一、thermal 模塊簡介
1. 核心為 thermal_core。可以獲取溫度的設備抽象為 thermal_zone_device, 如Temp Sensor、NTC(板上的熱敏電阻)等。控制溫度的設備抽象為 thermal_cooling_device, 如風扇、CPU、DDR、GPU等。溫控策略抽象為 thermal_governor，比如 step_wise、bang_bang 等。
thermal_cooling_device 對應系統實施冷卻措施的驅動，是溫控的執行者。cooling device 維護一個 cooling 等級，即 state，一般 state 越高即系統的冷卻需求越高。cooling device 根據不同等級的冷卻需求進行冷卻行為。cooling device 只根據 state 進行冷卻操作，是實施者，而 state 的計算由 thermal governor 完成。結構 struct cpufreq_cooling_device 和 struct devfreq_cooling_device 作為對 thermal_cooling_device 的擴展，分別主要在 cpufreq_cooling.c 和 devfreq_cooling.c 中使用。
thermal_instance 結構體描述 trip point 與 cooling device 的綁定關系，即當 trip point 觸發后由哪個 cooling device 去實施冷卻措施。每個 trip point 必須與一個 cooling device 綁定，才有實際意義。
一個 Thermal Zone 可以有多個 Cooling 設備；同時還提供一個核心函數 thermal_zone_device_update 作為 Thermal 中斷處理函數和輪詢函數，輪詢時間會根據不同 Trip Delay 調節。模塊流程圖如下：
流程：
thermal_zone_device_register --> INIT_DELAYED_WORK(&tz->poll_queue, thermal_zone_device_check) --> thermal_zone_device_check --> thermal_zone_device_update(tz, THERMAL_EVENT_UNSPECIFIED)
讀取 thermal 溫度，然后根據 trip 類型執行 critical 或者 non critical 響應操作。critical 則直接調用 orderly_poweroff; non critical 則調用 governor 的 throttle 函數。
2. Thermal Governor(溫控算法)
Thermal Governor即溫控算法，解決溫控發生時，如何選擇 cooling state 的問題，當前可用的governor包括：bang_bang、step_wise、user_space、low_limit、power_allocator
(1) bang_bang governor
由於 bang_bang governor 是用在使用風扇散熱的設備中的算法。首先我們需要確定 throttle 即溫控是否觸發。這包括了兩種情況，第一種為當前溫度大於溫控閾值，第二種為當前溫度小於溫控閾值但是大於滯后溫度(溫控解除溫度)，並且是處於降溫的過程中。bang_bang governor的降溫策略跟它的名字一樣簡單，可以用一句話來概括: 當throttle發生，打開風扇;當throttle解除，關閉風扇。
(2) step_wise governor
step_wise 算法在計算 target cooling state 的過程中，除了需要知道是否 throttle，還添加了一個 trend 作為參考條。trend 表示溫升趨勢，Linux Thermal Framework 定義了五種 trend type，見 enum thermal_trend，即穩定(THERMAL_TREND_STABLE), 上升（THERMAL_TREND_RAISING）, 下降（THERMAL_TREND_DROPPING）, 最高溫線（THERMAL_TREND_RAISE_FULL）,最低溫線（THERMAL_TREND_DROP_FULL）。
step_wise governor 對於 cooling_state 選擇的策略：
a. 當 throttle 發生且溫升趨勢為上升，使用更高一級的 cooling state;
b. 當 throttle 發生且溫升趨勢為下降，不改變 cooling state;
c. 當 throttle 解除且溫升趨勢為下降，不改變 cooling state;
d. 當 throttle 解除且溫升趨勢為上升，使用更低一級的 cooling state;
step_wise governor 是每個輪詢周期逐級提高冷卻狀態，是一種相對溫和的溫控策略。
(3) low_limit governor
移動設備在溫度比較低的情況下同樣會存在諸如無法充電等問題，所以 low_limit governor 應運而生，這個特殊的溫控算法用於低溫環境下的設備加熱。它的溫控策略基本上就是反向的 step_wise，在這里就不進一步展開敘述了，感興趣的同學可以自行查看kernel源碼，內核5.10中已經將其移除。
(4) user_space governor
user_space governor 是通過 uevent 將溫區當前溫度，溫控觸發點等信息上報到用戶空間，由用戶空間軟件制定溫控的策略。
(5) power_allocator governor
power_allocator governor 即 IPA 算法，是由 ARM 在2015年提交及納入 Linux kernel mainline。IPA（Intelligent Power Allocator）模型的核心是利用 PID 控制器，ThermalZone 的溫度作為輸入，可分配功耗值作為輸出，調節 Allocator 的頻率和電壓值。
