はじめに

ファミコンミニ自体の権利表記画面や任天堂Webサイトで配布されているOSSソースコードからも分かるように、ファミコンミニの中で動いているのはU-bootで起動されたLinuxです。なので、ファミコンミニを適切に初期化した上で、適切にビルドしたLinuxカーネルを流しこめば、ファミコンミニ上で自前のLinuxを動かせます。U-boot(GPLv2)とLinux(GPLv2)のソースコードを読解・ビルドして自前のLinuxを起動したので、手順を書きます。

ファミコンミニで自前ビルドのLinux動いた (My Linux kernel on NES Classic) pic.twitter.com/00EZZgMx7A

— op (@6f70) 2016年11月13日

注意

この記事の内容を実践すると、製品保証が無効になったり、故障に繋がる可能性があります。内容を理解できる人が自己責任で行って下さい。

事前準備

• sunxi-fel (sunxi-tools)

• abootimg

• ARMのコンパイル環境

  • Ubuntu 12.04 + gcc-arm-linux-gnueabi でテストしています。

• ファミコンミニのシリアルコンソール

  • 参考: ニンテンドークラシックミニ ファミリーコンピュータの中身の話 - えぬえす工房
  • 参考: Nintendo NES Classic Edition - linux-sunxi.org

• ファミコンミニとホストPCのUSB接続

手順

1. U-boot, 起動イメージの取得

   1. シリアルコンソールで s キーを押しながらファミコンミニを起動して、U-bootのシェルに入ります。

   2. シリアルコンソールで以下のコマンドを実行して、内蔵フラッシュの先頭部分を読み出します。

      sunxi_flash phy_read 58000000 0 80
      

      読み出し先アドレス0x58000000とセクタ数0x80は、適当な使ってなさそうな所と長さなので、必然性はありません。

   3. シリアルコンソールで fastboot_test コマンドを実行して、FELモードに入ります。

      fastbootと言いつつFELモードに入ります。このFELモードでは最初からDRAMが有効化されています。ただし、シリアルコンソールが壊れるようです。

   4. ホストで以下のコマンドを実行して、手順1.2で読みだしたイメージをホストへ転送します。

      sunxi-fel read 0x58000000 0x1000000 0000-0080.bin
      

   5. U-bootのマジック uboot でイメージ中を検索するとU-bootが見つかります。オフセット0x14にサイズが格納されているので、それを元に切り出します。切り出したファイルをu-boot.binとします。

   6. 起動イメージのマジック ANDROID! でイメージ中を検索すると起動イメージが見つかるので、適当に切り出します。切り出したファイルをboot.imgとします。

2. Linuxのビルド

   配布されているソースコード中の linux-9ed0e6c8612113834e9af9d16a3e90b573c488ca をビルドします。

   1. drivers/video/sunxi/hdmi_ep952/EP952api.h のコメントアウトされている WARN マクロを有効にします。

   2. 以下のコマンドを実行してconfigします。

      export ARCH=arm
      export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
      
      make sun8iw5p1smp_defconfig
      

   3. .configに以下の変更を加えます。

      CONFIG_INITRAMFS_SOURCE=""
      CONFIG_CMA=y
      CONFIG_FB_SUNXI=y
      CONFIG_CMDLINE_FORCE=n
      CONFIG_USB_SUPPORT=n
      

      USBを切っているのは単にサイズ削減の為です。

   4. 以下のコマンドを実行してビルドします。

      make zImage
      

      対話的に聞かれるconfigの確認は全部そのままでもとりあえず動きました。

3. U-boot, 起動イメージの作成

   1. u-boot.bin中の bootcmd=sunxi_flash phy_read 43800000 30 20;boota 43800000 を bootcmd=boota 43800000 に置換します(オフセットがずれないようにNULLパディング)。

   2. 以下のコマンドで起動イメージを展開します。

      abootimg -x boot.img
      

   3. zImageを手順2で作成したものに差し替え、以下のコマンドで起動イメージを再作成します。

      abootimg --create myboot.img -f bootimg.cfg -k zImage -r initrd.img
      

      このままではinitrd.imgを展開できないので、起動しても /init を実行できずにPanicします。 起動後にシェル等を操作したい場合は、カーネルパラメーターとinitrd.imgを適宜編集したり作りなおして下さい。

4. Linuxの起動

   1. 手順1.1, 1.3でFELモードに入ります。

   2. ホストで以下のコマンドを実行すると、Linuxが起動します。

      sunxi-fel write 0x43800000 myboot.img
      sunxi-fel write 0x47000000 u-boot.bin
      sunxi-fel exe   0x47000000
      

おわりに

ざっと手順を書き出しました。ファミコンミニは拡張性が低いのが難点ですが、計算能力はそれなりにあるので色々な事ができそうです。 Linuxカーネルはとりあえず動くものをビルドしたので、より適切なビルド方法は他にあるかと思いますし、起動手順ももっと簡素な物がありそうです。

作業を始めた当初は fastboot_test コマンドでDRAM有効化済みのFELモードに入れる事に気付いておらず、 efex コマンドでDRAM無効なFELモードに入って、頑張って自前でDRAMを有効化して作業していました。 その辺のU-bootの紆余曲折やソースコードを解説する記事を、C91で頒布する同人誌 urandom vol.3 に書く予定です（落とさなければ）。続報は追ってこのブログに書きます。