Raspberry Pi 4 Model B に Raspberry Pi OS Lite（64-bit）をインストールする手順のメモです．
Raspberry Pi Imager を使って microSD カードに OS を書き込みます．
Imager では OS の書き込みとあわせてユーザーやネットワークなどの初期設定も行えます．
Wi-Fi と SSH の設定をあらかじめ書き込み，起動後は別の PC から接続します．

準備

• Raspberry Pi Imager
  • v2.0.11.1
• Raspberry Pi 4 Model B
  • Raspberry Pi 4 Model B 2GB
• OS を書き込む microSD カードとカードリーダー
  • Team Micro SDHC/SDXC UHS-1　COLOR CARDシリーズ
  • Anker 2-in-1 USB 3.0 ポータブルカードリーダー SDカードリーダー
• USB-C 電源（5 V / 3 A 推奨）
• ケース
  • GeeekPi Raspberry Pi 4用ケース ブラック
  • ファンの配線

    　

デバイスと OS の選択

1. Select your Raspberry Pi device
   「Raspberry Pi 4」を選択します．

2. Choose operating system
   「Raspberry Pi OS (other)」を開き，「Raspberry Pi OS Lite (64-bit)」を選択します．

ストレージの選択

1. Select your storage device
   書き込み先の microSD カードを選択します．

初期設定

1. Customisation: Choose hostname
   Hostname は raspberry にしました．
   同じネットワークに複数台置く場合は，それぞれ別の名前にします．

2. Customisation: Localisation
   Capital city は Tokyo (Japan)，Time zone は Asia/Tokyo，キーボードレイアウトは us にしました．
   

3. Customisation: Choose username
   ユーザー名とパスワードを設定します．ユーザー名は admin にしました．後で SSH 接続するときにもこの名前を使います．

4. Customisation: Choose Wi-Fi
   「SECURE NETWORK」を選び，接続する Wi-Fi の SSID とパスワードを入力します．

5. Customisation: SSH authentication
   Remote access で「SSH を有効化する」をオンにして，「Use public key authentication」を選びます． 「BROWSE」から公開鍵ファイルを選んでから次に進みます． 鍵をまだ持っていない場合は，接続元 PC の PowerShell などで ssh-keygen を実行して作成できます．公開鍵を Imager に登録します．
   

6. Customisation: Raspberry Pi Connect
   「Enable Raspberry Pi Connect」はオフにしました．

書き込み

最後に設定内容を確認して「WRITE」を押します．
「Write complete!」が表示されたら書き込み完了です．

起動と SSH 接続

microSD を Raspberry Pi に挿し，USB-C 電源を接続すると自動で起動します．
接続元 PC を Raspberry Pi の設定と同じネットワークにつなぎ，PowerShell などから以下を実行します．今回の設定では，ユーザー名が admin，ホスト名が raspberry なので次のコマンドになります．

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ssh admin@raspberry.local

.local での接続には接続元の mDNS 対応が必要です．名前で接続できない場合は，ルーターの接続端末一覧などで Raspberry Pi の IP アドレスを確認し，raspberry.local の代わりに指定します．

ファンの設定

ケース付属の PWM 対応ファンを GPIO 14（物理ピン 8）で制御し，CPU 温度に応じて PWM デューティ比を段階的に切り替えるように設定します．
ファンの配線は，赤を 5 V，黒を GND，青の制御線を GPIO 14 に接続した構成を前提とします．

設定する動作は次のとおりです．

各段階には 5℃ のヒステリシスがあります．例えば 50℃ で約 60% に上がった後は，45℃ まで下がると約 45% に戻ります．

シリアルポートの無効化

GPIO 14 はシリアル通信の送信にも使われるので，競合を避けるためにシリアルポートを無効化しておきます．GPIO 14 はヘッダー上の物理ピン番号では 8 番にあたります．

SSH 接続後，Raspberry Pi 側で以下を実行します．

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sudo raspi-config

メインメニューの「3 Interface Options」を開き，「I6 Serial Port」を選択します．

シリアル経由でログインシェルを使うか聞かれるので，「No」を選びます．

続いてシリアルポートのハードウェアを有効にするか聞かれるので，こちらも「No」を選びます．

ログインシェルとシリアルインターフェースの両方が disabled になったことを確認し，「Ok」で戻ります．

PWM ファン制御の設定

pwm-gpio-fan Device Tree overlay を設定します．
設定ファイルは /boot/firmware/config.txt です．
[all] セクションに新しい設定を追加します．

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dtoverlay=pwm-gpio-fan,fan_gpio=14,fan_temp0=40000,fan_temp1=50000,fan_temp2=60000,fan_temp3=70000

ファンの回転を制御する出力値は pwm-gpio-fan の標準値を使用します．
標準値は停止を除く 4 段階で，それぞれ 114/255（約 45%），152/255（約 60%），204/255（80%），255/255（100%）です．

再起動と確認

設定を反映するため再起動します．

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sudo reboot

再起動後，CPU 温度とファンの状態を確認します．

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echo '=== temperature ==='
awk '{printf "%.1f C\n", $1/1000}' /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp

echo '=== cooling device ==='
for d in /sys/class/thermal/cooling_device*; do
    [ -f "$d/type" ] || continue
    printf '%s: type=%s state=%s max=%s\n' \
        "$d" \
        "$(cat "$d/type")" \
        "$(cat "$d/cur_state")" \
        "$(cat "$d/max_state")"
done

正常に認識されていればいずれかの cooling device に type=pwm-fan，max=4 が表示されます．

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=== temperature ===
45.8 C
=== cooling device ===
/sys/class/thermal/cooling_device0: type=pwm-fan state=1 max=4

参考

• Raspberry Pi 公式ドキュメント：セットアップ
• Raspberry Pi 公式ドキュメント：SSH 公開鍵認証
• Raspberry Pi 公式ドキュメント：mDNS による接続先の名前解決
• Raspberry Pi 公式ドキュメント：UART と GPIO の対応
• Raspberry Pi firmware：Device Tree overlays