有線LAN（Ethernet）

概要

Raspberry Pi Catでナビゲーションを行うための環境構築手順について説明します。
ノートPCとRaspberry Pi Catに搭載されているRaspberry Pi同士をLANケーブ
で接続しセットアップを行います。

必要な物

Software	Version
ノートPC	Ubuntu 22.04（ROS 2 Humble)
Raspberry Pi Cat（Raspberry Pi 4B+）	Ubuntu 22.04（ROS 2 Humble)

Hardware
ノートPC	Raspberry Pi Cat（Raspberry Pi 4B+）
Joystick Controller	microSDカード（32GB以上が好ましい）
LANケーブル

環境構築手順

ノートPCRaspberry Pi

1. ROS 2のインストール

• ROS 2のインストールをする場合
  

  bash <(curl -s https://raw.githubusercontent.com/uhobeike/ros2_humble_install_script/main/install_desktop.sh)
  source $HOME/.bashrc
  

• ROS 2の設定のみ済んでいない場合（ほとんどの人はできてないと思うので実行推奨）
  

  bash <(curl -s https://raw.githubusercontent.com/uhobeike/ros2_humble_install_script/main/ros2_setting.sh)
  

2. ワークスペースの構築

• Install apt pkg
  

  sudo apt install -y git python3-vcstool xterm
  

• 学校で初めてsshでgit cloneする場合は以下を実行してください

  curl -s https://raw.githubusercontent.com/uhobeike/ssh_config_cit/master/config >> ~/.ssh/config
  

• Set Up Workspace（GitHubでの鍵の登録が済んでいる前提）

  git clone git@github.com:CIT-Autonomous-Robot-Lab/raspicat2.git $HOME/raspicat2
  grep -q "source $HOME/raspicat2/install/setup.bash" ~/.bashrc || echo "source $HOME/raspicat2/install/setup.bash" >> ~/.bashrc
  grep -q "export RASPICAT2_WS=$HOME/raspicat2" ~/.bashrc || echo "export RASPICAT2_WS=$HOME/raspicat2" >> ~/.bashrc
  source $HOME/.bashrc
  cd $RASPICAT2_WS && mkdir src
  vcs import src < raspicat-pc.repos --debug
  rosdep update
  rosdep install -y --from-paths src --ignore-src --rosdistro $ROS_DISTRO
  colcon build --symlink-install
  source $HOME/.bashrc
  

3. 時刻同期のための設定

• Run script

  colcon_cd raspicat_setup_scripts
  ./time_synchronization/scripts/setup_remote_pc.sh
  

1. microSDカードにUbuntuのイメージを焼く

• イメージのダウンロード
  Ubuntu 22.04 LTSのリリースページからUbuntu 22.04 serverのイメージファイル
  （ubuntu-22.04.1-preinstalled-server-arm64+raspi.img.xz）をダウンロードします。
  ここをクリックするとダウンロードが始まります

ダウンロードしたイメージはrpi-imager等でSDカードに書き込みます。

• rpi-imagerのインストール

  sudo apt install -y rpi-imager
  

  下記のコマンドを実行してrpi-imagerを立ち上げましょう。
  以下のようにwindowが立ち上がると思います。

  rpi-imager
  

  ダウンロードしたイメージとmicroSDカードを選択し
  以下のようにmicroSDカードに書き込みましょう。

Warning

「詳細な設定」はすべてオフにしてください。 ここで「ホスト名」や「ユーザ名」を設定すると、この後デバイスドライバをインストールする際にエラーが発生します。

2. 焼いたmicroSDカードをRaspberry Piに挿してRaspberry Pi Catを起動

• Raspberry Pi Catの起動
  焼いたmicroSDカードをRaspberry Piに挿して、Raspberry Pi Catの電源を入れましょう。

