ITE Super IO 学习 – 环境控制器

简介

Environment Controller，即环境控制器，可以说是SIO中最复杂也是最重要的功能了，它主要包含了风扇控制、电压监测和温度监测三个模块，它们组合起来就可以实现智能风扇（Smart Fan）功能，能根据主机温度实时调节风扇转速，保证CPU能够稳定运行。

访问

在SIO关于Environment Controller这一章的SPEC中，里边所定义的寄存器是比较少的，SIO会把寄存器放在IO SPACE中，这一点我第一篇中就有讲到。访问IO SPACE就需要知道这个空间的地址，从SPEC中可以知道，是定义在LDN4中的index 0x60,0x61中，默认情况下这个地址是0x290,访问的时候还要加上0x05和0x06分别作为I/O index/data，最终为0x295/0x296。这个地址可以通过BIOS配置变更的，当然最后的验证方法是直接用RW修改0x60,0x61的值就可以很快看到结果了。

什么是Bank

先来看一下手册中一个读取温度的寄存器：

这里所写的bank2是什么意思呢？画了个简图：

环境控制器中由于使用的寄存器比较多，单单256个是不够的，所以使用了bank的方式来扩展，这个方法类似于LDN的寄存器，可以通过0x07来切换不同设备的寄存器一样。而切换bank则是通过bank selector来实现的，该寄存器位于IO SPACE中的0x06，相关定义如下：

可知，切换bank通过修改此寄存器的bit6-5即可，现在应该能理解上面那个读温度寄存器中的bank了吧。

温度

IT8625中有3组温度传感器，对应的寄存器index分别是：0x29,0x2A,0x2B，读取的时候注意根据线路图区分是哪一组就好了，示例程序如下：

IoWrite8(0x290+ 5, Index); 
data = IoRead8(0x290 + 6);

要注意一下的是，温度传感器有 热敏电阻 跟 热敏晶体管 之分，如下示：

其中0x51就是用来设置热敏传感器类型的：

电压

SIO中的电压并不是直接读出来的，它是以某个标准电压为基准，然后通过ADC采集出来的一组数据，所以是需要根据ADC的规则进行数据的转换，才能得到最终的电压值。

IT8625支持7组电压数据的采集，一般我们只使用4-5组，用于对12V, 5V, 3.3V等几个主要电压的监测，来衡量主板的供电状态是否正常。

下面看下这几组电压数据存放区域的说明：

注意最后两行提示，如果是VIN0-VIN6，电压 = 读取的值 x 10.9mV；如果是Internal 3VSB，则电压 = 读取的值 x 2 x10.9mV。这里乘的10.9有小数点不方便计算，一般会将它再乘以10即109计算，最终结果再除以10便可，这里可当作一个基数的计算，接下来还要进行等比例转换。

看下红框部分，这便是集采电压的基准线路。其中Vs是我们需要监测的电压值，Vin是采集到的值，Ra,Rb是线路所用电阻的大小，下面是部分电路：

怎么进行等比例转换呢？SPEC中有个公式：

第一个是正电压计算，第二个是负电压计算。将此公式稍微变换一下就很好理解了，用第一个来示范，那便是：

Vs = Vin X (Ra + Rb) / Rb => Vs / Vin = (Ra + Rb) / Rb

由V = IR可知，当电流不变时，电压跟电阻是成正比的，所以上方的公式就很好理解了。

接下来结合我贴的线路，来计算一下Vs的值。以12V为例，使用RW读取Vin2的值，假如为0xBB，则：

Vin = Vin2 x 10.9 mV => 0xBB x 109 = 20383 Vs = Vin x (Ra + Rb) / Rb => 20383 x (10+2) / 2 /10000 V = 12.2298V

10000怎么来的？10.9转换到109是10，然后mV转换成V是1000，所以最后要除以10000

上方计算的公式中，其实(Ra + Rb) / Rb 的结果总是等于被监测的温度除以2，并不需要知道电阻值的大小也可以计算。假如监测的是12V，则结果是12 / 2 = 6，被监测的是5V，则结果是5 / 2 = 2.5，这个可以自己实验验证一下。

风扇

风扇控制算是Super IO中最复杂的功能了，涉及的寄存器比较多，而且是相互关联的。IT8625支持6组风扇控制，每一组均可设置为软件模式和自动模式。

自动模式：控制器根据监测到的温度大小自动进行风扇转速的控制，此时我们能配置的有启动风扇的温度，关闭风扇的温度，风扇全速的温度，最小RPM/PWM以及斜率，相关寄存器如下：

软件模式：可以设置具体的PWM值来控制风扇，估计是用于更加细节的控制才使用此模式的。相关寄存器如下：

一般我们使用的是自动模式，转速是多少我们并不关心，风扇只要能根据温度自己去调节就可以了。

风扇控制 - 软件模式

1.使用RW将启用SmartGuardian模式（Index 13h[1-2]置1）
2.选择软件操作模式（将与FAN1-6对用的寄存器：index 15h[7]、16h[7]、17h[7]、1Eh[7]、1Fh[7]、92h[7]置0）
3.在Start PWM register处填入PWM的值。假如风扇支持的最大转速为3600，现在要设置成1200转，可算得占空比为1200/3600=1/3，则填入的值=1/3*256=0x55。

风扇控制 - 自动模式

自动模式中，有PWM和转速两种方法控制风扇，使用起来大同小异。

先看下表中的5个寄存器，分别是风扇关闭时的温度值，风扇启动时的温度值，风扇全速运转时的温度值，最小PWM/RPM值及其斜率。

自动控制是根据监测某个设定的温度源进行分阶段转速调节的，如将设置了某个监测温度源TMPIN，关闭风扇的温度为0，启动的温度为20，全速温度为65，每当温度变化2℃，转速按斜率为84RPM/℃进行调节。此时当监测的温度为0时，风扇处于关闭或最低转速状态；当温度上升到20℃时，风扇如果是关闭的则会启动，如是最低速则继续保持低速运转；温度每增加2，转速将增加84RPM；若温度一直增加到65以上，风扇将以最快的转速运行。温度和转速的关系图如下：

以上便是智能风扇的实现原理。至于为什么要这样配置这些参数，这就是thermal工程师要的了，配置参数一般都是他们提供给BIOS的，BIOS直接按数据填到相应的寄存器即可。上面我所举例的参数都比较简单，实际要填的还有好几个，而且还要做一些计算。怕麻烦的话可向ITE的FAE要一个有计算公式的Excel，我们将要配置的参数填入，表格将会显示对应的哪些寄存器填哪些值，这变得非常了。

风扇控制 - 转速计算

到这里EC的功能讲就讲完了。