给泰山派 1M 风扇做「自动调速」

记录日期：2026-10-09
板子：泰山派 1M（芯片 RK3566）
读完你会明白：这个功能是怎么做的、为什么之前一直没做好、以及每一个命令到底在干什么。

第 0 章 一句话说清这件事

这块主板跑起来会发热，我们在上面装了个小风扇吹它。

但风扇不能一直傻转 —— 一直全速又吵又费电。我们希望它自己看温度决定转速：

这个"自己看温度调转速"的活儿，就是温控调速。

这次要解决的问题是：之前风扇不管多凉都快转（一直全速），上面的表格根本没生效。我们把它修好了。

第 1 章 先搞懂 7 个词

不用背，看不懂就跳过去，后面遇到再回来查。

① 开发板 / 主板

一台小电脑。我们这台用的是泰山派 1M，芯片是瑞芯微的 RK3566。

② PWM（脉宽调制）

这是全文最重要的概念。

想象你要控制水龙头的水流大小，但水龙头只有"全开"和"全关"两个状态，没有中间档。
怎么办？快速地开、关、开、关。开的时间占的比例越大，平均水流就越大。

• 一秒钟开 1000 次，其中 350 次是开的 → 平均水流 35%

• 一秒钟开 1000 次，其中 1000 次都是开的 → 平均水流 100%

这个"开的时间占的比例"就叫 占空比（duty cycle）。
"一秒钟开关多少次"就叫 频率。

• 占空比 = 力度（35% 55% 75% / 90%）

• 频率 = 开关的快慢（这次的关键就是它）

③ 设备树（dts / dtb）

主板上的硬件那么多，内核怎么知道"哪个引脚接了什么"？
靠一张说明书，就叫设备树。

• .dts = 人看的说明书（纯文本，能直接改）

• .dtb = 机器看的说明书（把上面的翻译成二进制）

改硬件配置 = 改 .dts → 翻译成 .dtb。

④ boot.img 和 boot 分区

主板开机时，会先从一个叫 boot 分区 的小区域里读一个 boot.img 包裹。
这个包裹里装着：内核（系统的心脏）+ 设备树（硬件说明书）。

所以"改硬件配置"的完整链条是：

改 .dts 说明书  →  翻译成 .dtb  →  重新打包成 boot.img  →  写进 boot 分区  →  重启

⑤ /sys —— 内核的"控制面板"

Linux 里有个特殊的文件夹 /sys，里面的东西看起来是文件，其实不是文件，而是内核开出来的控制面板：

• 读它 = 问内核"现在什么情况？"

• 写它 = 命令内核"改成这样！"

比如：

cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp     # 问：现在多少度？
echo 90 > /sys/class/hwmon/hwmon2/pwm1        # 命令：风扇力度调成 90

（cat 是"显示内容"，echo xxx > 是"把 xxx 写进去"，下面会细讲）

⑥ 调速器（thermal governor）

内核里管温控的"大脑"，有好几种性格：

• power_allocator（功耗分配型）：按功耗预算分配降温资源

• step_wise（逐级型）：超温就一档一档往上加

• user_space：内核不管，让用户自己控制

这次出事的正是这个"大脑"。

⑦ 占空比 vs 频率 —— 用一句话记住

占空比决定"多大劲"，频率决定"开关多快"。
这次的毛病是"开关太快"，不是"劲不对"。

第 2 章 硬件是怎么接的

风扇不是直接插在主板上的，中间加了一小块电路。用户提供的电路图我们读出来是这样：

        +5V 电源
          │
     ┌────┴────┐
     │  R298   │ 20kΩ（把开关默认拉到"关"）
     │  20k    │
     └────┬────┘
          │
   +5V ───┼──── Q9 (AO3407，P沟道MOS管，当"电子开关"用)
          │            │
          │            └──── 风扇正极 (CN15 第1脚)
          │                        │
          │                     风扇
          │                        │
          │                     GND 地
          │
   Q10 (NPN三极管，负责"把开关拉下来打开")
          │
   R299 1kΩ ── PWM0_M0（主板引脚 GPIO0_B7）
          │
   R300 10kΩ ── GND

用大白话说这套电路在干嘛：

1. 主板引脚 PWM0_M0 输出"开/关"信号（就是 PWM 波）

2. 引脚高电平 → 三极管 Q10 导通 → 把 MOS 管 Q9 的"闸门"拉低 → Q9 打开 → 风扇通电

3. 引脚低电平 → Q10 关闭 → 电阻 R298 把"闸门"拉回 +5V → Q9 关闭 → 风扇断电

所以：引脚高电平的时间比例 = 风扇通电的时间比例 = 风扇力度。逻辑是对的。

顺带说：AO3407 是 P 沟道 MOS 管，做"高边开关"（控制电源正极）时必须源极接 +5V、漏极接风扇。如果装反了，它内部那个"寄生二极管"会一直给风扇供电，怎么调都没用。这一点我们后来专门验证过，没装反。

