ラズパイ（IOT・２８）

続きまして、PHPをインストールします。
普段よく使うモジュールごと一度に選択します。

 sudo apt-get install php7.3 php7.3-fpm php7.3-mysql php7.3-mbstring php7.3-xml php7.3-gd php7.3-curl

バージョンを確認します。

 php -v

あっさり入りました。
そして、厄介なのがNginXと連携。
phpのページにアクセスした場合、スクリプトが実行できるように
調整します。
まず、設定ファイルを調整し
WebサーバーからPHPを使えるようにします。

開いたコンフィグで以下となるようにします。

  index index.html index.htm index.nginx-debian.html index.php;
  location ~ \.php$ {
          include snippets/fastcgi-php.conf;
          fastcgi_pass unix:/var/run/php/php7.0-fpm.sock;
  }

この後、NginXを再起動します。
CentOSですと、php-fpmの調整も必要なのですが、
ラズパイ版は調整済みなのですぐに動作可能となります。

ラズパイ（IOT・２７）

今回はNginXをインストールしてみます。
NginXは軽量ながら、
HTTP, HTTPS, SMTP, POP3, IMAPのリバースプロキシ、ロードバランサ、HTTPキャッシュ
を使え大量のアクセスにも耐える高性能なWebサーバーです。

さてさて、ラズパイでのインストールは以下となります。

sudo apt-get install nginx

お手軽に入りますね。
ただ、CentOSにはいるものとは違い、
初期設定も大まかできているものが入ります。

インストール後、バージョン確認して

nginx -v

スタートします。

sudo /etc/init.d/nginx start

ドキュメントの場所は、

/var/www/html

になってます。
面倒なので、設置場所の権限を変えておきます。

sudo chown -R pi:root /var/www/html

ラズパイ（IOT・２６）

前回の引き続きで、MariaDBのインストール後は、
DBの初期設定を行います。
まず、DBにログインしたいところですが、
rootのパスワードが分からない状態です。
以前のMySQLとかでは自動設定されたパスワードを
ログから採取したりもしていましたが、
今は、コマンドから初期設定ができるから便利ですね。

$ mysql_secure_installation

このコマンドからrootのパスワードの変更が
できるようになってます。
ここで、設定したパスワードでログインします。

sudo mysql -u root -p

現在のMySQLはPHPやPythonなどとつなぐ
モジュールのパスワードの形式がこれまでと違い
やり取りするために、mysql_native_password
形式を使う必要がありますが、今のところ必要なさそうです。

ラズパイ（IOT・２５）

ラズパイだってWebサーバーにしたい！
ということで、コンパクトに高性能な各種サーバー向けソフトを
インストールしてみます。

まずは、データベースを入れます。
データベースには、一般的なサーバーにも使われる
大容量データも高速に動作するMySQLをインストールします。

はじめに、MySQLの最新のバージョンをホームページから確認します。
https://dev.mysql.com/downloads/repo/apt/
MySQLのAPT Repository を選択しました。

次に、パッケージを取得します。

wget https://repo.mysql.com/mysql-apt-config_0.8.14-1_all.deb
sudo dpkg -i mysql-apt-config_0.8.14-1_all.deb
sudo apt update

で、通常ですと

sudo apt install mysql-server mysql-client

でインストールできるのですが、MySQLから派生したMariaDBが
標準になって以降、こちらが優先になってます。

sudo apt install mariadb-client-10.0 mariadb-server-10.0

でインストールします。

ラズパイ（IOT・２４）

アンプの動作テストとして、pythonからmp3の再生（IOT・１９）で
作った方法を試してみます。
コマンドを実行してみると、
サウンドの再生が確認できました。

ラズパイ（IOT・２３）

前回、アンプ基板との配線ができましたので、
ラズパイへ接続してみます。
今回、アンプ自体は単体で動いているので
あとは、電源とミニプラグを接続するだけで
完了します。

