「Raspberry PiにオリジナルのLinuxを入れたい」
「Raspbianではなく、完全にカスタマイズしたOSを作りたい」
「IoT製品のプロトタイプをRaspberry Piで開発したい」
そんな要望に応えるのがYocto Projectです。この記事では、Yoctoを使ってRaspberry Pi向けのカスタムLinuxイメージをビルドし、実機で起動するまでの手順を解説します。
必要なもの
- ビルド用PC:Ubuntu 22.04/24.04、メモリ16GB以上、ディスク200GB以上
- Raspberry Pi 4 または 5
- microSDカード:16GB以上(Class 10推奨)
- SDカードリーダー
- HDMIモニター + キーボード(動作確認用)
この記事の前提条件
- Yoctoの基本(BitBake、レイヤー、レシピ)を理解している
- Pokyでcore-image-minimalのビルドが成功している
- Linuxの基本的なコマンド操作ができる
まだの方は先に「Yocto入門ガイド」をお読みください。
この記事でわかること
- meta-raspberrypiレイヤーのセットアップ
- Raspberry Pi向けイメージのビルド設定
- SDカードへのイメージ書き込み方法
- 実機での起動確認
- Wi-Fi/SSH/GPIOの設定方法
全体の流れ
- Pokyと必要なレイヤーをダウンロード
- bblayers.confにレイヤーを追加
- local.confでMACHINEを設定
- bitbakeでイメージをビルド
- SDカードに書き込み
- Raspberry Piで起動確認
Step 1: 必要なレイヤーをダウンロード
# 作業ディレクトリを作成
$ mkdir -p ~/yocto && cd ~/yocto
# Pokyをダウンロード(styhead = 最新安定版)
$ git clone -b styhead git://git.yoctoproject.org/poky.git
# meta-raspberrypiをダウンロード
$ git clone -b styhead git://git.yoctoproject.org/meta-raspberrypi
# meta-openembeddedをダウンロード(依存関係)
$ git clone -b styhead git://git.openembedded.org/meta-openembedded
# ディレクトリ構成を確認
$ ls
meta-openembedded meta-raspberrypi poky
3つのリポジトリすべて同じブランチ(styhead)を使うのがポイントです。バージョンが混在すると互換性エラーが発生します。
Step 2: ビルド環境を初期化
# ビルド環境を初期化
$ cd ~/yocto/poky
$ source oe-init-build-env build-rpi
# buildディレクトリに移動される
# 初回実行時は conf/local.conf と conf/bblayers.conf が自動生成される
build-rpiという名前でビルドディレクトリを作ると、他のターゲット向けビルドと区別しやすくなります。
Step 3: レイヤーを追加
# meta-oeを追加(meta-raspberrypiの依存)
$ bitbake-layers add-layer ../../meta-openembedded/meta-oe
# meta-pythonを追加(Pythonを使う場合)
$ bitbake-layers add-layer ../../meta-openembedded/meta-python
# meta-networkingを追加(ネットワーク機能を使う場合)
$ bitbake-layers add-layer ../../meta-openembedded/meta-networking
# meta-raspberrypiを追加
$ bitbake-layers add-layer ../../meta-raspberrypi
# レイヤー一覧を確認
$ bitbake-layers show-layers
layer path priority
================================================================================
meta /home/user/yocto/poky/meta 5
meta-poky /home/user/yocto/poky/meta-poky 5
meta-yocto-bsp /home/user/yocto/poky/meta-yocto-bsp 5
meta-oe /home/user/yocto/meta-openembedded/meta-oe 6
meta-raspberrypi /home/user/yocto/meta-raspberrypi 9
Step 4: local.confを設定
conf/local.confを編集して、Raspberry Pi向けの設定を行います。
$ nano conf/local.conf
以下の設定を追加・変更します:
# ========================================
# Raspberry Pi向け設定
# ========================================
# ターゲットマシンを指定
# raspberrypi4-64 : Raspberry Pi 4 (64bit)
# raspberrypi5 : Raspberry Pi 5
# raspberrypi3-64 : Raspberry Pi 3 (64bit)
MACHINE = "raspberrypi4-64"
# ビルドの並列数(CPUコア数に合わせて調整)
BB_NUMBER_THREADS = "8"
PARALLEL_MAKE = "-j 8"
# SDカードイメージを生成(wic形式)
IMAGE_FSTYPES = "wic.bz2 wic.bmap"
# GPU メモリ割り当て(MB)
GPU_MEM = "64"
# シリアルコンソールを有効化(デバッグ用)
ENABLE_UART = "1"
# SSH を有効化(Dropbear)
IMAGE_FEATURES += "ssh-server-dropbear"
# root ログインを許可(開発用。本番では無効化すること)
EXTRA_IMAGE_FEATURES += "debug-tweaks"
# U-Bootブートローダーを使用
RPI_USE_U_BOOT = "1"
Raspberry Piのマシン設定一覧
| MACHINE設定 | 対応モデル | アーキテクチャ |
|---|---|---|
raspberrypi5 | Raspberry Pi 5 | 64bit (aarch64) |
raspberrypi4-64 | Raspberry Pi 4 | 64bit (aarch64) |
raspberrypi4 | Raspberry Pi 4 | 32bit (armhf) |
raspberrypi3-64 | Raspberry Pi 3 | 64bit (aarch64) |
raspberrypi3 | Raspberry Pi 3 | 32bit (armhf) |
raspberrypi2 | Raspberry Pi 2 | 32bit (armhf) |