第 3 章 症状：风扇一直全速

用户的原话是"一直全速"。我们上板子一看：

cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp
# 输出：36666      ← 意思是 36.666°C，很凉快

cat /sys/class/thermal/cooling_device0/cur_state
# 输出：4          ← 风扇档位被拉到最高档（一共 0~4 五档）

36.7°C 却全力吹 —— 明显不正常，凉快的时候应该是 0 档才对。

第 4 章 排查过程：一步一步找出真凶

排查思路是"从软件到硬件，一层层往下剥"。

第 1 步：确认软件链路有没有问题

先证明"主板引脚确实在输出 PWM 波"。 查了三个地方：

① 引脚有没有被正确"复用"成 PWM 功能

芯片的引脚是多功能复用的，得先设置成"PWM 模式"。

grep pwm /sys/kernel/debug/pinctrl/*/pinmux-pins
# 输出里有：
# pin 15 (gpio0-15): fdd70000.pwm (GPIO UNCLAIMED) function pwm0 group pwm0m0-pins

翻译：15 号引脚（就是 GPIO0_B7）现在归 fdd70000.pwm 这个 PWM 控制器管，工作模式是 pwm0m0。
✅ 引脚复用是对的。

② PWM 控制器的时钟有没有开

设备没时钟就等于没通电，什么都不会输出。

grep pwm0 /sys/kernel/debug/clk/clk_summary
# 输出里有：
# clk_pwm0   1   1   0   12000000   0   0   50000   Y   fdd70000.pwm   pwm

翻译：clk_pwm0 这个时钟被启用了（第一个数字 1 = 启用次数），频率 12000000 = 12 MHz。
✅ 时钟是开着的。

③ 直接看 PWM 控制器的寄存器（最硬的证据）

寄存器就是芯片内部的小格子，里面存着"周期设成多少、占空比设成多少、开没开"。

cat /sys/kernel/debug/fdd70000.pwm
# 输出第一行：
# fdd70000:  00000000 000001e0 000000a9 0000000b

这 4 个数按顺序是：计数器 周期 占空比 / 控制字

• 周期 = 0x1e0 = 480

• 占空比 = 0xa9 = 169

• 控制字 = 0x0b = 二进制 1011 → 最低位是 1，表示已使能

换算一下：时钟 12 MHz ÷ 480 = 25 kHz（一秒开关 25000 次）；169 ÷ 480 = 35.2%。

0x 开头表示这是十六进制（电脑里常用的一种计数法）。0x1e0 换成我们熟悉的十进制就是 480。

✅ 结论：主板这边完全正确。 芯片确实在老老实实输出一个 25 kHz、35% 的波形。

所以问题不在软件，在别处。

第 2 步：那是不是"温控大脑"没在管风扇？

查了一下当前用的"大脑"：

cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/policy
# 输出：power_allocator

而 dmesg（内核的"工作日志"）里赫然写着：

thermal thermal_zone0: power_allocator: pwm-fan is not a power actor

翻译：power_allocator 这个"大脑"看了风扇一眼，说"你不是我的菜"，然后完全不管它。

真相浮出水面：

• 主板开机默认用 power_allocator

• 这个大脑拒绝管理风扇

• 于是风扇就一直保持驱动自己开机时设的初始值 —— 100% 满速

• 再也没有任何东西去把它调下来

前任同事以为"power_allocator 会把风扇推到满速"，其实更简单也更荒诞：它压根不碰风扇。

顺带发现一个更离谱的：之前有人写了个开机脚本想修这个问题，脚本里写的是：

[ "$(cat $z/type)" = "soc_thermal" ] && echo step_wise > $z/policy

但板子上那个"温度区"的真名是 soc-thermal（中间是横杠），脚本里写的是下划线。
→ 条件永远不成立 → 脚本三个多月来一次都没真正执行过。
更坑的是脚本最后写了 exit 0（表示"我成功了"），于是系统还显示服务正常运行，属于"无声失败" —— 看日志一切正常，实际啥也没干。

第 3 步：找到正确的做法

翻内核源码时发现这个 SDK（芯片厂商给的开发套件）的 pwm-fan 驱动有个隐藏功能：

if (有 "rockchip,temp-trips" 这个配置 && 系统监控开着) {
        注册温度通知器;     // 驱动自己看温度设档
        return 0;           // 直接返回，不注册成"温控设备"
}
... 否则才走老路（注册成温控设备，交给"大脑"管）

翻译成人话：只要在设备树里写上 rockchip,temp-trips（一张"多少度对应几档"的表），
驱动就会自己盯着温度调风扇，完全绕过那个不靠谱的"大脑"。

而前任同事删掉的那个旧节点，用的恰恰就是这个写法 —— 方向本来就是对的。

第 4 步：软件都对了，为什么风扇还是不变速？

按上面的思路改完，理论上应该好了。但用户反馈：测的时候风扇没有一档一档变速。

于是我们做了两个"运行时实验"（不用刷机、随时能改回来）。

实验 A：静态开关测试 —— 判断 MOS 开关有没有坏

思路：把风扇变成"一直开"和"一直关"两个极端状态。如果"一直关"的时候风扇还在转，说明电路有旁路。

echo user_space > /sys/class/thermal/thermal_zone0/policy  # 让内核别插手
echo 255 > /sys/class/hwmon/hwmon2/pwm1                    # 一直开 → 全速
echo 0   > /sys/class/hwmon/hwmon2/pwm1                    # 一直关 → 应该停

