Préparer une Raspberry Pi

Ci-dessous les étapes pour :

  • installer le système d’exploitation de la Raspberry Pi connu sous le nom Raspberry Pi OS (base Linux Debian)

  • fixer la configuration initiale

Installation de Raspberry Pi OS

La procédure indiquée ci-dessous fait usage du logiciel Rufus pour créer la carte µSD sur laquelle sera installé le système d’exploitation de la Raspberry Pi.

D’autres logiciels sont utilisables tels que Raspberry Pi Imager, Balena Etcher, Win32 disk imager. Cependant, ils présentent chacun un inconvénient :

Raspberry Pi Imager programme la µSD en téléchargeant Raspberry Pi OS depuis internet (⇒ N installations impliquent N téléchargements de Raspberry Pi OS).

  • Balena Etcher est beaucoup plus “lourd” que Rufus (139Mo contre 1.3Mo pour l’installateur).

  • Win32 disk imager ne semble plus vraiment maintenu (dernière version datant de 2017).

À noter que Win32 disk imager est le seul à offrir la fonctionnalité de sauvegarde d’une carte SD dans un fichier sur l’ordinateur. Cette fonctionnalité est malgré tout peu à peu délaissée car supplantée par l’utilitaire SD Card Copier présent dans les versions récentes de Raspberry Pi OS.

  1. S’équiper d’une carte µSD (présente dans les kits Raspberry Pi distribués)

  2. Télécharger en local sur sa machine l’archive de l’image disque de Raspberry Pi OS (→ une image des partitions et du système de fichiers à copier sur la carte µSD).

    Exemple pour la version Bookworm du 04/07/2024 avec interface graphique : 2024-07-04-raspios-bookworm-armhf.img.xz

    Cette image disque sera récupérée depuis le NAS du labo (→ \\diskstation\install\RaspberryPi).

  3. Désarchiver l’image disque (→ 7-Zip, Winzip …​)

  4. Programmer la carte SD avec le contenu de cette image disque décompressé grâce au logiciel Rufus en veillant à sélectionner le bon lecteur de destination (pas le disque dur mais la carte µSD…​)

    rufus
  • Le site officiel de Raspberry Pi OS link met à disposition plusieurs versions possibles du système d’exploitation

  • Sur le site, choisir “Raspberry Pi OS with desktop” si on veut une interface graphique et “Raspberry Pi OS Lite” dans le cas contraire (→ développement croisé, déploiement de serveurs…​)

rpi os versions

Mode “Headless”

Ce qu’on désigne par “Headless” est le fait d’utiliser une Raspberry Pi uniquement à distance via le réseau (→ SSH) et donc sans avoir à y connecter clavier, souris et écran.

Ce mode s’oppose au mode nommé parfois Desktop ou GUI dans lequel on utilise la Raspberry Pi comme un ordinateur traditionnel en lui connectant un clavier, une souris, un écran.

Pour permettre le mode d’utilisation headless dès la 1ère mise sous tension de la Raspberry Pi, il faut :

  • soit utiliser le logiciel Raspberry Pi Imager pour personnaliser l’image disque de Raspberry Pi OS avant son téléchargement depuis le site officiel

  • soit apporter des modifications sur la carte µSD sur laquelle a été transféré l’image disque standard de Raspberry Pi OS.

Au lycée, c’est cette 2ème méthode qui sera utilisée.

  1. Créer dans la partition de la carte µSD nommée boot (→ voir astuce ci-dessous si cette partition ne s’affiche dans l’explorateur de Windows) un fichier nommé obligatoirement hostname.txt dans lequel vous indiquerez le nom à assigner à votre Raspberry Pi.

    Celui-ci sera de la forme rpi-c12-<n°-sur-2-chiffres-de-la-Raspberry Pi>. Exemple : rpi-c12-04

    hostname edit
    Exemple

    Veillez à ce que l’explorateur affiche les extensions de nom de fichier (option : Affichage  🗹 Extensions de nom) pour s’assurer que les noms de fichier correspondent exactement à ce qui est saisi lors de leur création.

