【ラズベリーパイ入門】Pythonプログラミングの始め方

【ラズベリーパイ入門】Pythonプログラミングの始め方

プログラミング初心者でもラズベリーパイを買って大丈夫かな?

電子工作をしてみたいけど、プログラミングがよく分からない

プログラミング経験のない初心者はどこから手を付けていいか分からないと思います。僕もそうでした。

ラズベリーパイはプログラミング言語「Python」の学習に最適です。ラズベリーパイの「パイ」はPythonのパイであり、Pythonを学ぶために作られたコンピューターだからです。

この記事では、ラズベリーパイでプログラムを作って実行するまでの手順を解説します。この記事を読めば、初心者でもプログラミングに挑戦したいと思うはずです。

この記事の結論

LEDの点滅など、電子部品を制御するためのプログラミングの難易度はそれほど高くはありません。初心者でもじっくり取り組んでいけば、必ず理解できるはずです。

Pythonは人気上昇中のプログラミング言語

プログラミング言語とはコンピュータに指令を出すための言語で、Pythonをはじめ、CやRuby、javaなど無数の言語が存在します。

その中でもPythonは、AI(人工知能)で使われるような複雑な処理を短いプログラムで実装できるという特徴があります。AIがブームの昨今において、Pythonは人気の高いプログラミング言語です。

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出典:TIOBE

チェックポイント

Pythonはシンプルで分かりやすいプログラムを作れるため、初心者が最初に学ぶ言語に適しています。

ラズパイ電子工作でプログラミング学習は可能

僕はプログラミング未経験でもラズベリーパイを買って大丈夫だと思います。ネット上には、さまざまな電子工作の作例が公開されており、初心者の方でもプログラムをコピーペーストすれば、電子工作を楽しむことが可能です。また、書籍でラズベリーパイを学習するという方法もあります。

ラズベリーパイの学習にオススメな本について以下の記事で詳しく解説しています。
≫ ラズベリーパイおすすめの本5選|目的やレベルに合った本を紹介

興味があるならすぐに始めるべきです!  

プログラミングの基礎学習をしてからラズベリーパイを買った方が良いのでは?と思う方もいると思いますが、正直あまりおすすめしません。

そぞら
そぞら

プログラミング学習は目的意識がないまま始めると、挫折するリスクが高いです。

実際Twitterで仲良くしていた初学者の方が、いつの間にかフェードアウトしていた。ということもあり、継続することが難しいのも事実。

そこで提案したいのは、遊びながらプログラミングを学ぶという方法です。楽しくなかったら継続できません。ラズベリーパイで電子回路を組んで、思い通りに動かせたときの達成感は格別です。勇気を出して電子工作の世界に飛び込んでみましょう。

Pythonで電子工作!GPIOをプログラムでコントロールする

下の写真はRaspberry Pi 4GPIOピンです。

GPIOピンの並び順

ラズベリーパイには「GPIOピン」という40本のピンが付いています。電子工作ではプログラミングにより、これらのピンに電気を流したり、入力された信号を読み取ることで、LEDやモーター、センサーなどのパーツを制御できるようになります。

ラズベリーパイでPyhtonプログラムを書いてみよう

ラズベリーパイでPyhtonプログラミングをするときはThonnyというソフトを使うのが便利です。

早速Thonnyを開いていきましょう。まずはデスクトップ左上のスタートメニューをクリックして「プログラミング」から「Thonny Python IDE」を選択します。

Thonnyの起動方法

すると以下のような画面が開きます。

Thonnyの使い方概要

Thonnyの基本的な使い方は以下の通りです。

  1. プログラムを記述する
  2. プログラムを保存する
  3. 「Run」アイコンをクリックして実行する
  4. 画面下のShell内に実行結果が表示される
そぞら
そぞら

Thonnyはシンプルなエディターなので、使い方にすぐ慣れると思います。

早速プログラムを書いてみましょう。

print('hello world')

このプログラムを実行すると「 hello world 」を表示できます。表示するって何?と思うかもですが、試しにやってみましょう。

Pythonで文字列を扱うときには'(シングルコーテーション)で前後を囲うというルールがあります。これを忘れるとエラーが出ます。

Pyhtonプログラムの保存

プログラムを実行する前に保存する必要があります。

Thonnyでのプログラム保存方法

ファイル名は好きな名前をつけることができますが拡張子は.pyにします。

Thonnyでプログラムを名前を付けて保存する方法

これでPythonファイルの保存ができました。

それでは実行してみましょう。「Run」アイコンをクリックして実行します。

Thonnyでプログラムを実行する方法

すると、画面下のShell内に実行結果が表示されます。これがPythonプログラミングの基礎の基礎です。

Pythonのエラー

先ほどhello worldをシングルコーテーションで囲うという話をしましたが、これを外すとどうなるのでしょうか?

