【ITニュース解説】What Programming Language Is Used for Raspberry Pi? (A Practical, No-Nonsense Guide)

ラズベリーパイを手にし、どのプログラミング言語を使うべきか迷うことは自然な疑問だ。しかし、幸いなことに、ラズベリーパイには特定の言語に縛られることなく、多様な選択肢がある。ラズベリーパイは基本的にLinuxが動作する小型のコンピューター（Raspberry Pi 5/4/3/Zeroなど）であり、多くのプログラミング言語を利用できる。一方で、より小型でシンプルなRaspberry Pi PicoはLinuxが動作しないマイクロコントローラーであり、使える言語は限られる点に注意が必要だ。何を作るかによって最適な言語は異なり、自動化スクリプト、ウェブアプリケーション、低レベルなロボット制御、データダッシュボード、教育用プロジェクトなど、幅広い用途に対応できる。

ラズベリーパイで最も一般的に使われる言語の一つがPythonである。ラズベリーパイのOSに標準で搭載されており、初心者にも親しみやすい文法を持つ。センサーからのデータ読み取りや、LED、モーターなどの物理的な部品（GPIOピン）の制御といったIoTや自動化のタスクに最適で、アイデアを素早く形にできるのが大きな利点だ。例えば、Pythonのgpiozeroライブラリを使えば、数行のコードでLEDを点滅させるプログラムが簡単に書ける。Pythonは多くのライブラリが利用でき、コミュニティも大きいため、困ったときに助けを得やすいが、CPUに負荷がかかる処理や厳密なリアルタイム制御には向かない場合もある。

最高の性能やリアルタイムでの厳密な制御が必要な場合は、CまたはC++が優れた選択肢となる。これらは、デバイスドライバの開発、高速なロボット制御、マルチメディア処理など、システムの根幹に近い部分や、処理速度が非常に重要な場面で活躍する。既存の組み込みシステムやLinuxのコードベースにもC/C++が多く使われており、学習することで幅広い知識を得られる。ただし、Pythonと比べて記述量が多く、メモリ管理などの低レベルな部分を意識する必要があるため、習得にはより深い理解が求められる。

ウェブアプリケーションの開発経験があるなら、JavaScript（Node.js）も強力な選択肢となる。Node.jsはウェブサーバーの構築、REST APIの提供、リアルタイムなダッシュボードの表示などに適している。センサーデータをウェブ経由で公開したり、クラウドサービスと連携させたりするのに便利だ。ウェブ開発の広大なエコシステムであるnpmを利用でき、非同期処理に強いため、IoTデバイスのデータを効率的に扱うことができる。ただし、CPUに高い負荷がかかる処理では、シングルスレッドの特性を考慮した設計が必要になる。

エンタープライズレベルの堅牢なアプリケーションや、長期にわたる運用が求められるサービスにはJavaが適している。Javaは安定した動作と豊富なツール群、強力な型システムを特徴とし、大規模なIoTゲートウェイや複雑な状態管理を伴うシステムに適している。Pi4Jのようなライブラリを使えば、JavaからGPIOピンを制御することも可能だ。PythonやGoと比較して実行時のフットプリントが大きくなる傾向があるため、利用するラズベリーパイの性能を考慮する必要がある。

Go言語は、高いパフォーマンスとシンプルな記述、そして単一の実行バイナリとしてデプロイできる手軽さが魅力だ。並行処理を簡単に記述できるゴルーチンという機能があり、複数のセンサーからのデータ収集や多数のネットワーク接続を同時に扱うようなサービスに適している。メモリ安全性も高く、堅牢なデバイスエージェントやメッセージブローカーの構築に向いている。エレクトロニクス関連のライブラリはPythonやC/C++ほど多くはないものの、着実にエコシステムが拡大している。

C/C++と同等の高性能を求めつつ、メモリ安全性や現代的なプログラミングの恩恵を受けたいならRustが有力な候補となる。Rustはコンパイル時の厳格なチェックにより、実行時エラーのリスクを低減し、非常に信頼性の高いシステムを構築できる。リアルタイム性やパフォーマンスが求められるデーモン（バックグラウンドで動作するプログラム）や、長期にわたって安定稼働する必要があるサービスに適している。学習曲線はやや急だが、一度習得すれば強力な武器となるだろう。

教育用途やプログラミング初心者が最初に触れる言語としてはScratchがある。ブロックを組み合わせる視覚的なプログラミング方式で、文法を覚えることなく論理的な思考を養える。GPIO制御も可能で、物理的なハードウェアとのインタラクションを通じて、プログラミングの楽しさを体験するのに最適だ。複雑なアプリケーション開発や高いパフォーマンスを求める用途には向かないが、学習の敷居を大きく下げてくれる。

より小型なマイクロコントローラーであるRaspberry Pi Picoでは、MicroPythonやCircuitPythonがよく使われる。これらはPythonをマイクロコントローラー向けに軽量化したもので、手軽にセンサーを操作したり、実験を行ったりするのに便利だ。machineライブラリを使えば、オンボードLEDの点滅のような基本的な操作を直感的に記述できる。最高の性能や厳密なリアルタイム制御が必要な場合は、Pico向けのC SDK（ソフトウェア開発キット）を利用する選択肢もある。

時には、複雑なアプリケーションを開発する必要はなく、簡単なタスクの自動化で十分な場合もある。そのような場面では、Bashシェルスクリプトや標準のシステムツールが非常に強力だ。gpiosetやgpiogetといったコマンドラインツールを使えば、シェルスクリプトから直接GPIOピンを操作できる。定時実行（cronジョブ）と組み合わせれば、センサーデータのロギングや他のプログラムの連携など、シンプルな自動化を効率的に実現できる。

これらの主要言語以外にも、Raspberry PiではPHPでウェブサーバーを構築したり、Rubyで軽量なウェブアプリを開発したり、C#/.NETでMicrosoftスタックのアプリケーションを動かしたりすることも可能だ。データ分析や科学技術計算にはRやJuliaを使うこともできる。

実際にプロジェクトを進める上で、いくつかの準備のヒントがある。Pythonでは仮想環境（venv）を利用してプロジェクトごとにライブラリを隔離し、Node.jsではnvmのようなツールでバージョンを管理すると良い。作成したアプリケーションをラズベリーパイの起動時に自動的に実行させ、常に稼働させるためには、systemdサービスとして設定するのが一般的だ。また、GPIOを操作する際には、古くからあるsysfsパスではなく、より新しいlibgpiodツール群を利用することが推奨されている。セキュリティの観点からは、常に非rootユーザーを使用し、必要のないポートは閉じておくことが重要だ。

結論として、ラズベリーパイで使うプログラミング言語は、プロジェクトの目標、性能要件、開発者のスキルセットによって選ぶべきだ。手軽さや素早いプロトタイプ作成ならPython、最高の性能やリアルタイム制御ならC/C++やRust、ウェブサービスやダッシュボードならNode.jsやGo、堅牢な企業向けシステムならJavaといった具合だ。Raspberry Pi Picoの場合は、学習速度を優先するならMicroPython、実行速度を優先するならC SDKが良い。まずは明確な目標を設定し、それに合った言語を選び、簡単な「Lチカ」やセンサー読み取りから始めてみることが、ラズベリーパイでの開発を始める最も良い方法である。