01Raspberry Piとは何か

Raspberry Piは、イギリスのRaspberry Pi財団が開発した、小型のコンピュータです。大きさは、名刺よりひと回り大きい程度です。この小さな基板の中に、パソコンとして必要な部品が、ほぼすべて詰まっています。値段も手頃です。電子工作の分野だけでなく、教育や研究の現場でも、世界中で使われています。

「小さなパソコン」という正体

Raspberry Piには、大きな特徴があります。Linux（リナックス）という、本格的なOS（基本ソフト）が動くのです。ディスプレイ・キーボード・マウスをつなげば、そのままパソコンとして使えます。インターネットの閲覧も、文書の作成もできます。プログラムを書いて実行することもできます。この「パソコンとしての顔」と「電子工作向けの顔」を、両方持っている点が、Raspberry Piならではの魅力です。

電子工作向けの顔とは

基板の端に、たくさんのピン（端子）が並んでいます。GPIO（ジーピーアイオー）と呼ばれる部分です。ここに、LEDやセンサー、ボタンなどをつなげます。パソコンの機能を使いながら、電子部品も自由に操作できる。これが、多くの人がRaspberry Piを選ぶ理由です。

名前の由来

「Raspberry」は、木の実のラズベリーのことです。「Pi」は、Pythonというプログラミング言語の頭文字から来ています。もともと、子どもたちにプログラミングを教えるための、教育用コンピュータとして開発されました。値段を安く抑えることも、大切な目標の1つでした。世界中の学校や、家庭に届けやすくするためです。この理念は、現在のRaspberry Piにも、しっかりと受け継がれています。

どんな人が使っているのか

Raspberry Piの利用者層は、非常に幅広いです。プログラミングを学び始めた子どもたちがいます。電子工作を趣味にする大人たちがいます。研究や試作に使う、エンジニアや研究者もいます。企業の製品に、小さな頭脳として組み込まれることもあります。当サイトの運営者自身も、Arduinoと並行して、Raspberry Piをリハビリ機器の試作に活用しています。特別な資格や、専門的な工学の知識がなくても、始められる点が魅力です。

02Raspberry Piでできること10選

ここでは、代表的な使い道を10個紹介します。幅広さを感じてもらえるはずです。

これらは、あくまで代表例です。「小さなパソコン」と「電子工作の入出力」を兼ね備えているからこそ、アイデア次第で用途はさらに広がります。

組み合わせるとさらに広がる

1つ1つの用途を見ると、それほど特別に見えないかもしれません。しかし、これらは組み合わせることができます。例えば、3番のカメラと、4番のセンサー記録と、5番のサーバー機能を組み合わせるとどうなるでしょうか。センサーで異常を検知したら、カメラで写真を撮り、自宅サーバーに保存して、スマートフォンから確認できる。そんな一連の見守りシステムが、Raspberry Pi1台で完結します。本記事の実践編では、こうした組み合わせの土台となる技術を、1つずつ紹介していきます。

03必要なものリスト

最低限そろえたいもの

あると便利なもの

初めてセットアップするときは、ディスプレイ・キーボード・マウスがあると、作業がスムーズです。慣れてくれば、これらをつながずに、別のパソコンから遠隔操作する方法もあります。電子工作をしたい場合は、ブレッドボードとジャンパーワイヤも用意しましょう。Arduinoで電子工作をしたことがある方には、おなじみの道具です。

ケースは必要か

Raspberry Pi本体は、基板がむき出しの状態で販売されています。専用のケースは、必須ではありません。しかし、あった方が安心です。誤って金属製の物に触れさせてしまうと、ショートして故障する恐れがあります。ホコリからも基板を守ってくれます。価格も手頃なので、余裕があれば一緒に用意しておくとよいでしょう。

電源は「対応した規格」を選ぶ

ここは、初心者がつまずきやすいポイントです。Raspberry Piのモデルによって、必要な電源の規格が異なります。古いモデルはmicroUSB、新しいモデルはUSB Type-Cを使うことが多いです。電圧・電流の規格も、モデルごとに異なります。スマートフォン用の充電器を、なんとなく流用するのは避けましょう。電力が不足すると、動作が不安定になったり、SDカードが壊れやすくなったりします。

04始め方①｜OSをSDカードに書き込む

Raspberry Pi Imagerを使う

OSを準備するには、公式ツールを使います。Raspberry Pi Imagerというソフトです。パソコンにインストールし、SDカードを差し込みます。ソフトを起動したら、3つのことを選びます。「デバイス」「OS」「保存先（SDカード）」です。選び終えたら、書き込みボタンを押すだけです。