raspberrypi0-2w-64 | Raspberry Pi Zero 2 W | 64bit (aarch64) |
最近のRaspberry Piは64bitモデルを選ぶのがおすすめです。メモリ管理が改善され、将来的な互換性も高いです。
Step 5: イメージをビルド
# 最小構成のイメージをビルド
$ bitbake core-image-minimal
# または、基本ツールを含むイメージ(busybox等が入って使いやすい)
$ bitbake core-image-base
# ビルド時間の目安(初回)
# - 8コア/32GB RAM: 約1.5〜2時間
# - 4コア/16GB RAM: 約3〜4時間
ビルド完了後の確認
# 生成されたイメージを確認
$ ls tmp/deploy/images/raspberrypi4-64/
core-image-minimal-raspberrypi4-64.wic.bz2 # SDカードイメージ(圧縮)
core-image-minimal-raspberrypi4-64.wic.bmap # 高速書き込み用マップ
Image # カーネルイメージ
bcm2711-rpi-4-b.dtb # デバイスツリー
Step 6: SDカードに書き込み
方法1: bmaptoolを使う(推奨・高速)
bmaptoolはYoctoが生成する.bmapファイルを使って、空きブロックをスキップしながら書き込みます。ddより大幅に高速です。
# bmaptoolをインストール
$ sudo apt install bmap-tools
# SDカードのデバイス名を確認
$ lsblk
# bmaptoolで書き込み(/dev/sdXは実際のデバイス名に置き換え)
$ cd tmp/deploy/images/raspberrypi4-64/
$ sudo bmaptool copy core-image-minimal-raspberrypi4-64.wic.bz2 /dev/sdX
# 書き込み完了後、同期
$ sync
方法2: ddを使う(従来方式)
# 圧縮を解凍しながら書き込み
$ bzcat core-image-minimal-raspberrypi4-64.wic.bz2 | sudo dd of=/dev/sdX bs=4M status=progress
# 同期
$ sync
注意: /dev/sdXは必ずSDカードの正しいデバイス名に置き換えてください。間違えるとPCのハードディスクを上書きしてしまいます。lsblkコマンドで確認してから実行してください。
Step 7: Raspberry Piで起動
- SDカードをRaspberry Piに挿入
- HDMIモニターとキーボードを接続
- 電源を接続して起動
- ログインプロンプトが表示されたら
rootでログイン(パスワードなし)
Poky (Yocto Project Reference Distro) 5.1 raspberrypi4-64 ttyAMA0
raspberrypi4-64 login: root
root@raspberrypi4-64:~# uname -a
Linux raspberrypi4-64 6.6.x-yocto-standard #1 SMP ... aarch64 GNU/Linux
root@raspberrypi4-64:~# cat /etc/os-release
NAME="Poky (Yocto Project Reference Distro)"
VERSION="5.1 (styhead)"
おめでとうございます!Yoctoでビルドした自作LinuxがRaspberry Piで起動しました。
追加設定: Wi-Fi / SSH / GPIO
Wi-Fiを有効化する
conf/local.confに以下を追加します:
# Wi-Fiドライバとツールを追加
IMAGE_INSTALL:append = " linux-firmware-bcm43455 wpa-supplicant"
wpa_supplicantの設定ファイルを用意すれば、起動時に自動接続できます。
SSHでリモートログイン
IMAGE_FEATURES += "ssh-server-dropbear"を設定済みなら、SSHが有効です。
# IPアドレスを確認(有線LAN接続の場合)
root@raspberrypi4-64:~# ip addr show eth0
# 別のPCからSSH接続
$ ssh root@192.168.1.xxx
実際の開発では、HDMIモニターは起動確認だけに使って、以後はSSHで操作するのが効率的です。
GPIOを操作する
# GPIOツールを追加(local.confに追記)
IMAGE_INSTALL:append = " libgpiod libgpiod-tools"
再ビルド後、GPIO操作が可能になります:
root@raspberrypi4-64:~# gpioinfo
root@raspberrypi4-64:~# gpioset gpiochip0 17=1 # GPIO17をHIGHに
root@raspberrypi4-64:~# gpioget gpiochip0 27 # GPIO27を読み取り
よくあるトラブルと解決方法
画面が真っ暗、起動しない
原因: HDMIの出力設定が合っていない
解決: conf/local.confに以下を追加
HDMI_FORCE_HOTPLUG = "1"
HDMI_GROUP = "2"
HDMI_MODE = "82" # 1080p 60Hz
Kernel panic - not syncing
原因: カーネルとルートファイルシステムの不整合
解決: イメージを再ビルドし、SDカードに書き直す。SDカードをフォーマットしてから書き込むと確実です。
No such file or directory: wic.bz2
原因: IMAGE_FSTYPESにwicが含まれていない
解決: conf/local.confに以下を追加
IMAGE_FSTYPES = "wic.bz2 wic.bmap"
ビルドエラー: INCOMPATIBLE_LICENSE
ERROR: xxx has incompatible license
原因: 商用ライセンスが必要なパッケージが含まれている
解決: local.confにライセンスを許可する設定を追加
LICENSE_FLAGS_ACCEPTED = "commercial"
まとめ
この記事では、Yocto ProjectでRaspberry Pi向けのカスタムLinuxをビルドする手順を解説しました。
- meta-raspberrypiレイヤーでRaspberry Piをサポート
- MACHINE設定でターゲットモデルを指定
- wic形式でSDカードイメージを生成
- bmaptoolで高速にSDカードに書き込み
これで、Raspbianとは異なる完全にカスタマイズされたLinuxをRaspberry Piで動かせるようになりました。不要なパッケージを削除したり、独自のアプリを組み込んだり、可能性は無限大です。
IoTプロダクトのプロトタイプから量産品まで、同じYoctoの仕組みが使えます。ぜひ自分だけのLinuxイメージを作ってみてください。
次のステップ
※本記事は2026年1月時点の情報に基づいています。Yocto/meta-raspberrypiのバージョンアップにより手順が変更される場合があります。