打造 S3C2410 開發板 NetBSD 3.0 啟動鏡像完整實錄

前言

近期抽空在 ARM9 架構的 S3C2410A 上跑通了 NetBSD 3.0，參考網上資料（特別是一個韓文網站），將完整過程詳細記錄，供同好參考。整個過程相當簡單，歸功於 NetBSD 完整的作業系統架構與優秀的建構框架。

環境準備

• Host 建構環境：NetBSD、FreeBSD、Linux 均可，方法相同。
• 目標執行環境：S3C2410 晶片開發板（實測兩塊板卡，不保證所有板卡免修改即可運行）。

步驟一：下載並解壓原始碼

從 ftp://ftp.netbsd.org/pub/NetBSD/NetBSD-3.0.1/source/sets/ 下載四個包：

% foreach file (*.tgz)
? tar -xzf $file -C /
? end

解壓至 /usr/src：

• src.tgz：/usr/bin, /usr/sbin, /bin, /sbin 工具、/lib /libexec 函式庫原始碼
• syssrc.tgz：NetBSD 核心原始碼
• gnusrc.tgz：GNU 軟體原始碼（gcc、gdb、binutils 等）
• share.tgz：Makefile 所需編譯控制檔（/usr/share/mk 也有一份）

步驟二：建構交叉編譯器

cd /usr/src
mkdir ../obj
./build.sh -m evbarm tools

-m evbarm 指定 ARM 目標平台。完成後在 /usr/src 下產生 tooldir.xxx 目錄（如 tooldir.FreeBSD-6.1-RELEASE-i386 或 tooldir.Linux-2.6.16-unknow-i386）。預設產出 GCC 4.1.2，若需 3.3.3，在 /etc/mk.conf 加入 HAVE_GCC=3。

將工具目錄加入 PATH（如 set path = ($path /usr/src/tooldir.FreeBSD-6.1-RELEASE-i386/bin)），tcsh 下記得 rehash。此時完整交叉編譯環境已就緒。

補充：此編譯器可直接交叉編譯 Linux 核心（gmake ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm--netbsdelf-），亦可編譯 GNU 軟體（需用 gmake）。nbmake-evbarm 為包裝腳本，位於 /usr/src/tooldir.xxx/bin。

步驟三：編譯核心

NetBSD 已移植三星 S3C2410 的 SMDK2410 開發板代碼，過程簡單：

cd /usr/src
vi sys/arch/evbarm/conf/SMDK2410  # 僅開啟除錯選項，保留 options COMPAT_30
./build.sh -m evbarm -u kernel=SMDK2410_INSTALL  # 注意 _INSTALL 後綴

編譯完成的核心位於 /usr/obj/sys/arch/evbarm/compile/SMDK2410_INSTALL/netbsd。

步驟四：製作 ramdisk（偷懶版）

標準做法繁瑣，此處採用現成二進制包：

# 從 ftp://ftp.netbsd.org/pub/NetBSD/NetBSD-3.0.1/evbarm/binary/sets/ 下載 base.tgz、etc.tgz（需編譯工具再加 comp.tgz）
cd ~
tar -zxf *.tgz -C ~/sets  # 解壓至 ~/sets
# 在 ~/sets 刪除不需要檔案（保留 vi、gcc、基本標頭檔等，參考附件列表）
cd ~
nbmakefs -s 3m -t ffs image ~/sets  # 從 sets 產生 3MB FFS 映像檔 image

須確保 sets 目錄總大小 ≤ 3MB（用 du 檢查）。

步驟五：將 ramdisk 嵌入核心並產出二進制鏡像

cd ~
cp /usr/src/sys/arch/evbarm/compile/SMDK2410_INSTALL/netbsd .  # 複製核心到家目錄
arm--netbsdelf-mdsetimage -sv netbsd image  # 將 image 嵌入核心
arm--netbsdelf-objcopy -S -O binary netbsd netbsd.bin  # 去除符號，產生可直接執行的二進制鏡像

完成！將 netbsd.bin 下載至開發板測試。

關鍵細節補充

1. ramdisk 大小與核心預留空間

conf/INSTALL 中 MEMORY_DISK_ROOT_SIZE=6150（512 bytes/block），換算：6150*512/1024 = 3075KB ≈ 3MB。核心預留空間必須 ≥ ramdisk 大小。若預留較大，mdsetimage 可用 -s 參數修正核心中常數。未精簡核心約 5.8MB（核心 2.8MB + ramdisk 3MB），gzip -9 壓縮後 2.2MB。最精簡核心可至 500KB。

2. ~/sets 目錄製作技巧

Host (i386) 無法執行 ARM ldd 分析動態庫依賴。筆者採用笨辦法：先把需要的指令打包成 image 啟動，再在 ARM 板上用 ldd 逐一找庫。因指令不多，可接受。

3. /etc 設定檔調整

根據需求修改 ~/sets/etc 下設定檔。

NetBSD 做嵌入式開發的優勢與劣勢

優勢

1. 交叉編譯環境極易建構：不只 NetBSD，Linux、FreeBSD 下同樣輕鬆（Linux 自建交叉環境對新手極難）。
2. 鏡像製作輕鬆：核心與 ramdisk 整合在一起（也可分開放置 Flash 不同區塊），只需照顧 Bootloader。
3. 支援架構/平台眾多：利於移植。
4. 各架構自帶 Bootloader（sys/arch/xxx/stand），代碼精簡（3-5 檔案），適合研究。
5. 核心獨立於 Bootloader：無需接收參數，Bootloader 僅需將核心複製到預期位址並 jmp 執行（Linux 初始條件受 Bootloader 影響）。

劣勢

1. 無 NAND Flash 檔案系統（如 YAFFS）。
2. 部份驅動/設施不如 Linux 豐富（如 LCD FrameBuffer）。
3. 無即時性（Linux 提供軟即時，NetBSD 目前無）。