    En effet, l’explorateur ajoute systématiquement l’extension .txt à tout nouveau document texte créé et ne l’affiche pas si cette option n’est pas cochée. Il en résulte que si vous créez un fichier hostname.txt celui portera au final le nom hostname.txt.txt (← 2 extensions .txt)

    Si la partition boot n’apparait pas dans l’explorateur de fichiers de Windows, lui attribuer une lettre de lecteur via le gestionnaire de disques (→ commande diskmgmt.msc ou bouton droit sur menu “Démarrer” puis “Gestion des disques”)

    boot assign drive letter
  2. Ajouter les commandes données ci-dessous à la suite de la ligne présente dans le fichier cmdline.txt déjà présent sur la µSD en veillant à n’ajouter AUCUN RETOUR À LA LIGNE (caractères CR (0x0D) ou LF (0x0A) ou combinaison des 2):

    cfg80211.ieee80211_regdom=FR systemd.run=/boot/firstrun.sh systemd.run_success_action=reboot systemd.unit=kernel-command-line.target
    cmdline edit
    Exemple dans Bookworm

    Cet ajout aura pour conséquence de demander l’exécution du script firstrun.sh (voir plus loin pour son contenu) au 1er démarrage de la Raspberry Pi

    Pour s’assurer qu’aucun retour à la ligne n’est inséré, le mieux est :

    • d’utiliser un éditeur de texte un tant soit peu évolué (i.e. VSCode) pour faire la modification plutôt que le Bloc Notes Windows qui a tendance à ajouter des retours à la ligne automatiquement

    • de vérifier dans un éditeur hexadécimal qu’aucun caractère CR (0x0D) ou LF (0x0A) n’a été ajouté automatiquement

      [...]
      0000000C0 3D 6B 65 72 6E 65 6C 2D 63 6F 6D 6D 61 6E 64 2D =kernel-command-
      00000000D 6C 69 6E 65 2E 74 61 72 67 65 74                line.target (1)
      1 Pas de 0A ou 0D après le 74 final
  3. Coller dans la partition boot le fichier firstrun.sh file dont le contenu est donné ci-dessous :

    Tout comme dans l’étape précédente, il faut porter toute son attention sur les retours à la ligne : ceux-ci doivent être OBLIGATOIREMENT codés avec la convention Unix (→ uniquement LF (0x0A)) et non avec celle de Windows (→ CR (0x0D) + LF (0x0A)) ou de MacOS (→ uniquement CR (0x0D)).

    Le non respect de cette contrainte empêchera le démarrage de la Raspberry Pi.

    #!/bin/bash
    
    # Demande au shell de stopper l'exécution du script dès qu'une erreur se produit
    set +e
    
    # Configuration du nouveau nom d'hôte avec celui
    # présent dans le fichier hostanme.txt
    CURRENT_HOSTNAME=`cat /etc/hostname | tr -d " \t\n\r"`
    NEW_HOSTNAME=`cat /boot/firmware/hostname.txt | tr -d " \t\n\r"`
    echo $NEW_HOSTNAME >/etc/hostname
    sed -i "s/127.0.1.1.*$CURRENT_HOSTNAME/127.0.1.1\t$NEW_HOSTNAME/g" /etc/hosts
    
    # Activation de SSH
    systemctl enable ssh
    
    # Mise en place d el'utilisateur par défaut
    # (user : pi / password : raspberry)
    FIRSTUSER=`getent passwd 1000 | cut -d: -f1`
    FIRSTUSERHOME=`getent passwd 1000 | cut -d: -f6`
    echo "$FIRSTUSER:"'$5$bD3Tw27JLx$G8uIBQgYsTzf3L3IS8hxgEoqqfkvAFqJfltQ7KSy9Y3' | chpasswd -e
    if [ "$FIRSTUSER" != "pi" ]; then
       usermod -l "pi" "$FIRSTUSER"
       usermod -m -d "/home/pi" "pi"
       groupmod -n "pi" "$FIRSTUSER"
       if grep -q "^autologin-user=" /etc/lightdm/lightdm.conf ; then
          sed /etc/lightdm/lightdm.conf -i -e "s/^autologin-user=.*/autologin-user=pi/"
       fi
       if [ -f /etc/systemd/system/getty@tty1.service.d/autologin.conf ]; then
          sed /etc/systemd/system/getty@tty1.service.d/autologin.conf -i -e "s/$FIRSTUSER/pi/"
       fi
       if [ -f /etc/sudoers.d/010_pi-nopasswd ]; then
          sed -i "s/^$FIRSTUSER /pi /" /etc/sudoers.d/010_pi-nopasswd
       fi
    fi
    
    # Configuration du WiFi pour la salle C12 (SSID : STS_C12)
    cat >/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf <<'WPAEOF'
    country=FR
    ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
    ap_scan=1
    
    update_config=1
    network={
       ssid="STS_C12"
       psk=fc3c77582ae2ac71409f1a2cdade251e6e8414af9136d68cc39eccd7ee532ac8
    }
    WPAEOF
    
    chmod 600 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
    rfkill unblock wifi
    for filename in /var/lib/systemd/rfkill/*:wlan ; do
       echo 0 > $filename
    done
    
