EC修炼之道—Thermal

重启，蓝屏，关机，休眠，一系列灾难性的错误均有可能是温度过高引起。即使是行业的领头羊，也经常性地栽倒在这个问题上。虽说这个问题应该是Thermal工程师应该考虑的问题，但作为可以控制风扇和可以通知HOST端的EC工程师来说，也应该了解Thermal的一些细节，以期能够快速准确的想出解问题的思路。

 

1 CPU温度

想要控制风扇，首先要知道当前温度。一般来说，板子上当属CPU温度最高，但是也有二般的情况，要依据Thermal工程师的实测来决定。EC通常可以获得CPU温度，环境温度和独显温度（PCH和内存也可获取，）。EC要取三者中的温度最高者，作为控制风扇转速的依据。

1.1 SMBUS方式

温度一般都是通过SMBUS获取，读取时要遵守SMBUS规范。业界EC厂商一般都会请软件VENDOR帮他们开发basecode，然后OEM厂商直接使用base code留出的接口来作温度读取的功能。这些接口通常都是使用一个数组来完成。

 

{0, 0x98, SMB_READ_BYTE, 0x01, (BYTE *)&Therm_Info.TempCPU}

这是数组中的一项，其结构体类型为：

typedef volatile struct _OEMSMB_DESCRIPTOR

{

   BYTE Chnl;              /* SMBusChannel. */

   BYTE ADDR;              /* SlaveAddress. */

   BYTE PRTCL;             /*protocol. */

   BYTE DevCmd;            /* DeviceCommand. */

   BYTE *pntr;          /* SMBusBuffer Pointer. */

} OEMSMB_DESCRIPTOR;

从其定义，我们可以看出上述数组中的那个元素，其含义为：要以一个BYTE的方式读取SMBUS0 Channel上，Slave Address为0x98，偏移（Command）为0x01的值，读取成功后，赋值给Therm_Info.TempCPU变量。

 

         这种设计很巧妙：一方面，它将底层的细节封装，大大方便了OEM EC工程师的开发；另一方面，他将程序功能细化，该段代码只读CPU温度，不牵涉风扇控制或其它一些功能。这样如果出错，只需要改动这个数组元素即可。

 

         有很多初学EC的人，都想搞懂ECSMBUS读取设备的整个细节，但往往事与愿违。如果有人对我说，他看懂EC SMBUS代码了，我就会说，我不懂这块，你给我讲讲吧，结果他讲的基本都会错。个人认为，这个SMBUS和PS2功能是整个EC最难懂的地方。我不建议搞懂这块，因为真没啥用，只需要知道接口就可以。更不建议心血来潮换代码的KERNEL，因为自己写的代码没有经过严格的测试，并不健壮。

        

         虽然不需要搞懂整个ECSMBUS代码，但了解一下协议还是有必要的。网上有SMBUS2.0 SPEC，可以查看一下。遇见问题，可以以此为依据进行调试。

 

1.2 PECI方式

         PECI是INTEL发布的继SMBUS过后，又一个可以获取温度的单线制协议，这既可以传输数据，也可以接收数据。PECI真是神一般的东西，让EC可以直接操纵CPU的MSR寄存器。但EC使用最多的还是读CPU温度。

         读CPU温度所用CommandFormat为:

将上述第一排Command Format的值写入相应寄存器，然后Check状态寄存器，如果其完成标志位置1，我们就可以通过数据寄存器将byte 5,6读出，然后转换单位后，就成了温度值。

 

2 降温

2.1 风扇控制

         给平台降温，最直接的方式是使用风扇将热量导到机构外部。风扇的速度控制以及转速侦测都交由EC来处理。EC使用PWM(或者DAC)来控制风扇转速。PWM参数有：PWM Frequency，PWM Cycle，PWM Duty Cycle。PWM Frequency要设置得足够高，这样可以保证风扇低速时抖动不厉害，但也不要产生刺耳的叫声，要根据实际情况来调。

EC根据当前CPU温度，设置风扇的占空比，来调节风扇转速。业界一般有两种做法：设置固定占空比和根据转速调节占空比。

 

2.1.1 设置固定占空比

         根据CPU温度范围，设定一定级别，选择恰当的滞回值，给该级别设定固定的CPU占空比。当CPU温度落到该区间内，就将PWM Duty Cycle赋上该级别的值。这样做的缺点是：Thermal工程师设置值时，假定风扇永远是新品，但世界万物都逃不过岁月的侵蚀，风扇也有一天会老去，相应的占空比也不会达到以前的转速。这样散热效果会降低。最好，将最大级别的Duty Cycle设为100%，这样即使有一天风扇老去，潜力仍然要被最大化压榨。

 

2.1.2 根据转速调节占空比。

         在一定的温度范围内，设置一个固定的转速，根据这个转速，设置PWM占空比，让实际转速和设置转速慢慢靠近。这种调节比较精确。但准确就一定是好吗？不一定。为了解决风扇个体间差异以及老化问题，这个固定的转速也需要一定的转速容差。只要在容差范围内，都要做到可以接受。这种设置方法是在一点点地假定（改变一点占空比，读一下转速值），势必造成速度慢，如果升温过快，转速不能立即调上去，为了解决这个问题，只能让其在一个较小的Timer中轮询，这样又会造成资源的大量占有，会影响比Timer优先级小的中断。所以做的时候一定要权衡好速度，资源和容差。

 

2.2 CPU Throttling

         想让CPU温度降低，除了控制风扇转速外，还可以降低CPU频率，或者做Throttling动作。

         Throttling可以交给HOST端来做，也可以让EC来做。EC侦测CPU温度过高，就将ProcHot#拉低。CPU开始做Throttling动作，等到其温度回到设定值以下，再将ProcHot#复原。这个动作比较简单粗暴，但是效果很好，可以快速降温。但是如果用户在看高清视频的话，会变得有点卡。