3. 各個governor是通過 __section() 屬性配合鏈接器腳本鏈接到一起的
//drivers/thermal/gov_step_wise.c THERMAL_GOVERNOR_DECLARE(thermal_gov_step_wise); //drivers/thermal/thermal_core.h #define THERMAL_TABLE_ENTRY(table, name) \ static typeof(name) *__thermal_table_entry_##name \ __used __section("__" #table "_thermal_table") = &name #define THERMAL_GOVERNOR_DECLARE(name) THERMAL_TABLE_ENTRY(governor, name) //展開后為： static struct thermal_governor *__thermal_table_entry_thermal_gov_step_wise \ __used __section("__governor_thermal_table") = &thermal_gov_step_wise //__section()中應該會自動去掉中間的空格 //include/asm-generic/vmlinux.lds.h #define THERMAL_TABLE(name) \ . = ALIGN(8); \ __##name##_thermal_table = .; \ KEEP(*(__##name##_thermal_table)) \ __##name##_thermal_table_end = .; #define INIT_DATA \ ... THERMAL_TABLE(governor) \ ... //展開后為： #define THERMAL_TABLE(governor) \ . = ALIGN(8); \ __governor_thermal_table = .; \ KEEP(*(__governor_thermal_table)) \ __governor_thermal_table_end = .;
使用遍歷方法：
/* Init section thermal table */ extern struct thermal_governor *__governor_thermal_table[]; extern struct thermal_governor *__governor_thermal_table_end[]; #define for_each_governor_table(__governor) \ for (__governor = __governor_thermal_table; __governor < __governor_thermal_table_end; __governor++)
二、設備樹配置
1. 除了SOC里面的溫度傳感器分別監控各個子系統的當前溫度外。同樣在PCB上還包含有多個熱敏電阻(NTC), 這些NTC通過算法的計算后可以獲得手機主板上各個區域的溫度。軟件上將這些 tsensor 及 ntc 等可以獲取溫度的設備描述為 thermal zone, 在代碼中以 dts 的形式來描述。
//thermal_zones 下每一個子節點都是一個 thermal, 在 /sys/class/thermal 下對應一個 thermal_zoneX 目錄，ntc的也在里面。 thermal_zones: thermal-zones { ... soc_max { polling-delay = <0>; /* /* 溫控未發生時(超過閾值時)輪詢周期(ms) */ */ polling-delay-passive = <0>; /* 溫控發生時(未超過閾值時)的輪詢周期(ms) 配置為0，代表不使用輪詢方式，通過tsensor中斷觸發溫控。*/ thermal-governor = "step_wise"; /* 補充的，該溫區發生溫控時所使用的算法*/ thermal-sensors = <&lvts 0>; /* 對應的sensor，表示使用 lvts 這個溫度傳感器的通道0 */ trips { /* 溫控觸發點 */ soc_max_crit: soc_max_crit@0 { /* 觸發溫度為(116500)/1000 = 116.5 度發生溫控，對應 trip_point_0_temp 文件 */ temperature = <116500>; /* 滯后溫度，表示當下降到(116.5 – 2000/1000) = 114.5 度時解除溫控，對應 trip_point_0_hyst 文件 */ hysteresis = <2000>; /* * "critical"表示觸發溫控后立刻重啟，若配置為”passive”，表示當溫控發生后由governor控制， * 輪詢周期改為使用 polling-delay-passive，對應 trip_point_0_type 文件 */ type = "critical"; }; }; }; ... }
trips 即觸發點，每個 thermal zone 可以維護多個 trip point，其 type 為 trip point類型，沿襲PC散熱方式，分為四種類型 passive、active、hot、critical，在內核中由 enum thermal_trip_type 描述，若是 critical，溫度觸發后直接觸發重啟，非 critical 類型由 governor 的溫控策略來降溫。