3. 有線LANを使用し、ノートPCのネットワークを利用する

ノートPCとRaspberry Pi間をLANケーブルで接続し、ノートPCからRaspberry Piへssh接続を行います。

Warning

ノートPCはWi-Fiに接続している必要があります。

1 . ノートPCとRaspberry Pi間をLANケーブルで接続
挿入後にそれぞれのLANポートのインジケーターランプが点滅していることを確認しましょう。

2 . PC側でEthernetの接続プロファイルを作成します

• network-managerのインストール
  

  sudo apt install -y network-manager
  

  export ET_NIC_NAME=$(ip -o link show | awk -F': ' '$2 ~ /^en[opsx]/ {print $2}')
  export PROFILE_NAME=raspicat
  nmcli connection add type ethernet con-name $PROFILE_NAME ifname $ET_NIC_NAME ipv4.method shared
  

3 . プロファイルを作成後、プロファイルの適用を行います

• プロファイルの適用
  

  nmcli con up $PROFILE_NAME ifname $ET_NIC_NAME
  

4 . ip aで有線LAN接続ができているか確認します

• 有線LAN接続の確認
  enp0s31f6のIPアドレスが10.42.0.1になっていれば問題ないです。
  人によっては、eno、enp、ens、enxになっています。（命名規則について）

  ikebe@ikebe:~$ ip a
  1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN group default qlen 1000
      link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
      inet 127.0.0.1/8 scope host lo
        valid_lft forever preferred_lft forever
      inet6 ::1/128 scope host 
        valid_lft forever preferred_lft forever
  2: enp0s31f6: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
      link/ether f8:75:a4:a9:0a:49 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
      inet 10.42.0.1/24 brd 10.42.0.255 scope global noprefixroute enp0s31f6
        valid_lft forever preferred_lft forever
      inet6 fe80::ec73:35a8:7a39:dcfc/64 scope link noprefixroute 
        valid_lft forever preferred_lft forever
  3: wlp0s20f3: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP group default qlen 1000
      link/ether 80:32:53:62:73:c5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
      inet 192.168.23.232/24 brd 192.168.23.255 scope global dynamic noprefixroute wlp0s20f3
        valid_lft 84272sec preferred_lft 84272sec
      inet6 fe80::5c7a:7a80:7622:ed41/64 scope link noprefixroute 
        valid_lft forever preferred_lft forever
  

5 . Raspberry Piにssh接続

• arp-scanのインストール
  Raspberry PiのIPアドレスを調べるためにarp-scanコマンドを使用します。

  sudo apt install -y arp-scan
  

• ssh接続
  Raspberry PiのIPアドレスを調べ、そのIPを使用しssh接続を行います。
  

  export Raspberry_Pi_IP=$(sudo arp-scan -l -I $ET_NIC_NAME | awk 'NR==3{print $1}')
  ssh ubuntu@$Raspberry_Pi_IP
  

• 接続するとyesかnoかを求められます
  yesを選択しましょう。

• 次にパスワードを求められます
  デフォルトのパスワードはubuntuです。
  そのため、以下のように入力を求められたら、ubuntuと打ちましょう。

  ubuntu@10.42.0.13's password: 
  

• 今度はパスワードの変更を求められます
  以下のように入力を求められたら、
  現在のパスワードを聞かれているのでubuntuと入力します。

  Current password:
  

  次の入力では、設定したい自分が考えたパスワードを打ち込みます。
  パスワードをうまく設定できたら、以下のように出力されます。

  passwd: password updated successfully
  Connection to 10.42.0.13 closed.
  

• パスワード無しでssh接続
  

  ssh-copy-id ubuntu@$Raspberry_Pi_IP
  ssh ubuntu@$Raspberry_Pi_IP
  

6 . ssh接続ができたら、Raspberry PiがPCのネットワークを利用できているか確認します

• ネットワークへの接続確認（Raspberry Pi）

  ping '8.8.8.8'
  

Info

実行後の正常な出力結果は以下のとおりです。

$ ping '8.8.8.8'
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 ttl=110 time=91.2 ms
64 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=2 ttl=110 time=38.5 ms
                    （以下省略）

Warning

ノートPCがWi-Fiに接続されている状態で、下記のように結果が何も返ってこない場合は

$ ping '8.8.8.8'
PING 8.8.8.8 (8.8.8.8) 56(84) bytes of data.

