対象とするハードウェアとアーキテクチャ

本稿では、オープンソースのブートローダであるU-Bootを、Allwinner製SoCを搭載した開発ボード向けにビルドするプロセスについて解説します。具体的には、32ビットARMアーキテクチャ（AArch32）のOrange Pi PC（H3チップ）と、64ビットARMアーキテクチャ（AArch64）のOrange Pi PC 2（H5チップ）を対象としています。

ビルド環境の準備

まず、安定したビルドを行うためのホスト環境を整えます。UbuntuベースのLinux環境（例：WSL2上でのUbuntu）を推奨します。必要なツールチェインおよび構築支援ツールを事前にインストールしてください。

sudo apt update
sudo apt install -y \
    gcc-arm-linux-gnueabi \
    gcc-aarch64-linux-gnu \
    bison flex libssl-dev m4 \
    bc build-essential

ソースコードの取得

公式FTPから最新のU-Bootソースをダウンロードします。ここでは2024年7月リリースのバージョンを使用します。

wget https://ftp.denx.de/pub/u-boot/u-boot-2024.07.tar.bz2
tar -xf u-boot-2024.07.tar.bz2
cd u-boot-2024.07

ARM (H3) プラットフォームのビルド

Orange Pi PC（Allwinner H3搭載）用の設定ファイルを利用して構成・ビルドを行います。

make orangepi_pc_defconfig ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
make -j$(nproc) ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

ARM64 (H5) プラットフォームのビルド

Orange Pi PC 2（Allwinner H5搭載）は64ビットCPUのため、異なるツールチェインを使用します。

make orangepi_pc2_defconfig ARCH=arm CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
make -j$(nproc) ARCH=arm CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-

依存パッケージの注意点

ビルド中に以下のエラーが発生する場合、対応するパッケージが不足しています。

• bison: command not found → bison パッケージ未インストール
• m4 subprocess failed → m4 コマンドが利用不可
• flex related errors → flex パッケージが必要

これらは先述のapt installコマンドで一括解決可能です。

出力される主要なバイナリファイル

ビルド完了後、以下のようなファイルが出力されます。

ファイル名	説明
u-boot	デバッグ情報を含むELF形式のU-Boot本体。GDBによる解析に使用。
u-boot.bin	純粋なバイナリイメージ。リンク後の内容をバイナリ化したもの。
spl/sunxi-spl.bin	Secondary Program Loader（SPL）。ROM内ブートコードが最初に読み込む小さなローダ。
u-boot-sunxi-with-spl.bin	SPLとU-Boot本体を結合したフルイメージ。SDカードやeMMCへの書き込みに使用。

ブートイメージのレイアウト構造

u-boot-sunxi-with-spl.bin は、特定の物理オフセットに従って構成されています。

• 先頭8KB (0x0 - 0x1FFF): BROM（ブートROM）により読み込まれるブートヘッダ領域
• 次なる24KB (0x2000 - 0x7FFF): SPLコードが配置される領域
• 0x8000以降: U-Boot本体（u-boot.bin）が格納される

この構造を確認するには、hexdumpを使用します。

hexdump -C u-boot-sunxi-with-spl.bin | head -20

MMCデバイス上のロード位置に関する設定

SDカードやeMMCへ書き込まれた際、SPLがU-Boot本体を正しくロードできるよう、以下のKconfigマクロが重要です。

CONFIG_SYS_MMCSD_RAW_MODE_U_BOOT_SECTOR=0x40

これは、SPLイメージ終端からの相対セクタ数（512バイト単位）を示します。
実際の物理オフセットは、以下の通り計算されます：

• ヘッダ8KB = 0x10 セクタ（8192 / 512）
• SPLサイズ + アライメントにより、U-Boot開始位置は全体で0x50セクタ目（40KB）
• ただし、内部関数spl_mmc_raw_uboot_offset()は、この0x40に加えてCONFIG_SYS_MMCSD_RAW_MODE_U_BOOT_DATA_PART_OFFSET（通常0x10）を自動付加

したがって、ユーザー側は0x40を指定するだけで正しい位置が確保されます。

設定値の検証方法

マクロ定義の有効性を確認するには、ソース内を検索します。

grep -r "SYS_MMCSD_RAW_MODE_U_BOOT_SECTOR" .

また、生成された.configファイルにも反映されているか確認してください。