2. 現在我們已經將 tsensor 跟 NTC 以 thermal_zone 的形式注冊到系統中，可以實時的監控設備各個子系統的發熱狀況。當溫度超過所設閾值時，將會上報中斷，接下來就是冷卻設備起作用的時刻了。這些通過控制自己的狀態達到降溫效果的設備，操作系統將其抽象為 cooling_device（冷卻設備）。像 cpufreq, devfreq 等driver在初始化的時候會調用 of_thermal.c 提供的接口在 thermal_core 中注冊 cooling device。
gpu2 { polling-delay = <100>; /* milliseconds */ polling-delay-passive = <12>; /* milliseconds */ thermal-sensors = <&lvts 14>; trips { gpu_throttle: trip-point@0 { temperature = <95000>; hysteresis = <2000>; type = "passive"; }; }; /* 該溫區對應到的冷卻設備列表 */ cooling-maps { map0 { /* 該冷卻設備對應的溫區溫控觸發點 */ trip = <&gpu_throttle>; /* 對應的真正執行冷卻操作的設備及最大/最小狀態，格式為< phandle of device, min_state,max_state> */ cooling-device = <&mali THERMAL_NO_LIMIT THERMAL_NO_LIMIT>; contribution = <1024>; }; }; };
注：MTK 5.10內核的 cooling device 沒有再按這個設備樹格式了，檢索 #cooling-cells 來查找 cooling device 的設備樹節點配置。
三、文件接口
1. /sys/class/thermal/thermal_zoneX
/sys/class/thermal/thermal_zone0 # ls -l -r--r--r-- available_policies //可選的溫控governor，如 power_allocator user_space step_wise --w------- emul_temp //模擬設置thermal的溫度，單位毫攝氏度，設置后 update_temperature()中可獲取到這個溫度，和實際達到這個溫度同效果。只有其為0，讀取的才是真正的溫度值，否則就是echo的模擬值 -rw-r--r-- integral_cutoff -rw-r--r-- k_d -rw-r--r-- k_i -rw-r--r-- k_po -rw-r--r-- k_pu -rw-r--r-- mode //此thermalzone是否使能了，若是為disabled,對其sys文件的操作不生效，可以echo enabled使能 -rw-r--r-- offset -rw-r--r-- passive -rw-r--r-- policy //當前使用的governor是哪個 -rw-r--r-- slope -rw-r--r-- sustainable_power -r--r--r-- temp //該溫區的當前溫度，測試時往 emul_temp 中寫的值也會體現在這里。 -rw-r--r-- trip_point_0_hyst //滯后溫度，來自設備樹 hysteresis 字段，此例中為 2000。有 trips 節點才會有此文件。 -rw-r--r-- trip_point_0_temp //觸發溫度，來自設備樹 temperature字段，此例中為 116500，可以通過sysfs更改。 -r--r--r-- trip_point_0_type //觸發點0的類型，來自設備樹 type 字段，此例中為"critical" -r--r--r-- type //該溫區的名稱，對應於設備樹 thermal_zones 下子節點的名字，此例中為"soc_max" -rw-r--r-- uevent
不同 thermal_zoneX 下的文件不完全相同，取決於在設備樹中是否指定了trips成員，以及指定了幾個。
2. /sys/class/thermal/cooling_deviceX
/sys/class/thermal/cooling_device0 # ls -l -rw-r--r-- cur_state //該 cooling_device 的當前 cooling state -r--r--r-- max_state //該 cooling_device 的最大 cooling state drwxr-xr-x stats -r--r--r-- type //該cooling device的名稱 -rw-r--r-- uevent /sys/class/thermal/cooling_device0 # ls -l stats/ --w------- reset //對統計狀態進行復位 -r--r--r-- time_in_state_ms //在每個state下停留的時間 -r--r--r-- total_trans //不同state之間轉換的次數 -r--r--r-- trans_table //各個state狀態轉換表，最大只能顯示1個頁的內容
type 為 thermal-cpufreq-X 的 cool device 控制 CPU ClusterX 的頻點，比如向 cur_state 中寫入 max_state 的值，對應Cluster的 scaling_max_freq 文件將顯示被限制到了最小頻點。
type 為 thermal-cpufreq-X 的是通過 cpufreq_cooling.c 注冊的 cool device，type 為 thermal-devfreq-X 的是通過 devfreq_cooling.c 注冊的 cool device。