初期設定も同時に済ませる

Raspberry Pi Imagerには、便利な機能があります。書き込み前に、詳細設定を開いてみましょう。Wi-Fiのパスワードや、遠隔操作（SSH）の有効化を、あらかじめ設定できます。これを済ませておくと、ディスプレイをつながなくても、初回起動から遠隔操作できるようになります。

05始め方②｜初めての起動と設定

SDカードをRaspberry Pi本体に差し込みます。電源をつなぐと、自動的に起動します。初回は、いくつかの初期設定画面が表示されます。国や言語、タイムゾーンなどを選びましょう。Wi-Fiの設定も、ここで済ませられます。

ターミナルという黒い画面

Raspberry Piでは、ターミナルという画面をよく使います。文字だけでコンピュータを操作する画面です。最初は難しく感じるかもしれません。しかし、覚える命令は、実はそれほど多くありません。よく使う命令をいくつか紹介します。

# ソフトの一覧を最新にする
sudo apt update

# インストール済みのソフトを更新する
sudo apt upgrade

# 安全にシャットダウンする
sudo shutdown -h now

sudoという言葉が、何度も出てきます。「管理者権限で実行する」という意味です。最初はおまじないだと思って、覚えてしまって構いません。

別のパソコンから遠隔操作する（SSH）

Raspberry Piには、便利な使い方があります。ディスプレイやキーボードをつながず、別のパソコンから操作する方法です。SSH（エスエスエイチ）という仕組みを使います。4章で紹介した設定で、あらかじめSSHを有効にしておきましょう。Windowsパソコンであれば、標準のコマンドプロンプトから、次のように接続できます。

ssh ユーザー名@Raspberry PiのIPアドレス

# 例
ssh pi@192.168.1.20

パスワードを入力すれば、ターミナル画面が、手元のパソコンに表示されます。ケーブルを何本もつながなくても、いつものパソコンから、Raspberry Piを操作できるようになります。画面全体を見たい場合は、VNC（ブイエヌシー）という、別の仕組みを使う方法もあります。こちらは、デスクトップ画面そのものを、遠隔地から表示できます。

よく使うソフトを追加する

Raspberry Pi OSには、最初から多くのソフトが入っています。しかし、必要なライブラリを、あとから追加することもよくあります。Pythonのライブラリを追加するには、pipというツールを使います。

# gpiozeroライブラリを追加する（多くの場合は最初から入っています）
pip install gpiozero --break-system-packages

# Flaskライブラリを追加する（10章で使用）
pip install flask --break-system-packages

--break-system-packagesという部分があります。最近のRaspberry Pi OSでは、この指定が必要になる場合があります。エラーが出た場合は、まずこの指定を試してみてください。

06実践1：LEDを光らせる

配線の考え方

LEDの長い足（アノード）を、抵抗を経由してGPIOピンへつなぎます。短い足（カソード）は、GNDへつなぎます。この考え方は、Arduinoでの電子工作と同じです。

gpiozeroというライブラリを使う

Raspberry Piには、gpiozeroという、初心者向けのライブラリがあります。驚くほど短いコードで、GPIOを操作できます。1秒おきにLEDを点滅させるコードを見てみましょう。

from gpiozero import LED
from time import sleep

led = LED(17)  # GPIO17番につないだLED

while True:
    led.on()
    sleep(1)
    led.off()
    sleep(1)

led.on()とled.off()というだけで、点灯・消灯を操作できます。英語の文章のような、分かりやすい命令です。

ピン番号の数え方に注意する

ここで、初心者がよくつまずくポイントがあります。ピン番号の数え方が、2種類あるのです。1つは、物理的な位置で数える方法です。基板の端から、1番、2番と順番に数えます。もう1つは、BCM番号という、Raspberry Piの頭脳（チップ）が認識する番号です。gpiozeroライブラリでは、通常、このBCM番号を使います。先ほどのコードのLED(17)は、「BCM17番」を意味しています。物理的な位置としては、基板の少し内側にあるピンです。配線をする際は、購入したケースや配線図で、どちらの番号か必ず確認しましょう。

独自アイデア：明るさを変化させる

PWM（疑似的にアナログ値を作る仕組み）に対応したLEDなら、明るさを滑らかに変化させることもできます。

from gpiozero import PWMLED
from time import sleep

led = PWMLED(17)

while True:
    for brightness in range(0, 101, 5):
        led.value = brightness / 100  # 0.0〜1.0で明るさを指定
        sleep(0.05)
    for brightness in range(100, -1, -5):
        led.value = brightness / 100
        sleep(0.05)

この呼吸するような点灯パターンは、「呼吸灯」と呼ばれる演出でよく使われます。

07実践2：ボタンで操作する

次は、入力を扱ってみましょう。ボタンが押されたときだけ、LEDを点灯させます。

from gpiozero import LED, Button

led = LED(17)
button = Button(2)  # GPIO2番につないだボタン

while True:
    if button.is_pressed:
        led.on()
    else:
        led.off()

