TDA4動(dòng)態(tài)熱檢測(cè)與控制設(shè)計(jì)方案

1. 背景介紹：

在TI上一代Jacinto 6汽車處理器中，例如DRA7x/TDA2x，為了實(shí)現(xiàn)性能與功能安全的綜合考慮，提供了名為DVFS（Dynamic Voltage Frequency Scaling）的機(jī)制，使能系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)獲取芯片thermal狀態(tài)，并動(dòng)態(tài)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓與運(yùn)行頻率，使得系統(tǒng)運(yùn)行在安全溫度范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)性能最大化。

在TI最新一代Jacinto? 7 處理器中，例如DRA8x/TDA4x，目前外部PMIC輸出電壓NVM固定，故推薦使用DFS來(lái)實(shí)現(xiàn)在固定電壓下的頻率調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整芯片熱狀態(tài)的檢測(cè)以及控制。

2. 測(cè)試條件：

TDA4VM EVM開(kāi)發(fā)板：https://www.ti.com/tool/J721EXSOMXEVM

TDA4VM Linux SDK：https://www.ti.com/tool/download/PROCESSOR-SDK-LINUX-J721E/08.00.00.08

TDA4VM RTOS SDK：https://www.ti.com/tool/download/PROCESSOR-SDK-RTOS-J721E/08.00.00.12

3. TDA4動(dòng)態(tài)熱檢測(cè)與控制流程：

在TDA4 SOC系統(tǒng)中，可參照?qǐng)D1所示流程進(jìn)行SOC熱狀態(tài)檢測(cè)以及控制，用戶可在應(yīng)用層對(duì)VTM（Voltage and Thermal Manager）的thermal值進(jìn)行實(shí)時(shí)讀取，并設(shè)置高溫超出閾值/常溫回落閾值，通過(guò)VTM的實(shí)時(shí)檢測(cè)以及對(duì)比，在超出閾值時(shí)產(chǎn)生溫度事件?；蛘咴趦?nèi)核中通過(guò)增加VTM驅(qū)動(dòng)，并直接在上層應(yīng)用中讀取thermal溫度值并設(shè)置閾值，然后通過(guò)上層應(yīng)用邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)thermal的監(jiān)控，在超出閾值時(shí)產(chǎn)生溫度報(bào)警事件。

圖 1 TDA4動(dòng)態(tài)熱檢測(cè)與控制流程圖

在得到溫度報(bào)警事件后，通過(guò)對(duì)TDA4內(nèi)部各核心運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)行頻率的讀取，能夠在系統(tǒng)正常運(yùn)行范圍內(nèi)，動(dòng)態(tài)調(diào)整各核心的運(yùn)行頻率，從而降低系統(tǒng)功耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)熱狀態(tài)的控制。

4. VTM動(dòng)態(tài)熱檢測(cè)

首先需要?jiǎng)討B(tài)讀取SOC thermal溫度值，VTM可以用來(lái)讀取溫度值以及設(shè)置溫度報(bào)警閾值等，其詳細(xì)介紹參照TDA4 TRM手冊(cè)。其核心寄存器配置如表1所示：

表 1 VTM寄存器設(shè)置

讀出來(lái)的DATA_OUT值為內(nèi)部ADC數(shù)值，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能成為攝制溫度值，其轉(zhuǎn)換方式如圖2所示：

圖 2 VTM ADC code與溫度值計(jì)算關(guān)系表

此處提供patch，能夠?qū)崿F(xiàn)在Linux端對(duì)內(nèi)部核心的thermal溫度值讀取。步驟如下：

a. 下載Linux SDK8.0并參照guide制作SD啟動(dòng)卡，并下載對(duì)應(yīng)thermal patch。

b. 參照下述流程安裝到原生SDK中。

cd $PSDK_PATH/board-support/linux-*

git am 0001-display-temperature-as-mili-celsius.patch

cd ../..