    # Configuration du fuseau horaire
    rm -f /etc/localtime
    echo "Europe/Paris" >/etc/timezone
    dpkg-reconfigure -f noninteractive tzdata
    
    # Configuration clavier AZERTY
    cat >/etc/default/keyboard <<'KBEOF'
    XKBMODEL="pc105"
    XKBLAYOUT="fr"
    XKBVARIANT=""
    XKBOPTIONS=""
    KBEOF
    
    dpkg-reconfigure -f noninteractive keyboard-configuration
    
    # Désactive l'exécution automatique de piwiz (interface graphique de configuration) au 1er démarrage
    # Source : https://forums.raspberrypi.com/viewtopic.php?t=339914
    if [ -f /etc/xdg/autostart/piwiz.desktop ]; then
       mv /etc/xdg/autostart/piwiz.desktop /etc/xdg/autostart/.piwiz.desktop.save
    fi
    systemctl disable userconfig.service > /dev/null 2>&1
    if [ "$(getent passwd rpi-first-boot-wizard)" != "" ]; then
       userdel -r rpi-first-boot-wizard > /dev/null 2>&1
    fi
    rm -f /etc/sudoers.d/010_wiz-nopasswd
    rm -f /etc/xdg/autostart/deluser.desktop
    
    # Désactivation du message d'avertissement concernant l'utilisation du mot de passe par défaut dans SSH
    sudo rm /etc/profile.d/sshpwd.sh
    sudo rm /etc/xdg/lxsession/LXDE-pi/sshpwd.sh
    
    # Suppression de ce script après son exécution
    rm -f /boot/firstrun.sh
    
    # Suppression des options du cmdline.txt permettant de lancer ce script au 1er démarrage
    sed -i 's| systemd.run.*||g' /boot/cmdline.txt
    
    exit 0

1er démarrage

  1. Insérer la carte µSD dans la Raspberry Pi

  2. Connecter un câble réseau à la Raspberry Pi

  3. Si Utilisation désirée ≠ “Headless”, brancher un clavier, une souris et un écran à la Raspberry Pi

  4. Démarrer la Raspberry Pi en l’alimentant via un bloc secteur 5V avec prise micro-usb pouvant délivrer 2500mA

    Le 1er démarrage de la Raspberry Pi nécessite 3 re-démarrages de celle-ci ⇒ soyez patient car ceci dure plusieurs minutes

  5. Se connecter à la Raspberry Pi :

    • soit localement depuis l’interface graphique ou en ligne de commande en utilisant les clavier/souris + écran branchés ur la Raspberry Pi
      → valable pour le mode Desktop

    • soit par SSH (→ PuTTY ou commande ssh) en indiquant l’adresse IP de la Raspberry Pi ou simplement son nom d’hôte
      → valable pour les modes Desktop et Headless

      Les données d’identification configurées par défaut au lycée sont normalement les suivantes :

      login    : pi
      password : raspberry

Configuration de base

La configuration de base consiste généralement à :

  • configurer la disposition du clavier (→ clavier AZERTY)

  • renommer si besoin la Raspberry Pi (→ hostname)

  • changer éventuellement le mot de passe

  • activer les interfaces matérielles (I2C, SPI, Serial, OneWire) avec les capteurs ou dispositifs de commandes connectables à la Raspberry Pi

La procédure est la suivante :

  1. Lancer l’utilitaire de configuration

    • soit depuis l’interface graphique

      raspi config gui
    • soit depuis une console (locale ou distante via ssh) en exécutant la commande :

      sudo raspi-config
      raspi config cli
  2. Configurer au besoin la disposition des touches du clavier à partir du menu Localisation Options  Keyboard

  3. Aller dans System Options  Hostname pour changer au besoin le nom de la Raspberry Pi

  4. Changer éventuellement le mot de passe en passant par le menu System Options  Password.

    Ceci ne doit bien entendu n’être fait que sur une Raspberry Pi disposant d’une carte µSD personnelle ou dédiée à un projet de fin d’année. Dans le cas contraire, la Raspberry Pi doit rester utilisable par tout le monde et il est donc conseillé de garder le mot de passe par défaut (→ raspberry).

  5. Activer les bus matériels sur les broches d’entrées/sorties par l’intermédiaire des menus :

    • Interface Options  I2C,

    • Interface Options  SPI,

    • Interface Options  Serial Port.

      Pour l’interface Serial Port, désactiver le serial login shell et activer le serial port hardware.

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