RK3399 Thermal (温度控制)

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Thermal 是什么
配置⽅法
- Menuconfig配置
- Tsadc配置
- CPU & GPU配置
- Termal zone 配置
⽤⼾态接口
常用设置
- 获取当前温度
- 关闭温度控制功能
参考

Thermal 是什么

Thermal是内核开发者定义的⼀套⽀持根据指定governor控制系统温度，以防⽌芯⽚过热的框架模型。Thermal framework由governor、core、cooling device、sensor driver组成，软件架构如下：

Thermal governor：⽤于决定cooling device是否需要降频，降到什么程度。⽬前Linux4.4内核中包含了如下⼏种governor：
power_allocator：引⼊PID（⽐例-积分-微分）控制，根据当前温度，动态给各cooling device分配power，并将power转换为频率，从而达到根据温度限制频率的效果。
step_wise ：根据当前温度，cooling device逐级降频。
fair share ：频率档位⽐较多的cooling device优先降频。
userspace：不限制频率。
Thermal core：对thermal governors和thermal driver进⾏了封装和抽象，并定义了清晰的接口。
Thermal sensor driver：sensor驱动，⽤于获取温度，⽐如tsadc。
Thermal cooling device：发热源或者可以降温的设备，⽐如CPU、GPU、DDR等。

配置⽅法

Menuconfig配置

<*> Generic Thermal sysfs driver   --->--- Generic Thermal sysfs driver[*]   APIs to parse thermal data out of device tree[*]   Enable writable trip pointsDefault Thermal governor ( power_allocator )   --->   /* default thermal governor */[ ]   Fair -share thermal governor[ ]   Step_wise thermal governor                       /* step_wise governor */[ ]   Bang Bang thermal governor[*]   User_space thermal governor                     /* user_space governor */-*-   Power allocator thermal governor                 /* power_allocator governor */[*]   generic cpu cooling support                     /* cooling device */[ ]   Generic clock cooling support[*]   Generic device cooling support                   /* cooling device */[ ]   Thermal emulation mode support< >   Temperature sensor driver for Freescale i.MX SoCs<*>   Rockchip thermal driver                         /* thermal sensor driver */< >     rk_virtual thermal driver<*>     rk3368 thermal driver legacy                   /* thermal sensor driver */

通过“Default Thermal governor”配置项，可以选择温控策略，开发者可以根据实际产品需求进⾏修改。

Tsadc配置

Tsadc在温控中作为thermal sensor，⽤于获取温度，通常需要在DTSI和DTS都做配置。
以RK3399为例，DTSI包括如下配置：

tsadc : tsadc@ff260000 {compatible = "rockchip,rk3399-tsadc" ;reg = <0x0 0xff260000 0x0 0x100 >;                 /* 寄存器基地址和寄存器地址总⻓度 */interrupts = <GIC_SPI 97 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>; /* 中断号及中断触发⽅式 */assigned -clocks = <& cru SCLK_TSADC >;             /* ⼯作时钟，750KHz */assigned -clock -rates = <750000 >;clocks = <& cru SCLK_TSADC >, <& cru PCLK_TSADC >;   /* ⼯作时钟和配置时钟 */clock -names = "tsadc" , "apb_pclk" ;resets = <& cru SRST_TSADC >;                       /* 复位信号 */reset -names = "tsadc-apb" ;rockchip ,grf = <& grf >;                           /* 引⽤grf 模块，部分平台需要 */rockchip ,hw -tshut -temp = <120000 >;               /* 过温重启阀值，120 摄⽒度 *//* tsadc 输出引脚配置，⽀持两种模式：gpio 和otpout */pinctrl -names = "gpio" , "otpout" ;pinctrl -0 = <& otp_gpio >;pinctrl -1 = <& otp_out >;/** thermal sensor 标识，表⽰tsadc 可以作为⼀个thermal sensor ，* 并指定了引⽤tsadc 节点的时候需要带⼏个参数。* 如果SoC ⾥⾯只有⼀个tsadc ，可以设置为0，超过⼀个必须设置为1。*/#thermal-sensor-cells = <1>;status = "disabled" ;
};
/* IO 口配置 */
pinctrl : pinctrl {...tsadc {/* 配置为gpio 模式 */otp_gpio : otp -gpio {rockchip ,pins = <1 6 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none >;};/* 配置为over temperature protection 模式 */otp_out : otp -out {rockchip ,pins = <1 6 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none >;};};....
}

