Ага, теперь собралось. У меня не хватало флагов -nodefaultlibs и -lc.
Хм, фигня какая-то:

Или я что-то не понял, или мне всё равно придётся переписывать большинство этих функций
(Хотя код _sbrk вроде нормальный.)

Да я и сам пока не до конца воткнулся ещё. Попробовал собрать - собралось. Не тестировал ещё, т.к. резко на другую задачу перекинулся.
Но из последнего что запомнил - тут по ходу дела write настроен либо на вывод через SWO либо через RDI (про RDI я вообще не в теме ещё).

Судя по коду, он пишет число 88 (ENOTSOCK) в errno, и возвращает -1. Короче, очередная заглушка, которую опять же надо переопределять

Ваша правда.
Ну а чтобы в RDI пошло надо линковать с -lrdimon.
+
-specs=rdimon.specs

Попробовал сегодня поэкспериментировать.
Достаточно в проекте c подключенной libnosys переопределить свой _write и всё начинает работать.
По сложности уже сопоставимо с avr-gcc, где требовалось реализовать лишь putc.

С одной стороны, это может сделать нашу жизнь проще, с другой - я уже привык, что все заглушки в исходниках, и я точно знаю, как они устроены