Windows環境でQEMUとqemu-rpi-kernelを使用したRaspbianシステムの実行方法

QEMU Binaries for Windowsのインストール手順

1. まず，QEMU Binaries for Windowsの公式Webページにアクセスします

   https://qemu.weilnetz.de/w64/

2. 最新版のインストーラーをダウンロードします

   * 本ガイドではqemu-w64-setup-20180430.exeを使用しています．

   
3. ダウンロードしたインストーラーを実行します
4. インストールウィザードが起動したら「Next」をクリックして進めます
   
5. ライセンス条項を確認します
   
6. コンポーネントの選択画面では，デフォルト設定のまま「Next」をクリックします
   
7. インストール先フォルダも既定のまま「Install」をクリックして開始します
   
8. インストールが進行します
   
9. インストール完了を確認します
   

QEMU用Raspberry Piエミュレーションカーネルの入手

1. GitHubのdhruvvyas90/qemu-rpi-kernelリポジトリにアクセスします

   https://github.com/dhruvvyas90/qemu-rpi-kernel

2. 必要なファイルは，stretch系列の最新版カーネルとversatile-pb.dtbの2つです． まずは，stretch系列の最新版カーネルをダウンロードします
   
3. ファイルページで「Download」をクリックしてダウンロードを開始します
   
4. ダウンロードしたファイルは，後で使用しやすい場所に保存します
   
5. リポジトリのメインページに戻ります
6. 次に，versatile-pb.dtbファイルをダウンロードします
   
7. 同様に「Download」をクリックしてダウンロードします
   
8. このファイルは，先ほどのカーネルファイルと同じディレクトリに保存します
   

Raspbianイメージのダウンロード

1. qemu-rpi-kernelリポジトリの指示に従い，Raspbianイメージを入手します
2. 日本国内のミラーサイトを利用してダウンロードします：

   http://ftp.jaist.ac.jp/pub/raspberrypi/raspbian/images/raspbian-2017-12-01/

3. イメージの.zipファイルを選択します
   
4. ダウンロードが完了するまでお待ちください．ファイルは整理しやすい場所に保存します
   
5. ダウンロードした.zipファイルを展開し，.imgファイルを取り出します

   Windowsでの圧縮ファイル展開には7-Zipが便利です：インストール手順 »

   
6. 展開した.imgファイルは，先ほどのカーネルファイルと同じディレクトリに配置します
   

Raspbianシステムの起動と設定

1. Windowsコマンドプロンプトを起動し，準備したファイルのディレクトリに移動します．dirコマンドで必要なファイルが揃っていることを確認します
   
2. 以下のQEMU起動コマンドを実行します：

   "C:\Program Files\qemu\qemu-system-arm.exe" -kernel kernel-qemu-4.9.59-stretch -cpu arm1176 -m 256 -M versatilepb -dtb versatile-pb.dtb -no-reboot -append "root=/dev/sda2 panic=1 rootfstype=ext4 rw" -redir "tcp:10022::22" -hda 2017-11-29-raspbian-stretch.img
   

   
3. セキュリティ警告が表示された場合は，「アクセスを許可する」を選択します
   
4. Raspbianに搭載されている主要な開発ツール：

   ※ エミュレーション環境のため，動作は実機より遅くなります．

   • bluej: Java開発環境BlueJ
   • geany: 統合開発環境Geany
   • greenfoot: Java学習環境Greenfoot
   • scratch2: ビジュアルプログラミング環境Scratch 2
5. システムの終了は，メニューから「shutdown」を選択します

WindowsからRaspbianシステムへのリモートアクセス

1. Raspbianのメニューから「Terminal」を選択して端末を起動します
   
2. 端末で以下のコマンドを実行し，SSHサーバーを起動してIPアドレスを確認します：
   • sudo service ssh start：SSHサーバーの起動
   • ifconfig -a：ネットワーク設定の確認

   sudo service ssh start
   ifconfig -a
   

   
3. Windowsのコマンドプロンプトで「netstat -an」を実行し，ポート10022の状態を確認します

   ポートが見つからない場合は，Raspbianシステムの起動に問題がある可能性があります．

   netstat -an
   

   
4. コマンドプロンプトを管理者権限で起動し，以下のコマンドでファイアウォールの設定を行います：

   ポート10022/UDPの通信を許可します．

   netsh advfirewall firewall add rule name ="raspbian" dir=in protocol=udp localport=10022 action=allow
   

   
5. Windows用SSH クライアントMobaXTermを起動します
   

   MobaXTermが未インストールの場合は，公式サイトからMobaXTerm Home Edition（インストーラー版）をダウンロードしてください：

   https://mobaxterm.mobatek.net/

   

   詳細なインストール手順はこちらのガイドをご参照ください．

6. MobaXTermで「Start local terminal」を選択します
   
7. 以下のSSH接続コマンドを実行します：

   ssh -X -p 10022 pi@localhost
   

   * 既定のパスワードは「raspberry」です

   * パスワード入力時は画面に文字が表示されませんが，これは正常な動作です．

   

   接続確認のメッセージが表示されたら「Yes」を選択します

   

   MobaXTermのGUIからも接続が可能です：

   
8. 接続を終了する場合は「exit」コマンドを実行します
   

   接続が正常に終了すると，MobaXTermのローカル端末に戻ります．これでWindowsからRaspbianへのリモートアクセス環境の構築は完了です．

   トラブルシューティング

   よくある問題と解決方法：

   • QEMUの起動に失敗する場合：
     • コマンドラインのパラメータが正しいか確認します
     • イメージファイルとカーネルファイルが同じディレクトリにあることを確認します
     • ファイル名とバージョン番号が正確に一致しているか確認します
   • SSHでの接続に失敗する場合：
     • Raspbianでsshサービスが起動していることを確認します
     • ファイアウォールの設定を再確認します
     • ポート10022が他のアプリケーションで使用されていないか確認します
   • システムの動作が遅い場合：
     • QEMUのメモリ割り当て（-m パラメータ）を増やすことで改善する可能性があります
     • ホストマシンの負荷状況を確認します

   セキュリティに関する注意事項

   開発環境として使用する際の推奨事項：

   • 初期パスワード「raspberry」は必ず変更してください
   • 必要なポート以外は開放しないようにしてください
   • 定期的にシステムの更新を行ってください
   • 重要なデータを扱う場合は，適切なバックアップを取得してください

   応用的な使用方法

   本環境の活用例：

   • ARM向けアプリケーション開発とテスト
   • Raspberry Pi用プログラムの動作確認
   • Linuxシステム管理の学習
   • ネットワークプログラミングの実践
   • クロスプラットフォーム開発の検証

   注意：本ガイドは基本的な環境構築手順を示したものです．実際の運用に際しては，セキュリティやパフォーマンスについて十分な検討を行ってください．