DTS的配置，主要⽤于选择通过CRU复位还是GPIO复位，低电平复位还是⾼电平复位。需要特别注意的是如果配置成GPIO复位，硬件上需要否把tsadc输出引脚连到PMIC的复位脚，否则只能配置成CRU复位。

&tsadc {rockchip ,hw -tshut -mode = <1>;     /* tshut mode 0:CRU 1:GPIO */rockchip ,hw -tshut -polarity = <1>; /* tshut polarity 0:LOW 1:HIGH */status = "okay" ;
};

CPU & GPU配置

CPU在温控中作为cooling device，节点中需要包含#cooling-cells、dynamic-power-coefficient属性。
以RK3399为例：

cpu_l0 : cpu@0 {device_type = "cpu" ;compatible = "arm,cortex-a53" , "arm,armv8" ;reg = <0x0 0x0 >;enable -method = "psci" ;#cooling-cells = <2>; /* cooling device 标识，表⽰该设备可以作为⼀个cooling device */clocks = <& cru ARMCLKL >;cpu -idle -states = <& CPU_SLEEP &CLUSTER_SLEEP >;dynamic -power -coefficient = <100 >; /* 动态功耗常数C，动态功耗公式为Pdyn=C*V^2*F */
};
...
cpu_b0 : cpu@100 {device_type = "cpu" ;compatible = "arm,cortex-a72" , "arm,armv8" ;reg = <0x0 0x100 >;enable -method = "psci" ;#cooling-cells = <2>; /* cooling device 标识，表⽰该设备可以作为⼀个cooling device */clocks = <& cru ARMCLKB >;cpu -idle -states = <& CPU_SLEEP &CLUSTER_SLEEP >;dynamic -power -coefficient = <436 >; /* ⽤于计算动态功耗的参数 */
};

GPU在温控中作为cooling device，节点需要包含#cooling-cells属性和power_model⼦节点。
以RK3399为例：

gpu : gpu@ff9a0000 {compatible = "arm,malit860" ,"arm,malit86x" ,"arm,malit8xx" , "arm,mali-midgard" ;reg = <0x0 0xff9a0000 0x0 0x10000 >;interrupts = <GIC_SPI 19 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>, <GIC_SPI 20 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>, <GIC_SPI 21 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>;interrupt -names = "GPU" , "JOB" , "MMU" ;clocks = <& cru ACLK_GPU >;clock -names = "clk_mali" ;#cooling-cells = <2>; /* cooling device 标识，表⽰该设备可以作为⼀个cooling device */power -domains = <& power RK3399_PD_GPU >;power -off -delay -ms = <200 >;status = "disabled" ;gpu_power_model : power_model {compatible = "arm,mali-simple-power-model" ;static -coefficient = <411000 >; /* ⽤于计算静态功耗的参数 */dynamic -coefficient = <733 >;   /* ⽤于计算动态功耗的参数 */ts = <32000 4700 ( -80 ) 2>;     /* ⽤于计算静态功耗的参数 */thermal -zone = "gpu-thermal" ;   /* 从gpu-thermal 获取温度，⽤于计算静态功耗 */};
};

