多くの場合、PCのBIOSはフラッシュメモリに記録されており、SPI（Serial Peripheral Interface）で読み書きできる。Raspberry Piには特定のピンをSPIデバイスとして使う機能があるため、マザーボード上のフラッシュメモリICに接続することでPC外部からBIOSを読み書きできる。
通常、PC外部からBIOSを読み書きする必要はない。しかし、アップデートに失敗して壊れたBIOSをRaspberry Piで直した話 (1.8V SPI Flash)のようにBIOSが機能しない事態に陥った際の修復に役立つ他、corebootやSlim Bootloaderなどを導入する際にもしばしば必要となる。
この文書はRaspberry Pi Advent Calendar 2023の12月12日分の解説でもある。
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今回、私はLenovo ThinkPad X200にcorebootを導入するため、SPIによるフラッシュメモリ読み書きツールとしてRaspberry Pi 2 Model B V1.1を使用した。
ThinkPad X200のBIOSが書き込まれているフラッシュメモリICはパームレストの下にある。ICは8ピンまたは16ピンで、そのどちらであるかによって必要な道具が異なるため、道具を購入する前にキーボードとパームレストを外して確認する必要がある。
Raspberry PiとmicroSDカード、キーボード、モニター等の他に以下の道具を用意する。
- 対応するピン数のICテストクリップ。Pomona ElectronicsのSOIC Clipシリーズであれば、5250が8ピン、5252が16ピンのICに対応する。
- ジャンパーケーブル。（少なくとも6本）
- 虫眼鏡
作業直前に上着を脱ぎ、静電気を逃がしておく。
PCとRaspberry Piの電源を抜き、PCからバッテリーを外す。
前準備と同じようにキーボードとパームレストを外して、フラッシュメモリIC周辺の絶縁シートを剥がしてICを露出させる。このとき、シートをすべて剥がすのではなく、IC周辺だけめくるようにしておくと元に戻すのが楽。
IC（12月12日分の写真1枚目）表面の刻印を虫眼鏡で拡大しつつ頑張って読む。部分的にでも読めたらウェブで検索して似た写真を探す。私のものはどうやらMX25L6405D（16ピンSOP）らしいと判明した。
型番がわかったらウェブで検索してどのピンがVCC、GND、SCLK、CS、MISO、MOSIなのかを理解する。Librebootの解説ページが参考になる。
ピンアサインに確信が持てたら、PCにもRaspberry Piにも電源が接続されていないことを再確認してから、先ほどリンクしたページを参考にRaspberry PiのSPIに使うピン（2BならGPIO08からGPIO11）と3.3V、GNDをICの対応するピンにテストクリップ経由で接続する。
Raspberry Piに電源を繋ぎ、Raspberry Pi OSにログインする。そして、sudo modprobe snd_bcm2835とsudo modprobe spidevを実行する。
flashromパッケージをインストールし、sudo flashrom -p linux_spi:dev=/dev/spidev0.0,spispeed=10000 -Vを実行する。もしEEPROMが見つからないというエラーが出たら、フラッシュメモリICとの接続がうまくいっていない。Raspberry Piをシャットダウンして電源を抜き、テストクリップでICを挟み直して起動とmodprobeからやり直す。
sudo flashrom -p linux_spi:dev=/dev/spidev0.0,spispeed=10000 -c MX25L6405D -r stock_bios01.romを実行する。ただし、-cの後の部分はICによって違う。EEPROMが見つからなかったらRaspberry Piをシャットダウンして電源を抜き、テストクリップでICを挟み直して起動とmodprobeからやり直す。
同じようにsudo flashrom -p linux_spi:dev=/dev/spidev0.0,spispeed=10000 -c MX25L6405D -r stock_bios02.rom、sudo flashrom -p linux_spi:dev=/dev/spidev0.0,spispeed=10000 -c MX25L6405D -r stock_bios03.romを実行する。途中で失敗したらRaspberry Piをシャットダウンして電源を抜き、テストクリップでICを挟み直して起動とmodprobeからやり直す。
sha256sum stock_bios*.romを実行する。各ファイルのハッシュ値が異なる場合、フラッシュメモリICとの接続が不安定。Raspberry Piをシャットダウンして電源を抜き、テストクリップでICを挟み直して起動とmodprobeからやり直す。
hexdump -C stock_bios01.rom | lessを実行する。ひたすら00が連続していたりffが連続していたりしたら読み出しに失敗している。Raspberry Piをシャットダウンして電源を抜き、テストクリップでICを挟み直して起動とmodprobeからやり直す。
stock_bios*.romをどこかにコピーして保管する。
corebootをビルドし（ここが重要だが、この文書でここを説明するとRaspberry Piに関係ない部分の分量が多すぎるので割愛）、coreboot.romをRaspberry Piにコピーする。
sudo flashrom -p linux_spi:dev=/dev/spidev0.0,spispeed=10000 -c MX25L6405D -w coreboot.romを実行する。最後にVERIFIEDと表示されなかったら書き込みに失敗している。Raspberry Piをシャットダウンして電源を抜き、テストクリップでICを挟み直して起動とmodprobeからやり直す。
すべてに成功したらRaspberry Piをシャットダウンして電源を抜き、ICテストクリップを外してThinkPad X200を組み立て直す。ThinkPadの電源を入れて、正常に起動したら作業完了。
Raspberry PiによるBIOSフラッシュメモリの読み書きについて、その手順を手短に紹介した。
繰り返しになるが、このような作業はPCを利用する上で通常は必要ない。BIOSが破損したら修理に出すか買い替えた方が時間の節約になるし、corebootなどの導入も可能なら他人に任せた方が無難である。
もし、万が一、自分でこのような作業をする必要に迫られた際は、時間に余裕があるとき、綺麗に片付いた机の上で、適度に休憩を挟みながら行うことを強く推奨する。