アールティさんのご厚意で、Raspberry Pi Zeroを借りることができましたので、作業記録を書いていきたいと思います。

RaspberryPi Zeroは、RaspberryPiの半分ほどの大きさで1GHzのシングルコアCPU、512MBのRAMをもつシングルボードコンピュータです。CPUは、ARM系のCPU（Broadcom BCM2835)のようです。CPUは、メモリの下実装されているそうですので、直接見ることができません。

RaspberryPiと同じOS(Raspbian)が動作します。

RaspberryPi Zeroのハードウェアは、下図のようになっています。

RaspberryPiシリーズのハードウェアの詳細は、eLinuxのページにまとめられていますが、RaspberryPi Zeroの主な仕様は、

です。

この表からもわかると思いますが、RaspberryPi Zeroを他のRaspberry Piと同様に、Raspbianをインストールするには、Mini HDMIのコネクタをもつケーブルまたはアダプタとUSBキーボードが必要になります。（グラフィックモードを使いたい場合には、USBハブも必要になります）

ただし、シリアルコンソールを使う場合には、UARTレベルのシリアルUSBケーブルがあれば、導入することができると思います。シリアルコンソールを使う場合には、GPIOのUARTのピンに接続してください。

RaspberryPi ZeroのGPIOのピン配列は、RaspberryPi 2などと同じピン配列になっています。（上図を参照）

詳細は、公式ページを参照していただければわかると思います。

ただし、RaspberryPi ZeroのGPIOを使う場合には、モータ等を動かすと、電源容量不足になり、システムダウン等が起きる可能性がありますので、OTGモードでなく通常モードで起動した方が良いと思います。

また、RaspberryPi ZeroのSoCは、Model A,B,A+,B+と同じBCM2935ですので、GPIOの仕様もほぼ同じだと思われます。そのため、他のサイトでも説明がありますが、GPIOピンの電気的仕様も同じと考えられ

• GPIOピン1本あたりの最大電流は16mA
• 複数本のGPIOピンを使用する場合、同時に流せる電流の合計は50mAまで

という制限も同じだと思います。GPIOの詳細な説明については、外部のサイト（ツール・ラボ）に記載されていましたので、参照してください。

Raspberry Pi Zeroは、USBのクライアントとして動作させることができます。この機能を使うと、USBの周辺機器はつなぐことができませんが、出先でUSBケーブルのみでプログラム開発ができるので、まずは、この機能を有効にしてセットアップしていきます。オリジナルの手順は、こちら(HowToOTGFast.md)を参照してください。

最初のセットアップでは、microSDカードにOSを入れていきますので、ホストとなるPCが必要です。Windows10の場合には、別途ドライバをダウンロードする必要があります。

私が用意したものは下記の通りです。

• Raspberry Pi Zero
• micro SDカード
• 通常のUSBケーブル（microUSB-USB)
• ホストPC（Windows10)（SDカードIF内蔵）

OTG機能を使う場合には、通常のUSBケーブルでなければいけないようです。

RaspberryPi ZeroをOTGでセットアップするために、必要なファイルをダウンロードしておきます。

• RASPBIAN JESSIE LITE (オフィシャルサイトより)
• Win32DiskImager（Windows用のイメージライター)
• RNDISドライバー（RPI Driver OTG このページの中ほど少し下あたりにリンクがあります)

Windows10の場合には、RaspberryPi ZeroをOTGモードで起動すると、COMデバイスとして認識されます。ここでは、SSHでログインしたいと思いますので、RNDISのドライバが別途必要になります。Windows7で確認してみましたが、こちらもCOMデバイスとして認識されます。ドライバもないのでOTGモードで使えませんでした。

準備ができたら、RaspberryPi用の起動用SDカードを作成します。ダウンロードしたRASPBIAN JESSIE LITE（2017-04-10-raspbian-jessie-lite.zip）を解凍し、2017-04-10-raspbian-jessie-lite.imgを適当なディレクトリに保存します。

次に、microSDカードをカードリーダーに挿入し、Win32DiskImagerを起動します。

先程解凍した、raspbian のイメージファイル(2017-04-10-raspbian-jessie-lite.img)を選択し、書き込みたいSDカードを挿入したドライブを選択し、''Write''で書き込みを開始します。

Wid32DiskImagerが正常終了すれば、起動用SDカードの完成です。一旦、SDカードを取り出しましょう。

前述したところまででできたSDカードをRaspberryPi Zeroに挿入して起動させれば、キーボードとディスプレイがあれば操作可能になりますが、RasbperryPi Zeroは、Mini-HDMIのインターフェースしか持っていませんので、別途用意する必要があります。

そのため、最初に起動する前に、OGTモードで起動できるように設定していきます。

まずは、完成した起動用SDカードをSDカードリーダーにさしてみます。WindowsPCであれば、bootとという名前のフォルダが見えると思います。このフォルダは、Raspbianの起動用のカーネルや設定ファイルが格納されているところです。