make linux

c. 參照下述流程將編譯后的文件更新至SD卡系統(tǒng)中。

Edit the file $PSDK_PATH/Rules.make

Set DESTDIR=/media/$USER/rootfs

cd $PSDK_PATH

sudo make linux_install

d. 參照下述流程進(jìn)行驗(yàn)證

cat /sys/class/thermal/thermal_zone*/temp

其中patch一共添加了五個(gè)域中kernel的溫度值，其打印如圖3所示：

圖 3 thermal溫度值讀取

其中對(duì)應(yīng)了五個(gè)Linux中的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，所輸出的值單位為毫攝氏度，例如圖3中所示結(jié)果以及硬件對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

thermal_zone0 -> WKUP domain DMSC core -> 67.640℃

thermal_zone1 -> MAIN domain MPU A72 core -> 68.074℃

thermal_zone2 -> MAIN domain C7x core -> 68.507℃

thermal_zone3 -> MAIN domain GPU core -> 69.371℃

thermal_zone4 -> MAIN domain R5F core -> 68.074℃

5. TDA4核心動(dòng)態(tài)調(diào)頻控制

獲取到TDA4內(nèi)部各個(gè)核心實(shí)時(shí)的thermal值后，可以通過(guò)上層邏輯對(duì)讀取到的溫度值與預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值進(jìn)行邏輯比較，然后采取對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行核心頻率調(diào)整。

在TDA4默認(rèn)文件系統(tǒng)中，提供k3conf通過(guò)指定的device ID以及clock ID來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)核心頻率的讀取以及控制。

5.1 Device ID的獲?。?/p>

可通過(guò)TISCI手冊(cè)J721E部分對(duì)各個(gè)模塊的device ID進(jìn)行查詢：

https://software-dl.ti.com/jacinto7/esd/processor-sdk-rtos-jacinto7/08_00_00_12/exports/docs/pdk_jacinto_08_00_00_37/packages/ti/drv/sciclient/soc/sysfw/binaries/system-firmware-public-documentation/5_soc_doc/j721e/devices.html#soc-doc-j721e-public-devices-desc-device-list

圖4中列出了常用幾個(gè)核心的device ID。

圖 4 processor device ID

5.2 Clock ID的獲?。?/p>

為了標(biāo)識(shí)在一個(gè)核心中多個(gè)不同模塊的頻率設(shè)置，引入了clock ID對(duì)其進(jìn)行區(qū)分，可在TISCI J721E部分對(duì)clock ID進(jìn)行查詢。

https://software-dl.ti.com/jacinto7/esd/processor-sdk-rtos-jacinto7/08_00_00_12/exports/docs/pdk_jacinto_08_00_00_37/packages/ti/drv/sciclient/soc/sysfw/binaries/system-firmware-public-documentation/5_soc_doc/j721e/clocks.html?highlight=a72ss0_core0

5.3對(duì)應(yīng)核心運(yùn)行頻率檢測(cè)：

獲取到對(duì)應(yīng)核心device ID后，可通過(guò)下述指令打印出當(dāng)前對(duì)應(yīng)核心的運(yùn)行頻率。

k3conf dump clock DEVICE_ID

以A72_CORE0為例，可以得到其當(dāng)前運(yùn)行頻率為2GHz如圖5所示。

圖 5 A72 CORE0 運(yùn)行頻率

5.4設(shè)置對(duì)應(yīng)核心運(yùn)行頻率：

若按照第三章中的流程計(jì)算，當(dāng)前運(yùn)行頻率需要進(jìn)行調(diào)整，可使用下述指令對(duì)當(dāng)前指定device ID以及clock ID 的模塊進(jìn)行頻率控制。在對(duì)其核心頻率進(jìn)行修改之前，需要首先對(duì)其對(duì)應(yīng)的鎖相環(huán)進(jìn)行修改，以A72_CORE0核心為例：

devmem2 0x00688040 w 0x80000001

k3conf set clock 202 2 1000000000

其修改過(guò)程如圖6所示：

圖 6 A72 CORE0頻率修改流程

其中每個(gè)TDA4內(nèi)部核心所支持的最大頻率受硬件限制，以TDA4VM為例，如圖7所示為不同PN中各核心所支持的最大頻率，詳情參照TDA4VM Datasheet。

圖 7 TDA4VM中各核心所支持最大頻率

同樣的，在最大頻率之下，各核心的頻率設(shè)置并非隨機(jī)設(shè)置，其必須滿足內(nèi)部分頻器等硬件時(shí)鐘要求，此相關(guān)設(shè)置參照TI Clock Tree Tools。
審核編輯：湯梓紅