Termal zone 配置

Termal zone节点主要⽤于配置温控策略相关的参数并⽣成对应的⽤⼾态接口。
以RK3399为例：

thermal_zones : thermal -zones {/* ⼀个节点对应⼀个thermal zone ，并包含温控策略相关参数 */soc_thermal : soc -thermal {/* 温度⾼于trip-point-0 指定的值，每隔20ms 获取⼀次温度 */polling -delay -passive = <20 >; /* milliseconds *//* 温度低于trip-point-0 指定的值，每隔1000ms 获取⼀次温度 */polling -delay = <1000 >; /* milliseconds *//* 温度等于trip-point-1 指定的值时，系统分配给cooling device 的能量 */sustainable -power = <1000 >; /* milliwatts *//* 当前thermal zone 通过tsadc0 获取温度 */thermal -sensors = <& tsadc 0>;/* trips 包含不同温度阀值，不同的温控策略，配置不⼀定相同 */trips {/** 温控阀值，超过该值温控策略开始⼯作，但不⼀定⻢上限制频率，* power 小到⼀定程度才开始限制频率*/threshold : trip -point -0 {/* 超过70 摄⽒度，温控策略开始⼯作，并且70 摄⽒度也是tsadc 触发中断的⼀个阀值 */temperature = <70000 >; /* millicelsius *//* 温度低于temperature-hysteresis 时触发中断，当前未实现，但是框架要求必须填 */hysteresis = <2000 >; /* millicelsius */type = "passive" ; /* 表⽰超过该温度值时，使⽤polling-delay-passive */};/* 温控⽬标温度，期望通过降频使得芯⽚不超过该值 */target : trip -point -1 {/* 期望通过降频使得芯⽚不超过85 摄⽒度，并且85 摄⽒度也是tsadc 触发中断的⼀个阀值 */temperature = <85000 >; /* millicelsius *//* 温度低于temperature-hysteresis 时触发中断，当前未实现，但是框架要求必须填 */hysteresis = <2000 >; /* millicelsius */type = "passive" ; /* 表⽰超过该温度值时，使⽤polling-delay-passive */};/* 过温保护阀值，如果降频后温度仍然上升，那么超过该值后，让系统重启 */soc_crit : soc -crit {/* 超过115 摄⽒度重启，并且115 摄⽒度也是tsadc 触发中断的⼀个阀值 */temperature = <115000 >; /* millicelsius *//* 温度低于temperature-hysteresis 时触发中断，当前未实现，但是框架要求必须填 */hysteresis = <2000 >; /* millicelsius */type = "critical" ; /* 表⽰超过该温度值时，重启 */};};/* cooling device 配置节点，每个⼦节点代表⼀个cooling device */cooling -maps {map0 {/** 表⽰在target trip 下，该cooling device 才起作⽤，* 对于power allocater 策略必须填target*/trip = <& target >;/* A53 做为cooloing device ， THERMAL_NO_LIMIT 不起作⽤，但必须填 */cooling -device = <& cpu_l0 THERMAL_NO_LIMIT THERMAL_NO_LIMIT >;contribution = <4096 >; /* 计算功耗时乘以4096/1024 倍，⽤于调整降频顺序和尺度 */};map1 {/** 表⽰在target trip 下，该cooling device 才起作⽤，* 对于power allocater 策略必须填target*/trip = <& target >;/* A72 做为cooloing device ， THERMAL_NO_LIMIT 不起作⽤，但必须填 */cooling -device = <& cpu_b0 THERMAL_NO_LIMIT THERMAL_NO_LIMIT >;contribution = <1024 >;/* 计算功耗时乘以1024/1024 倍，⽤于调整降频顺序和尺度 */};map2 {/** 表⽰在target trip 下，该cooling device 才起作⽤，* 对于power allocater 策略必须填target*/trip = <& target >;/* GPU 做为cooloing device ， THERMAL_NO_LIMIT 不起作⽤，但必须填 */cooling -device = <& gpu THERMAL_NO_LIMIT THERMAL_NO_LIMIT >;contribution = <4096 >;/* 计算功耗时乘以4096/1024 倍，⽤于调整降频顺序和尺度 */};};};/* ⼀个节点对应⼀个thermal zone ，并包含温控策略相关参数，当前thermal zone 只⽤于获取温度 */gpu_thermal : gpu -thermal {/* 包含温控策略配置的情况下才起作⽤，架要求必须填 */polling -delay -passive = <100 >; /* milliseconds *//* 每隔1000ms 获取⼀次温度 */polling -delay = <1000 >; /* milliseconds *//* 当前thermal zone 通过tsadc1 获取温度 */thermal -sensors = <& tsadc 1>;};
};

