树莓派的可入侵性级别

#1 楼

背景知识
您应该知道的最重要的事情是RaspberryPi是一种奇怪的野兽，其中ARM CPU不是主要的CPU-它只是VideoCore GPU的协处理器。当RaspberryPi启动时，会将GPU blob从SD卡读取到L2缓存中并执行。然后，此代码启动所有重要的外围设备（RAM，时钟等）并启动ARM CPU。然后可以在ARM CPU上运行第二阶段引导程序或某些操作系统本身。
GPU blob不仅是引导程序。实际上，它本身就是一个操作系统（Video Core OS）。系统的某些重要元素无法由ARM CPU直接访问，它必须与GPU（使用mailbox消息传递系统）进行通信才能使用它们。有关于此的部分文档。现在，Broadcom员工不时扩展了Video Core OS（VCOS），以启用Linux内核，RISC OS甚至某些业余OS所需的功能。没有很好的文档，但是，您必须在RaspberryPi forum，github和可能的其他地方进行挖掘才能找到有关此信息。但是它在那里..某个地方。还有一些人在RaspberryPi上编写自己的裸机代码甚至操作系统来帮助您。当然还有很多开放源代码，例如RasbperryPi的Linux内核。
VideoCore是专有的，没有官方文档和开发工具。因此，除非您要付出很多努力，否则无法使用自己的代码重写VCOS。但是，我们需要对Video Core进行反向工程，您可以在此处找到一些信息。
另一个问题是Synopsys的USB堆栈是专有的，并且同样没有文档，而且似乎即使有了文档，也很难可靠地实现它。但是，代码仍然可用（Linux内核，u-boot，CSUD）。使用Video Core的高级图形功能可能也很困难-图形库有一些开源代码，但仅用于ARM端。 （不过，对于我来说，这还不是很清楚，如果他们仅使用可公开访问的信息），一些人（独立于Broadcom）正在重写Linux内核作为主线，还有一个RISC OS端口，“ U-boot”和其他端口。因此，绝对可以编写您自己的OS。
您的目标
数字1
据我所知，SoC不可能以所描述的另一种方式启动。因此，第一阶段引导程序必须位于FreeBSD上。而且它必须是SD card二进制文件，而不是GPU二进制文件，这是另一个问题。而且RaspberryPi上没有板载闪存，这也是一个问题。
数字2
主要问题是RaspberryPi上没有板载ARM。您可以添加一个，并且可以在您的引导加载程序中将其激活（它必须已经是第二阶段的引导加载程序）。但是，编写USB驱动程序可能会出现问题。
数字3、4、5
这不是什么大问题。此处记录了大多数外围设备（至少是flash可以访问的外围设备）。由于您已完全配置SoC，因此现有的引导加载程序使此操作变得更加容易。您可以在这里和这里查看一些代码和文档。
替代品
我不了解RaspberryPi的其他任何主板，因此很难推荐一些东西，但您可以看看一些成熟的项目，例如基于OMAP的Beagleboard / Beaglebone / Pandaboard，或者可以跟随一些新板的开发，例如基于Allwinner的Cubieboard或PCduino。这完全取决于您要完成什么。

#2 楼

为了更新Krzysztof的好答案，Broadcom最终公开发布了一些许可为3-Clause BSD的代码，以帮助制作开源GPU驱动程序。取代Raspberry Pi VPU固件blob的“ rpi-open-firmware”工作始于2016年：https：//github.com/christinaa/rpi-open-firmware。在https://news.ycombinator.com/item?id=11703842

上查看更多信息。RaspberryPi-Debian Wiki上简要介绍了许多替代板并与之链接，包括ODROID-C1，Cubieboard ，Banana Pi，Olimex的OLinuxIno Wifi和OlinuxIno Mini，EOMA68和Beaglebone black。

#3 楼

实际上，使用Raspberry Pi的U-boot引导加载程序可以做很多事情。您基本上只是让GPU将U引导映像作为“ OS”加载到ARM协处理器SoC。我还没有做，但是我打算。我在寻找一种自己解决的方法时碰巧发现了您的问题，然后我找到了该文章，它看起来可能对寻求类似方法的其他人有用。

还有另一篇文章包含有关构建U-boot映像的更详细的说明。