独自アイデア：押した回数をカウントする

もう少し発展させてみましょう。ボタンを押した回数を数え、10回押すとLEDが点滅して知らせる、簡単なカウンターです。

from gpiozero import LED, Button
from time import sleep

led = LED(17)
button = Button(2)
count = 0

def on_press():
    global count
    count += 1
    print(f"押された回数: {count}")
    if count >= 10:
        for _ in range(5):
            led.on()
            sleep(0.1)
            led.off()
            sleep(0.1)
        count = 0

button.when_pressed = on_press

while True:
    sleep(1)

button.when_pressedという書き方があります。ボタンが押された瞬間に、指定した関数を自動的に呼び出してくれる仕組みです。「もし〜なら」を自分で書かなくても、押された瞬間の処理をきれいに書けます。

08実践3：カメラで写真・動画を撮る

Raspberry Pi専用のカメラモジュールをつなげば、写真や動画を撮影できます。picamera2というライブラリを使います。

写真を1枚撮る

from picamera2 import Picamera2
from time import sleep

picam2 = Picamera2()
picam2.start()
sleep(2)  # カメラが安定するまで少し待つ
picam2.capture_file("photo.jpg")
picam2.stop()

print("photo.jpg を保存しました")

独自アイデア：ボタンを押したら撮影する

6章・7章の知識と組み合わせてみましょう。ボタンを押すたびに、日時つきのファイル名で写真を保存する、簡易カメラです。

from picamera2 import Picamera2
from gpiozero import Button
from datetime import datetime

picam2 = Picamera2()
picam2.start()
button = Button(2)

def take_photo():
    filename = datetime.now().strftime("photo_%Y%m%d_%H%M%S.jpg")
    picam2.capture_file(filename)
    print(f"{filename} を保存しました")

button.when_pressed = take_photo

while True:
    pass

datetime.now().strftime()という書き方があります。現在の日時を、決まった形式の文字列に変換してくれます。ファイル名が重ならないようにする、よく使われるテクニックです。

09実践4：センサーの値をCSVに記録する

Raspberry Piは、長時間のデータ収集も得意です。ここでは、疑似的な温度データを、一定間隔でCSVファイルに保存する例を紹介します。実際のセンサーに置き換えれば、そのまま活用できる構成です。

import csv
import random
from datetime import datetime
from time import sleep

filename = "temperature_log.csv"

# ファイルが新規の場合は、見出し行を書き込む
with open(filename, "a", newline="") as f:
    writer = csv.writer(f)
    if f.tell() == 0:
        writer.writerow(["時刻", "気温(℃)"])

while True:
    # 実際にはセンサーから値を取得する部分
    temperature = round(20 + random.uniform(-2, 2), 1)
    now = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")

    with open(filename, "a", newline="") as f:
        writer = csv.writer(f)
        writer.writerow([now, temperature])

    print(f"{now}  気温: {temperature}℃ を記録しました")
    sleep(60)  # 1分ごとに記録する

このCSVファイルは、そのままExcelで開けます。記録したデータを、グラフにして眺めることもできます。「入力を感じ取る→記録する」という、データロギングの基本の型です。

独自アイデア：Pythonだけでグラフ化する

Excelを開かなくても、Pythonの中でグラフを作ることもできます。matplotlibというライブラリを使うと、記録したCSVから、その場でグラフ画像を作れます。

import csv
import matplotlib.pyplot as plt

times = []
temps = []

with open("temperature_log.csv") as f:
    reader = csv.reader(f)
    next(reader)  # 見出し行を読み飛ばす
    for row in reader:
        times.append(row[0])
        temps.append(float(row[1]))

plt.plot(times, temps)
plt.xlabel("時刻")
plt.ylabel("気温(℃)")
plt.title("気温の推移")
plt.xticks(rotation=45)
plt.tight_layout()
plt.savefig("temperature_graph.png")
print("temperature_graph.png を保存しました")

このコードを、先ほどの記録プログラムのあとに実行すれば、パソコンを使わなくても、Raspberry Pi単体で、グラフ画像まで完成させられます。

10実践5：簡単なWebサーバーを作る

Raspberry Piは、Webサーバーとしても動かせます。Flaskという、Python用の軽量なツールを使います。ここでは、ブラウザからアクセスすると、現在の状態を表示するページを作ってみましょう。

from flask import Flask
from datetime import datetime

app = Flask(__name__)

@app.route("/")
def home():
    now = datetime.now().strftime("%Y年%m月%d日 %H:%M:%S")
    return f"
Raspberry Piは元気です
現在時刻: {now}
"