Pythonエラーの実例

実行結果は以下のようになります。

Pythonのエラー表示

画面下のShell内に赤い文字でメッセージが出現します。これがエラー表示です。エラー表示の見方を解説します。

Pythonのエラー表示の見方の図解

エラーが出ると英文ばかりで、心が折れそうになることもありますが大丈夫です。基本的には下の部分にエラーの種類が出ています。ここを見て、エラーの原因を探して修正します。

どんなにベテランでもエラーは必ず出るものです。大事なのはエラー対応に「慣れる」ことです。焦らずひとつひとつ学習していきましょう。

変数について

プログラミングには変数という概念があり、電子工作プログラムでも使うことがあります。

先ほど作った「hello world」を表示させるプログラムで変数を使ってみましょう。

説明するよりも実際に使った方が理解しやすいです。下記のプログラムをコピーして実行してください。

aisatsu = 'hello world'
print(aisatsu)

プログラムを実行する先ほどと同じく「 hello world 」が表示されます。

1行目で「hello world」という文字列が「aisatsu」という変数に代入されているのです。このaisatsuという名前は自由に変えることができます。

なぜ変数を使うのでしょうか?

理由はいくつかありますが、例えば以下のプログラムがあったとします。

print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')
print('hello world')

後から「hello world」をやめて「hello japan」に変えたくなったとき、全ての行をjapanに変えるのは大変ですよね。そこで役立つのが変数です。

aisatsu = 'herro world'
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)
print(aisatsu)

変数を使ったプログラムなら1行目の「hello world」の部分を「 hello japan 」に変えるだけで、全ての文字列を「 hello japan 」に変えることができます。

繰り返し処理

電子工作では繰り返し処理をよく使います。例えばLEDを点滅させるプログラムでは「LEDの点灯」と「LEDの消灯」の処理を繰り返し行っています。

先ほどの「hello world」の表示を「繰り返し処理」にしてみましょう。

aisatsu = 'hello world'

while True:
    print(aisatsu)

このコードを保存して実行してみてください。

「hello world」が高速で連続して表示されるはずです。処理を止めるにはコントロールキーとCのキーを同時に押します。

while True: を記述すると、その後の処理を繰り返します。

繰り返す処理の部分はスペースを半角4つ分空けます。これを守らないとエラーが出るので注意が必要です。

そぞら
そぞら

Pythonはインデント(空白)のルールが厳格です。

このままでは処理が早すぎるため、sleepを使って処理を一時停止してみましょう。

import time

aisatsu = 'herro world'

while True:
    print(aisatsu)
    time.sleep(1.0)

プログラムを実行すると、「hello world」が1秒おきに表示されます。

1行目のimport timeでこれから「timeモジュールを使いますよ」という宣言をします。モジュールとは簡単に呼び出して使える機能だと思ってください。最終行の「time.sleep」の部分でtimeモジュールを使っています。

最終行のsleep()で停止時間を指定しています。この場合1.0秒待機してから処理を繰り返します。数値を0.5や3など、自由に変えてみてください。「hello world」が表示されるスピードが変わるはずです。

そぞら
そぞら

これが繰り返し処理の基本です。

それでは、ラズベリーパイでLEDを点滅させるプログラムを見ていきましょう。

LED点滅のプログラムの図解

チェックポイント

GPIOピンとはラズベリーパイについている40本のピンのことです。これらのピンにLEDなどの電子パーツを接続すると、プログラミングで操作可能になります。

部品の接続方法など、ラズベリーパイでLEDを点滅させる方法について以下の記事で詳しく解説しています。
≫ 【初心者でもできる】ラズベリーパイでLEDチカチカ!電子工作の始め方

まとめ 最初はコピペでOK

プログラミングは独自の概念があるため、理解するのが難しい部分も多々あります。

そぞら
そぞら

焦らず、粘り強くが鉄則です。

文法を暗記する必要はありません。コピペしたプログラムを実行するという経験を通じて、プログラミングに慣れること大切です。トライアンドエラーを繰り返すことで、少しずつ経験値がたまっていきます。

もっと早くプログラミングを上達させたい方や、エンジニア転職に興味がある方はプログラミングスクールを検討してみましょう。プログラミングスクール「テックアカデミー」で学ぶメリットは以下の通りです。

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コメント一覧

舘 英保

50代のおっさんです
よろしくお願いいたします
なんとなく導かれました

返信する
そぞら

ブログをご覧いただきありがとうございます。
こちらこそよろしくお願いします。

返信する

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