Debian 作為全球最流行的 Linux 發行版之一，以其穩定性與自由軟體理念著稱。雖然在國內桌面佔有率不高，但其優秀的硬體相容性使其成為嵌入式裝置（如 ARM 架構機頂盒）的理想選擇。本文詳細記錄如何在全志晶片方案的機頂盒上，從零開始編譯 U-Boot、Linux Kernel，構建 Debian Rootfs，最終實現從 SD 卡啟動完整原生 Debian 系統。

前置準備與環境

• 目標裝置：全志 A20/A31 等 ARM Cortex-A7 架構機頂盒（文中以天敏電視精靈 3 為例）
• 編譯環境：Debian 8 (Jessie) x86_64，GCC 4.8.4，交叉編譯工具鏈 gcc-arm-linux-gnueabihf
• 必要工具：git, make, u-boot-tools (mkimage), debootstrap, qemu-user-static, sunxi-tools (bin2fex/fex2bin)
• 一張 8GB 以上 Class 10 SD 卡
• TTL 序列線或已 Root 的 ADB 環境（用於提取 script.bin）

第一部分：提取與修改 script.bin (FEX 設定)

script.bin 是全志平台的硬體設定二進制檔，定義了 GPIO、DRAM 時序、顯示輸出（HDMI/VGA/解析度）等關鍵參數。必須從原廠韌體中提取並按需修改。

1. 獲取 script.bin

透過 TTL 進入 U-Boot 命令列，或在 Android 系統下以 Root 權限掛載 nanda 分區：

# 在設備端執行
mkdir /sdcard/nanda
mount -t vfat /dev/block/nanda /sdcard/nanda
exit

# 在電腦端透過 ADB 拉取
adb pull /sdcard/nanda/script.bin

2. 反編譯與編輯

# 編譯 sunxi-tools
git clone https://github.com/linux-sunxi/sunxi-tools
cd sunxi-tools && make

# 轉為可編輯的 FEX 文字格式
./bin2fex script.bin script.fex

# 編輯 script.fex，修改 dram_para、hdmi_para、gpio 等節點
vim script.fex

# 重新編譯為二進制
./fex2bin script.fex script.bin

第二部分：編譯 U-Boot (引導載入器)

因廠商未釋出原始碼，採用 Cubieboard2 的 U-Boot 源碼（wip/a20 分支）經實測可相容。

1. 獲取源碼與編譯

git clone https://github.com/linux-sunxi/u-boot-sunxi -b wip/a20
cd u-boot-sunxi
make cubieboard2 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

編譯產出：spl/sunxi-spl.bin (SPL) 和 u-boot.bin。

2. SD 卡分區與寫入 U-Boot

使用 fdisk 分兩個區：sdb1 (FAT32, ~100MB, 放 Kernel/Script/boot.scr) 和 sdb2 (ext4, 剩餘空間, 放 Rootfs)。

# 寫入 SPL 到第 8KB 偏移
dd if=spl/sunxi-spl.bin of=/dev/sdb bs=1024 seek=8

# 寫入 U-Boot 到第 32KB 偏移
dd if=u-boot.bin of=/dev/sdb bs=1024 seek=32

3. 建立啟動腳本 boot.scr

建立 boot.cmd：

setenv bootargs console=ttyS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait panic=10 ${extra}
fatload mmc 0 0x48000000 uImage
bootm 0x48000000

編譯為 U-Boot 腳本格式：

mkimage -C none -A arm -T script -d boot.cmd boot.scr

第三部分：編譯 Linux Kernel

同樣採用 Cubieboard2 的 Kernel 源碼（linux-sunxi），需手動添加機頂盒專用的 PHY 網卡驅動 (ICplus IP101A/G)。

1. 配置與編譯

git clone https://github.com/cubieboard2/linux-sunxi
cd linux-sunxi
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- sun7i_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
# 在 menuconfig 中啟用：
# Device Drivers -> Network device support -> Ethernet driver support -> ICPlus IP101 support
make -j$(nproc) ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- uImage modules
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- INSTALL_MOD_PATH=output modules_install

產出檔案：arch/arm/boot/uImage 和 output/lib/ (模組)。

第四部分：構建 Debian Rootfs (根檔案系統)

使用 debootstrap 在 x86 主機上透過 QEMU 模擬 ARM 環境構建。

1. 建立基礎系統

debootstrap --verbose --arch=armhf --foreign jessie debian-rootfs https://ftp.cn.debian.org/debian
cd debian-rootfs
cp /usr/bin/qemu-arm-static usr/bin/
LC_ALL=C LANGUAGE=C LANG=C chroot . /debootstrap/debootstrap --second-stage
LC_ALL=C LANGUAGE=C LANG=C chroot . dpkg --configure -a

2. 進入 Chroot 進行系統配置

chroot .
# 設定 root 密碼
passwd

# 設定主機名與 hosts
echo "a20" > etc/hostname
echo "127.0.0.1 a20" >> etc/hosts

# 設定序列埠終端登入
echo "T0:2345:respawn:/sbin/getty -L ttyS0 115200 vt100" >> etc/inittab

# 設定 APT 源
cat > etc/apt/sources.list < etc/locale.gen
echo "zh_CN.UTF-8 UTF-8" >> etc/locale.gen
locale-gen

# 修改網路設定 (靜態 IP) 及 SSH 允許 Root 登入
vim etc/network/interfaces
vim etc/ssh/sshd_config
exit

第五部分：燒錄 SD 卡與啟動

# 掛載分區
mkdir -p /mnt/sd1 /mnt/sd2
mount /dev/sdb1 /mnt/sd1
mount /dev/sdb2 /mnt/sd2

# 複製 Kernel、DTB、script.bin、boot.scr 到 FAT 分區
cp arch/arm/boot/uImage /mnt/sd1/
cp script.bin /mnt/sd1/
cp boot.scr /mnt/sd1/

# 複製 Rootfs 到 ext4 分區
cp -a debian-rootfs/* /mnt/sd2/

# 複製 Kernel 模組
cp -a output/lib/* /mnt/sd2/lib/

# 同步並卸載
sync
umount /mnt/sd1 /mnt/sd2

將 SD 卡插入機頂盒上電，透過序列埠 (115200 8N1) 或 SSH 即可登入完整的 Debian 系統。後續可嘗試安裝 xserver-xorg-video-fbturbo 和 lxde 實現桌面環境。

總結與心得

此過程核心在於：提取原廠硬體描述、選擇相容的開源 U-Boot/Kernel 源碼、補齊專屬硬體驅動、構建純淨 Rootfs。雖然機頂盒效能有限，無法跑大型應用，但作為輕量級伺服器、下載機、Home Assistant 中心等用途綽綽有餘。關鍵難點通常在於 DRAM 時序調整與顯示/網路驅動相容，需耐心除錯。