OTGモードで起動させるには、このフォルダ内のconfig.txt と cmdline.txtを編集し、さらに、sshサーバーを起動させるような設定が必要になります。

config.txtは、カーネル起動時に読み込むモジュールやデバイスに関する設定を記載したものです。OTGモードでの起動には、

dtoverlay=dwc2

の一行をファイル末に追記すればOKです。このファイルをコメントアウトまたは削除すれば通常モード（USBのホスト機能がONの状態）で起動します。

次にOTGモード時に、RasberryPiをネットワーククライアントとして動作するように、モジュールのロードの設定を行います。このファイルは、1行のみのファイルですが、"rootwait"　の記述のすぐ後に改行を入れずに

modules-load=dwc2,g_ether

を挿入します。

初期状態では、

dwc_otg.lpm_enable=0 console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=6acaa775-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait modules-load=dwc2,g_ether quiet init=/usr/lib/raspi-config/init_resize.sh

となっていると思います。一度、作成したSDカードでRaspberryPiを起動した後であれば、"rootwait"は行末にあると思います。

一度も起動していない場合の、"rootwait"はの後に記載されている

quiet init=/usr/lib/raspi-config/init_resize.sh

という部分は、Raspbianで使うファイルシステムのリサイズ用のスクリプトですので、最初の起動時に削除されます。

上記の編集作業が終われば、RaspberryPi Zeroは、OTGモードで起動しますが、JESSIE LITEでは、sshサーバーがデフォルトでは有効になっていません。通常は、OSの起動後のsystemctlコマンドで有効化するのですが、最初からOTGモードで起動させたいので、ここでは、sshというファイルを作成することで、sshサーバーを有効化することができます。

sshというファイルは、中身は空で問題ありませんが、拡張子は付けないように気を付けてください。以上でRaspberryPi ZeroのOTGモードの設定は終わりです。RasberryPi ZeroにSDカードを挿入して、ホストPCと接続してみてください。ボード上の緑色のLEDが点滅して、Raspbianが起動します。

以上でRaspberryPi Zeroの設定は終了です。

次にホストPC側の設定を行います。

RaspberryPi Zero上の緑色のLEDが点灯状態になれば、Raspbianが起動している状態ですので、ホストPCからアクセスしてみます。

MacやLinuxでは、RaspberryPi Zeroと接続したUSBがネット―クデバイスとして認識されていると思いますが、Windowsの場合には、シリアルデバイス（COM3など）として認識されているはずです。この状態では、RaspberryPi Zeroにsshでアクセスできませんので、デイバイマネージャーを起動して、ネットワークデバイスとして認識させなおします。

ドライバの設定とsshでのアクセスに関しては、こちらの記事が図もあり、わかりやすいと思いますので、参照してください。

RaspberryPiZeroをOTGモードで利用する場合には、Bonjourと互換性のあるAvahiが必要となります。まずは、

# sudo apt-get install avahi-daemon

でAvahiをインストール＆有効化しておきます。

ほとんどの場合、Avahiが動作していれば、 raspberrypi.local というホスト名でアクセス可能なはずですが、最近のUbuntuでは、USB接続の有線ネットワーク接続がIPv6のみとなっているようですので、

設定　>ネットワーク >有線 > オプション 

で ''IPv4設定'' のタブを選択して、''方式(M)'' を　''ローカルへのリンク専用''　に変更してください。

より詳細な情報としてこちら（Qiita）の記事も参照してください。

RaspberryPi ZeroをOTGモードで起動すると無線LANをもっていない　RaspberryPi Zeroでは、インターネットの接続ができずソフトウェアのアップデートやツールのインストールもできません。

そのため、ホストPCのネットワークを共有する設定を行い、RaspberryPi Zeroからインターネットへの接続を行います。

Windowsの場合には、ネットワークの共有設定を使います。

まず、コントロールパネルを開き、''「ネットワークとインターネット」''を開き、''「状態」''のところで、インターネットに接続しているアダプターのオプションを変更します。

''「アダプターのオプションを変更する」''を選択すると、別のウィンドウが開き、PCに接続されているネットワークアダプタの一覧が表示されます。

次に、インターネットにつながっているアダプター（共有するネットワークアダプタ）を右クリックでメニューを表示させ、''プロパティ''を選択します。

プロパティの設定ダイアログが表示されたら、''共有''のタブを選択し、''ネットワークのほかのユーザーに、このコンピューターのインターネット接続をとおしての接続を許可する(N)''にチェックし、ネットワークアダプタの共有を行います。

ネットワークアダプタの共有を行うと、ローカル側（RaspberryPi Zero側）のIPアドレスを変更する必要がありますので、RaspberryPi Zeroを再起動させてください。

再起動後は、ホストPCをとおしてインターネットに接続することができます。

Linuxの場合は、RaspberryPi　ZeroがホストPCを介したローカルネットワークに接続された状態と同じですので、ホストPCがGatewayになるようにルーティング設定を行います。

Linuxの場合には、ほぼ通常のGatewayの設定で問題ありません。ただし、RaspberryPi Zero側のネットワーク（usb0になど）のIPアドレスを固定してしまった方がよいと思います。あとは、ip_forwardingなどの設定をすればよいと思います。

OTGモードでは、USBデバイスを利用できませんので、GPIOにサーボモータをつないで動作させてみます。

詳細は、こちらにページです。

OTGモードでは、USBデバイスを使えませんが、通常モードでNFCを使ってみたいと思います。

詳細は、こちらにページです。

ネット上では、RaspberryPiを使ってAmazon Alexaのようなものを作っているものを見かけましたので、ここでも作ってみたいと思います。将来的には、ロボットコミュニケーションインターフェースにする予定です。（多分OpenRTM対応くらいはやります）