⽤⼾态接口

⽤⼾态接口在/sys/class/thermal/⽬录下，具体内容和DTSI中thermal zone节点的配置对应。有的平台thermalzone节点下只有⼀个⼦节点，对应/sys/class/thermal/⽬录下也只有thermal_zone0⼦⽬录；有的平台有两个⼦节点，对应/sys/class/thermal/⽬录下就会有thermal_zone0和thermal_zone1⼦⽬录。通过⽤⼾态接口可以切换温控策略，查看当前温度等。
以RK3399为例⼦，/sys/class/thermal/thermal_zone0/⽬录下包含如下常⽤的信息：

temp                     /* 当前温度 */
available_policies /* ⽀持的温控策略 */
policy /* 当前使⽤的温控策略 */
sustainable_power /* 期望的最⾼温度下对应的power 值 */
integral_cutoff /* PID 算法中I的触发条件：当前温度-期望的最⾼温度<integral_cutoff */
k_d /* PID 算法中计算D的时候⽤的参数 */
k_i /* PID 算法中计算I的时候⽤的参数 */
k_po /* PID 算法中计算P的时候⽤的参数 */
k_pu /* PID 算法中计算P的时候⽤的参数 */
mode /* enabled ：⾃带定时获取温度，判断是否需要降频。disabled 关闭该功能 */
type /* 当前thermal zone 的类型 */
/* 不同的温度阀值，对应trips 节点的配置 */
trip_point_0_hyst
trip_point_0_temp
trip_point_0_type
trip_point_1_hyst
trip_point_1_temp
trip_point_1_type
trip_point_2_hyst
trip_point_2_temp
trip_point_2_type
/* 不同cooling devic 的状态，对应cooling-maps 节点的配置 */
cdev0 /* 代表⼀个cooling devic ，有的平台还有cdev1 、cdev2 等 */cur_state /* 该cooling device 当前频率的档位 */max_state /* 该cooling device 最多有⼏个档位 */type /* 该cooling device 的类型 */
cdev0_weight /* 该cooling devic 在计算power 时扩⼤的倍数 */

常用设置

获取当前温度

直接查看⽤⼾态接口thermal_zone0或者thermal_zone1⽬录下的temp节点即可。
以RK3399为例，获取CPU温度，在串口中输⼊如下命令：

cat /sys /class /thermal /thermal_zone0 /temp

获取GPU温度，在串口中输⼊如下命令：

cat /sys /class /thermal /thermal_zone1 /temp

关闭温度控制功能

⽅法⼀：menuconfig中默认温控策略设置为user_space。

<*> Generic Thermal sysfs driver   --->--- Generic Thermal sysfs driver[*]   APIs to parse thermal data out of device tree[*]   Enable writable trip pointsDefault Thermal governor ( user_space )   --->   /* power_allocator 改为user_space */

⽅法⼆：开机后通过命令关温控。
⾸先，把温控策略切换到user_space，即把⽤⼾态接口下的policy节点改成user_space；或者把mode设置成
disabled状态；然后，解除频率限制，即将⽤⼾态接口下的所有cdev的cur_state设置为0。
以RK3399为例，策略切换到user_space：

echo user_space > /sys /class /thermal /thermal_zone0 /policy

或者把mode设置成disabled状态：

echo disabled > /sys /class /thermal /thermal_zone0 /mode

解除频率限制：

/* 具体有多少个cdev ，根据实际情况修改 */
echo 0 > /sys /class /thermal /thermal_zone0 /cdev0 /cur_state
echo 0 > /sys /class /thermal /thermal_zone0 /cdev1 /cur_state
echo 0 > /sys /class /thermal /thermal_zone0 /cdev2 /cur_state

参考

Thermal开发指南

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