Raspberry Pi 4でU-Bootを起動

やりたいこと

Raspberry Pi 4でU-Bootを起動する

動機

QEMU 上で U-Boot を使って開発してきた自作システム（Hypervisor + ゲスト OS）を Raspberry Pi 4 実機で動かす

Linux は使わず、U-Boot から直接自作システムを起動する

U-Boot に DTB 解析やディスク読み出しなどを任せたい

構成の検討

Linux は必要か

不要。RPi4 の起動シーケンスは以下の通りで、Linux を介さず U-Boot を直接起動できる。

code:_

GPU ファームウェア (start4.elf)

└─ config.txt を読む

└─ U-Boot をロードして実行

└─ 自作システムを起動

記事で紹介されていた「Linux 上で config.txt を書き換えて再起動」という手順は、

すでに RPi OS が動いている環境向けの説明であり、開発者は最初から SD カードにその構成を書けばよい。

自作イメージのメモリ配置

行ったこと

SD カードのファイル構成

boot パーティション（FAT32）に以下を配置する。

code:_

/boot/

├── start4.elf # GPU ファームウェア

├── fixup4.dat # メモリ設定

├── bcm2711-rpi-4-b.dtb # デバイスツリー

├── config.txt

└── u-boot.bin

U-Boot のビルド

WSL2 上でクロスコンパイル。RPi4 用の defconfig を使用する。

code:bash

sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu make bc bison flex libssl-dev \

python3-pyelftools libgnutls28-dev

make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- rpi_4_defconfig

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

ディスクイメージの作成

WSL2 上で raw イメージを作成し、Win32DiskImager / Rufus で SD カードに書き込む。

code:bash

dd if=/dev/zero of=rpi4.img bs=1M count=256

fdisk rpi4.img # パーティション作成・FAT32・ブートフラグ設定

losetup -P /dev/loop0 rpi4.img

mkfs.fat -F 32 /dev/loop0p1

mount /dev/loop0p1 /mnt/boot

cp start4.elf fixup4.dat bcm2711-rpi-4-b.dtb config.txt u-boot.bin /mnt/boot/

問題と対処

問題 1：U-Boot ビルドエラー

code:_

fatal error: gnutls/gnutls.h: No such file or directory

問題 2：起動メッセージが出ない

調査手順：

1. LED の挙動を確認 →「一瞬点滅してつきっぱなし」= U-Boot は起動しているが UART が出ていない

3. ファームウェアログからパーティションタイプの誤り・ボーレートのずれ・64ビットモードの未設定を発見

発見された個別問題と対処：

table:_

問題 内容 対処

最終的な config.txt

code:ini

enable_uart=1

arm_64bit=1

dtoverlay=disable-bt

init_uart_clock=48000000

kernel=u-boot.bin

結果

U-Boot の起動メッセージが Tera Term に表示され、正常起動を確認。

code:_

U-Boot 2026.07-rc3-00014-g30b77f6aa146 (May 31 2026 - 11:15:28 +0900)

補足：原因の優先度