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=5000)

このコードを実行すると、Raspberry Piの中に、簡単なWebサーバーが立ち上がります。同じネットワーク内の他のパソコンやスマートフォンから、Raspberry PiのIPアドレスにアクセスしてみましょう。ブラウザに、現在時刻が表示されるはずです。

独自アイデア：LEDをブラウザから操作する

6章のLEDと組み合わせてみましょう。ブラウザ上のリンクをクリックすると、LEDが点灯・消灯する、簡易的な遠隔操作の仕組みです。

from flask import Flask
from gpiozero import LED

app = Flask(__name__)
led = LED(17)

@app.route("/on")
def turn_on():
    led.on()
    return "LEDを点灯しました"

@app.route("/off")
def turn_off():
    led.off()
    return "LEDを消灯しました"

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=5000)

ブラウザでhttp://(RaspberryPiのIPアドレス):5000/onを開けばLEDが点灯します。/offを開けば消灯します。スマートフォンのブラウザからも操作できるので、簡易的なIoT機器の第一歩として、応用が利く仕組みです。

11実践6：総合プロジェクト｜見守りシステムを作る

ここまで、5つの実践を、それぞれ個別に紹介してきました。最後に、それらを組み合わせてみましょう。2章の最後で触れた、見守りシステムの考え方です。「ボタンで手動撮影」「温度を記録」「ブラウザから状態確認」という3つを、1つのプログラムにまとめます。

from flask import Flask
from gpiozero import Button
from picamera2 import Picamera2
from datetime import datetime
import csv
import random

app = Flask(__name__)
button = Button(2)
picam2 = Picamera2()
picam2.start()

log_file = "watch_log.csv"
latest_temp = 0

def record_temperature():
    global latest_temp
    latest_temp = round(20 + random.uniform(-2, 2), 1)  # 実際はセンサー値に置き換える
    now = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
    with open(log_file, "a", newline="") as f:
        writer = csv.writer(f)
        writer.writerow([now, latest_temp])

def take_photo_on_press():
    filename = datetime.now().strftime("watch_%Y%m%d_%H%M%S.jpg")
    picam2.capture_file(filename)
    print(f"{filename} を保存しました")

button.when_pressed = take_photo_on_press

@app.route("/")
def status():
    record_temperature()
    now = datetime.now().strftime("%Y年%m月%d日 %H:%M:%S")
    return f"""
    
見守りシステム
    
現在時刻: {now}
    
最新の気温: {latest_temp}℃
    
ボタンを押すと写真を撮影します
    """

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=5000)

コードの流れを整理する

このプログラムには、3つの役割があります。1つ目は、ボタンが押されたら写真を撮る役割です。7章と8章で学んだ内容です。2つ目は、ブラウザにアクセスするたびに、気温を記録する役割です。9章の内容を応用しています。3つ目は、現在の状態を、ブラウザで見られるようにする役割です。10章のWebサーバーの技術です。1つ1つは、すでに見た仕組みばかりです。組み合わせることで、実用的な1つのシステムになります。

さらに発展させるなら

人感センサーを追加すれば、人が近づいたときだけ自動で撮影する仕組みに発展できます。LINEやメールへの通知機能を足せば、外出先でも異常にすぐ気づけます。1つずつ機能を足していく進め方こそが、電子工作を長く楽しむコツです。

12モデルの選び方

Raspberry Piには、いくつかのモデルがあります。目的に応じて選びましょう。

Raspberry Pi 5について

記事公開時点での、最新の標準モデルです。処理速度が大きく向上しており、複数の重い処理を同時にこなせます。カメラでの動画処理や、AIを使った画像認識のような、負荷の高い用途でも安心して使えます。初めての1台としても、長く使い続けられる選択肢です。

Raspberry Pi Zero 2 Wについて

手のひらに収まる、非常にコンパクトなモデルです。性能は標準モデルに劣りますが、消費電力が少なく、狭い場所にも設置しやすいという利点があります。センサーを1つか2つ動かす、常設型の観測装置のような用途に向いています。電池での長時間駆動を狙う作品にも、しばしば選ばれます。

初めての1台であれば、標準モデル（Raspberry Pi 5、または型落ちのRaspberry Pi 4）がおすすめです。情報量が多く、困ったときの解決策も見つけやすいためです。

13Arduinoとの違い

電子工作の入り口として、Arduinoもよく紹介されます。Raspberry Piとの違いを、簡単に整理しておきましょう。

どちらが優れている、という話ではありません。目的に応じた、道具の違いです。両方を組み合わせて使う人も、数多くいます。

14よくあるトラブルと対処法

症状別の対処早見表

電源はケチらない

15よくある質問

基本のQ&A

応用のQ&A