...
Setting up libuniconf4.6 (4.6.1-7) ...
Setting up ppp (2.4.6-3.1) ...
Setting up wvdial (1.61-4.1) ...
locale: Cannot set LC_CTYPE to default locale: No such file or directory
locale: Cannot set LC_ALL to default locale: No such file or directory

Sorry.  You can retry the autodetection at any time by running "wvdialconf".
   (Or you can create /etc/wvdial.conf yourself.)
Processing triggers for libc-bin (2.19-18+deb8u7) ...
Processing triggers for systemd (215-17+deb8u6) ...

 SORACOM Airでネットワーク接続するためのスクリプトをダウンロードして実行権限を付与します。

pi@raspberrypi:~ $ curl -O http://soracom-files.s3.amazonaws.com/connect_air.sh
  % Total    % Received % Xferd  Average Speed   Time    Time     Time  Current
                                 Dload  Upload   Total   Spent    Left  Speed
100  2843  100  2843    0     0  23012      0 --:--:-- --:--:-- --:--:-- 23113
pi@raspberrypi:~ $ 
pi@raspberrypi:~ $ ls -l
total 4
-rw-r--r-- 1 pi pi 2843 Apr 30 04:08 connect_air.sh
pi@raspberrypi:~ $ 
pi@raspberrypi:~ $ chmod +x connect_air.sh 
pi@raspberrypi:~ $ 
pi@raspberrypi:~ $ ls -l
total 4
-rwxr-xr-x 1 pi pi 2843 Apr 30 04:08 connect_air.sh
pi@raspberrypi:~ $ 
pi@raspberrypi:~ $ sudo mv connect_air.sh /usr/local/sbin/
pi@raspberrypi:~ $ 
pi@raspberrypi:~ $ ls -l /usr/local/sbin/connect_air.sh 
-rwxr-xr-x 1 pi pi 2843 Apr 30 04:08 /usr/local/sbin/connect_air.sh

 そしてUSBドングルにSimを入れて、Raspberry PiのUSBポートに挿し、スクリプトを実行します。

pi@raspberrypi:~ $ sudo /usr/local/sbin/connect_air.sh 
Found AK-020
Configuring modem ... done.
waiting for modem device..done.
Resetting modem ...done
could not initialize AK-020
waiting for modem device
--> WvDial: Internet dialer version 1.61
--> Cannot get information for serial port.
--> Initializing modem.
--> Sending: ATZ
ATZ
OK
--> Sending: ATQ0 V1 E1 S0=0 &C1 &D2 +FCLASS=0
ATQ0 V1 E1 S0=0 &C1 &D2 +FCLASS=0
OK
--> Sending: AT+CGDCONT=1,"IP","soracom.io"
AT+CGDCONT=1,"IP","soracom.io"
OK
--> Modem initialized.
--> Sending: ATD*99***1#
--> Waiting for carrier.
ATD*99***1#
CONNECT 21000000
--> Carrier detected.  Starting PPP immediately.
--> Starting pppd at Sun Apr 30 04:19:32 2017
--> Pid of pppd: 1873
--> Using interface ppp0
--> local  IP address 10.247.81.162
--> remote IP address 10.64.64.64
--> primary   DNS address 100.127.0.53
--> secondary DNS address 100.127.1.53

 SORACOMのユーザーコンソールから確認すると、SessionがOnlineになっていて、接続できていることが確認できます。

f:id:akanuma-hiroaki:20170501142949p:plain