↓ノートPC上で下記のコマンドを実行してください↓

export ET_NIC_NAME=$(ip -o link show | awk -F': ' '$2 ~ /^en[opsx]/ {print $2}')
export WL_NIC_NAME=$(ip -o link show | awk -F': ' '$2 ~ /^wl[opsx]/ {print $2}')
sudo iptables -t nat -A POSTROUTING -o $WL_NIC_NAME -j MASQUERADE
sudo iptables -A FORWARD -m conntrack --ctstate RELATED,ESTABLISHED -j ACCEPT
sudo iptables -A FORWARD -i $ET_NIC_NAME -o $WL_NIC_NAME -j ACCEPT

4. aptパッケージのアップグレード

• aptパッケージの自動更新をオフにする
  aptパッケージを更新する際に、自動更新のプロセスが邪魔をしてくるので、オフにしましょう。

  sudo systemctl stop unattended-upgrades
  sudo apt purge unattended-upgrades
  sudo pkill --signal SIGKILL unattended-upgrades
  

• aptパッケージの更新（時刻同期）
  正常にaptパッケージの更新をするには、時刻を正しくする必要があります。
  dateコマンドを打つと、現在の時刻ではないことが分かります。
  

  wget -O /tmp/setup_raspi.sh --no-check-certificate https://raw.githubusercontent.com/CIT-Autonomous-Robot-Lab/raspicat_setup_scripts/ros2/time_synchronization/scripts/setup_raspi.sh
  chmod +x /tmp/setup_raspi.sh
  . /tmp/setup_raspi.sh
  

  ↓ノートPC上で下記のコマンドを実行してください↓

  sudo systemctl restart chrony.service
  

Info

上記のコマンドでは、ノートPC（サーバ）の時間が合っているものとしています。
その上で、Raspberry Pi（クライアント）は、ノートPCの時刻を参照し、時刻の更新をします。

• aptパッケージの更新
  

  sudo apt update -y
  sudo apt upgrade -y
  

  ここで一旦、Raspberry Piの再起動を行います。

  sudo reboot
  

  20秒程経ったら、再度ssh接続を行いましょう。

  ssh ubuntu@$Raspberry_Pi_IP
  

5. ROS 2のインストール

• Install ROS 2

  bash <(curl -s https://raw.githubusercontent.com/uhobeike/ros2_humble_install_script/main/install_server.sh)
  source $HOME/.bashrc
  

6. ワークスペースの構築

• Install apt pkg
  

  sudo apt install -y build-essential git python3-vcstool
  

• 学校で初めてsshでgit cloneする場合は以下を実行してください

  curl -s https://raw.githubusercontent.com/uhobeike/ssh_config_cit/master/config >> ~/.ssh/config
  

• Set Up Workspace（GitHubでの鍵の登録が済んでいる前提）

  git clone git@github.com:CIT-Autonomous-Robot-Lab/raspicat2.git $HOME/raspicat2
  grep -q "source $HOME/raspicat2/install/setup.bash" ~/.bashrc || echo "source $HOME/raspicat2/install/setup.bash" >> ~/.bashrc
  grep -q "export RASPICAT2_WS=$HOME/raspicat2" ~/.bashrc || echo "export RASPICAT2_WS=$HOME/raspicat2" >> ~/.bashrc
  source $HOME/.bashrc
  cd $RASPICAT2_WS && mkdir src
  vcs import src < raspicat-raspi.repos --debug
  rosdep update
  rosdep install -y --from-paths src --ignore-src --rosdistro $ROS_DISTRO
  colcon build --symlink-install
  source $HOME/.bashrc
  

7. デバイスドライバのインストール

Raspberry Pi CatをROS 2で制御するには、デバイスドライバのインストールが必要です。

• Install Device Driver

  colcon_cd raspicat_setup_scripts
  ./device_driver_auto_install/scripts/install.sh
  

Info

デバイスドライバは、特定のハードウェアデバイスとOS間で通信を行うためのソフトウェアです。