前言

前几天买了个OrangePi R1 Plus LTS打算当作软路由，虽然网上已经有编译好的各种镜像，不过大多数是OpenWrt，并且固件比较旧。 偶然搜到这篇Arch Linux on Orangepi R1 Plus LTS，那么既然Arch都能装，那为什么不试试NixOS呢。

Github: ri-char/nixos-orangepi-r1-plus-lts

启动原理

rock-chips文档中有这么一幅图，很详细的描述了启动镜像的布局。

+--------+----------------+----------+-------------+---------+
| Boot   | Terminology #1 | Actual   | Rockchip    | Image   |
| stage  |                | program  |  Image      | Location|
| number |                | name     |   Name      | (sector)|
+--------+----------------+----------+-------------+---------+
| 1      |  Primary       | ROM code | BootRom     |         |
|        |  Program       |          |             |         |
|        |  Loader        |          |             |         |
|        |                |          |             |         |
| 2      |  Secondary     | U-Boot   |idbloader.img| 0x40    | pre-loader
|        |  Program       | TPL/SPL  |             |         |
|        |  Loader (SPL)  |          |             |         |
|        |                |          |             |         |
| 3      |  -             | U-Boot   | u-boot.itb  | 0x4000  | including u-boot and atf
|        |                |          | uboot.img   |         | only used with miniloader
|        |                |          |             |         |
|        |                | ATF/TEE  | trust.img   | 0x6000  | only used with miniloader
|        |                |          |             |         |
| 4      |  -             | kernel   | boot.img    | 0x8000  |
|        |                |          |             |         |
| 5      |  -             | rootfs   | rootfs.img  | 0x40000 |
+--------+----------------+----------+-------------+---------+

最前面0x40字节是MBR分区信息。我们所需要关注的是第2、3阶段。第2、3阶段所需要的文件idbloader.img和u-boot.itb是由U-Boot编译生成的。因此只需要编译好后按照上图所示的布局排列好，刷入TF卡中即可。

详细配置

编译U-Boot

U-Boot在2023年7月加入的Orange Pi R1 Plus LTS的设备树（见9bd954ab），因此需要使用较新的U-Boot源码，nixpkgs中默认使用的U-Boot源码较旧，所以需要手动指定U-Boot的src。编译配置如下

pkgs.buildUBoot {
  defconfig = "orangepi-r1-plus-lts-rk3328_defconfig";
  extraMeta = {
    platforms = ["aarch64-linux"];
  };
  src = pkgs.fetchgit {
    url = "https://source.denx.de/u-boot/u-boot.git";
    rev = "v2024.01-rc6";
    sha256 = "sha256-fdgN6gVf2BPFnqvrdcT0WnkaB1r2s5K9gabdn+a4Djo=";
  };
  makeFlags = [
    "CROSS_COMPILE=${pkgs.stdenv.cc.targetPrefix}"
  ];
  version = "v2024.01-rc6";
  patches = [];

  enableParallelBuilding = true;

  BL31 = "${pkgs.armTrustedFirmwareRK3328}/bl31.elf";
  filesToInstall = ["u-boot.itb" "idbloader.img"];
}

制作SD卡镜像

SD卡镜像制作主要参考了ryan4yin/nixos-rk3588以及gytis-ivaskevicius/orangepi-r1-plus-nixos-image，只需要把固件按照rock-chips文档中的布局排布即可。由于完整代码过长，下面列出几个关键命令。

# 将创建文件$img，并指定文件大小$imageSizeBytes
truncate -s $imageSizeBytes $img

# 创建主分区
sfdisk $img <<EOF
    label: dos

    start=$rootPartitionOffsetBlocks, type=linux, bootable
EOF

# 获取$img的第一个分区的起始位置和大小
eval $(partx $img -o START,SECTORS --nr 1 --pairs)

# 将rootfs.img写入第一个分区
dd conv=notrunc if=./root-fs.img of=$img seek=$START count=$SECTORS

# 写入idbloader.img
dd if=idbloader.img of=$img seek=64 conv=notrunc

# 写入u-boot.itb
dd if=u-boot.itb of=$img seek=16384 conv=notrunc

启动

编译好后，使用dd命令将镜像写TF卡中，就可以启动了。