簡単ですね～。

ラズパイ（IOT・２２）

前回集めたパーツを組み合わせ行きたいと思います。
最終的には、はんだ付けして固定しますが、
配線の具合や基板の動作確認もしたいので、
ブレッドボード上にジャンパワイヤーを取り付けて
仮配線をしてみます。
ブレッドボードの他に、ジャンパワイヤーも
オスオス・オスメス・メスメスがあると便利ですね～



配線するとこんな感じです。

このアンプ基板は、シングルエンドの接続も可能ですが、
別電源を利用したいと思いますので、差動入力のタイプで
配線します。（こっちのほうがシンプルですね）

ラズパイ（IOT・２１）

前回、サウンドの出力をヘッドホン端子から
流せるように調整を行いました。
ただ、ヘッドホン端子から出力できる音の
大きさはせいぜいヘッドホンから聞く分ほどの
音量しか出すことはできません。
スマートスピーカーの用途としては、
力不足な感じです。
そこで、今回は、以下のアンプを接続して
スピーカーを追加し、別電源から電力を
供給して音を鳴らせるようにしてみます。
使うのは、こんなやつです。

ミニスピーカー

アンプ

ミニステレオプラグ

ラズパイ（IOT・２０）

前回、ラズパイからMP3の再生を行いました。
ただ、サウンドの出力先は、HDMIで接続している
モニターからの音でした。
モニタのスピーカーを利用するのでは、
持ち回りが不便なので、ヘッドホンジャックから
出力できるようにしたいと思います。

（ただ、ヘッドホンジャックに、ヘッドホンを差し込むと
そのまま、音声が出てくるかと思いきや、
すんなりと行かず、設定から変更しないとダメなんですね）

ということで、以下から調整です。

sudo raspi-config

そして、

「7 Advanced Options」
　　　↓
「A4 Audio」

で、Force 3.5mm（'headphone'）jack
を選択します。

これで、こちらが優先して出力されるようになります。

ラズパイ（IOT・１９）

今回からは、サウンド回りを確認してみます。
最近では、スマートスピーカーなどが手頃になり、
簡単に使える環境の構築が、誰でもできる時代になりました。
そこで、ラズパイをつかってスマートスピーカーや
遠隔通話などの端末として機能できるように
拡張してみます。

まず、ラズパイから音声の再生を試してみます。
再生するmp3ファイルを用意し、以下のコードで実行。

import pygame.mixer
import time

pygame.mixer.init()
pygame.mixer.music.load("sample.mp3")
pygame.mixer.music.play(-1)

time.sleep(60)
pygame.mixer.music.stop()

ファイルからの再生成功です。

ラズパイ（IOT・１８）

お次は、前回の行ったモバイルバッテリーでの
稼働テストと同じ条件をラズパイ４で行ってみたいと思います。
必要な電力が上昇していますので、
さて、何時間くらい連続稼働できるでしょうか～

条件は前回と同じで
簡単なPythonプログラムを
動かし続けたのですが、モバイルバッテリーの
２５％ランプが消えるまでの所要時間です。

同じように、動作確認してみたところ
こちらは、４時間動作することができました。
ラズパイ３に比べ、概ね６割ほどの駆動時間になりました。
処理速度を重視しないなら、ラズパイ３の方が稼働時間延ばせますね。

ラズパイ（IOT・１７）

ゆくゆくはモーターを付けて自走できるように
軽量そうなモバイルバッテリーを買ってみました。
実際のところ、このバッテリーを使うと
どれくらいの時間運用できるのかを見てみたいと思います。

詳細は以下となります。
maxellの5200mAhのモバイルバッテリー
サイズ：63.5×98.0×14.6mm（タバコ箱の半分くらい）
重さ：127g
出力：3A（２つのUSB端子の合計）

まずは、ラズパイ３に付けて稼働時間を見てみました。
朝から、テスト稼働として簡単なPythonプログラムを
動かし続けたのですが、モバイルバッテリーの
２５％ランプが消えるまでに、６時間ジャストでした。
ですので、簡単な動作とかですと、この構成で
丸一日の稼働が可能そうな感じです。

ラズパイ（IOT・１６）

さて、ラスパイ３と４の温度の状況がどのくらい
違うのかを比較してみたいと思います。

お互いヒートシンクを付けた状態のものを
同じ時間程度起動させてみたところで、
温度状況を確認してみます。

ラズパイ４の方が、使用電力が大きいのですが、
通常の軽い動作しかさせていない状態ですと、
ラズパイ４のCPUは５℃ほど低く
逆に温度は低めなようですね。
意外にも、アイドル時はエコなのかもです。

ラズパイ（IOT・１５）

メインメモリーもラズパイ３の１ＧＢから、ラズパイ４の
メモリー４ＧＢ版へと進化したので、
SDカード上に作成されるスワップファイルの利用をやめ、
OSの作業ファイルをメモリー上に移動するようにしたいと思います。
まず、スワップファイルの利用停止のコマンドを実行します。

sudo swapoff --all
sudo apt-get remove dphys-swapfile

次に、メモリー上へ作業領域を移動するようにします。

sudo vi /etc/fstab

以下の行を追加

tmpfs /tmp tmpfs defaults,size=256m,noatime,mode=1777 0 0
tmpfs /var/tmp tmpfs defaults,size=128m,noatime,mode=1777 0 0

最後に、free と df -h を実行して確認してみます。

すっきりとなりました。

セキュリティー対策（１３）

不用意に開かれたネットワークのポートは、
セキュリティ対策の上で穴となることがあるので、
ポートの状態を確認しておくことは重要ですね。
そこで、ラズパイでネットワークに使用されているポートの状況を
調べてみます。
調査には、ポートスキャンツールのNmapを使ってみます。
このツールは高性能で高速に実行できる定番ツールですね。
まず、インストールは以下となります。

sudo apt-get install nmap

次に、このラズパイで開かれているポートをスキャンしてみます。

nmap localhost

実行すると次のようになりました。

２２番ポートをSSHが利用していることが分かりました。
他のポートは、未使用なことが再確認できました。

ラズパイ（IOT・１４）

さて次は、ラズパイ４へヒートシンクを取り付けてみます。
温度の状況はどのくらい変わるのか確認してみます。
まず、通常起動した後、そこそこ動かしたあとの温度は
こんな感じです。

次に、前回の温度の具合から４か所へヒートシンクを
取り付けるとこんな感じなりました。
（前の記事で、購入したヒートシンクの数が３つ
と書いてましたが、よく見ると４つ入ってました）
ラズパイ３と違い４は、基盤の表面だけの取り付けで
よくなりました。

そして、同じようにそこそこ動かしたあとの
温度は以下のようになりました。

やはり、ラズパイ３に引き続き、４の方も
ヒートシンクの効果はあるようですね。

ラズパイ（IOT・１３）

ラズパイ４のアルミケースの検証をしてみます。
アルミ製のケースなのでプラスチックのと比べれば、
放熱性は良さそうですが、プラスチックのケースを付けて
試したときは、ケースを付けた方がCPUの温度が３℃ほど
上昇していましたので、気になるところですね。
温度の計測には、前回紹介した非接触温度計を利用してます。
https://pillon-pg.blogspot.com/2019/11/iot_27.html

さっそく稼働時のそれぞれの温度を測っていきたいと思います。
まずは、ケースを付けない場合（下はつけて、上蓋を付けない場合）

通常使用で３０分程度動作後の各場所の温度は次のようになりました。

それぞれの要素で、温度はだいぶ異なりますね～。
ラズパイ４用のヒートシンクがあるのですが、
同梱されていたのは３種類でした。CPUには付けるとして、なんとなく
どこに付ければいいか不安でしたが、
これを熱が多く出されている部分に、取り付ける指標となりました。