同时看寄存器：

结论：MOS 开关通路完全正常，源漏没装反，没有旁路。问题只在"动态"上。

实验 B：扫频测试 —— 换个开关速度试试

思路：把风扇驱动"请走"，我们手动接管 PWM，用不同频率试。

echo pwm-fan > /sys/bus/platform/drivers/pwm-fan/unbind   # 让风扇驱动让出 PWM
echo 0 > /sys/class/pwm/pwmchip0/export                   # 申请使用 PWM0
# 然后逐个频率、逐个占空比设置，让用户听

结果：

真凶找到了。

第 5 步：为什么会这样？两个原因叠加

原因一：开关的"手"太慢

控制 MOS 管开关的"闸门"（栅极）靠一个 20 kΩ 电阻充电。算一下：

• 闸门电容约 650 pF，电阻 20 kΩ

• 充电时间常数 = 20000 × 0.00000000065 ≈ 13 微秒

而 25 kHz 下一个完整周期只有 40 微秒。35% 档的"关"的时间只有 26 微秒（才 2 倍时间常数）。

结果：闸门电压从 0 只爬到 4.2 V（本该爬到 5 V），MOS 管停在"半开半关"的线性区。
更糟的是，从"全开"退到"关"需要 10~22 微秒，这段时间里管子还是通的。

算总账：你要 35%，管子实际通了 62%~91%。
→ 想要 35% 和想要 100%，实际差别很小 → 听不出来。

原因二：风扇自己有个"小水桶"

风扇内部有个小电容（可以理解成蓄水池）。25 kHz 时"关"只有 26 微秒，
池子里的水（电）根本来不及放掉，风扇看到的电压几乎还是满的。

这就好比你想用快速开关水龙头控制水流，但水管中间有个大水桶把水存着 ——
水龙头开关得再快，水桶里的水也不少。

降到 1 kHz 后：

• "关"的时间从 26 微秒变成 650 微秒，是充电时间常数的 50 倍 → 闸门有充足时间完全关严

• 风扇那个"水桶"有 650 微秒放水 → 真正放到空 → 电压真的降下来了

一个数字改动，两个问题同时解决。

第 5 章 最终改了什么

改动只有一个文件

SDK 目录/kernel-6.1/arch/arm64/boot/dts/rockchip/tspi-rk3566-user-v10-linux.dts

改前（有问题）：

&pwm0 {
	status = "okay";
};

/ {
	pwm0_fan: pwm-fan {
		compatible = "pwm-fan";
		#cooling-cells = <2>;
		pwms = <&pwm0 0 40000 0>;        /* 40000 纳秒 = 25 kHz */
		cooling-levels = <90 140 190 230 255>;
	};
};

&soc_thermal {                            /* 这一大段是前任加的，基于错误推断 */
	/delete-property/ sustainable-power;
	trips { fan_trip: trip-point-fan { temperature = <45000>; ... }; };
	cooling-maps { fan_map0 { ... }; };
};

改后（正确）：

&pwm0 {
	status = "okay";
};

/ {
	pwm0_fan: pwm-fan {
		compatible = "pwm-fan";
		pwms = <&pwm0 0 1000000 0>;      /* 1000000 纳秒 = 1 kHz ← 关键改动 */
		cooling-levels = <90 140 190 230 255>;   /* 五档力度：35% 55% 75% 90% 100% */
		rockchip,temp-trips = <          /* 多少度 → 用第几档 */
			45000	1
			50000	2
			55000	3
			60000	4
		>;
	};
};

具体改了三件事：

1. 40000 → 1000000：PWM 频率从 25 kHz 降到 1 kHz（最关键的一改）

2. 删掉 #cooling-cells，加上 rockchip,temp-trips：让风扇驱动自己管温度，不再交给那个不靠谱的"大脑"

3. 整段删掉 &soc_thermal { ... }：这段是前任基于错误推断加的。删掉后主板自动恢复出厂设置（CPU/内存的温控回到原厂行为），风扇和它们彻底解耦

第 6 章 操作全流程（每个命令都讲解）

用到的三台机器

0. 准备知识：adb 是什么

adb = Android Debug Bridge，安卓调试桥。虽然板子跑的是 Linux，但这类芯片板子一般都用它来远程操作。

1. 改设备树

在编译服务器上操作：

# 先备份原文件（万一改坏了能还原）
cp tspi-rk3566-user-v10-linux.dts  tspi-rk3566-user-v10-linux.dts.bak-260909-fan-v2

# 然后编辑 dts，按第 5 章的内容改

2. 编译 + 打包

⚠️ 这一步有个大坑，必须用 ./build.sh，不能直接 make。

cd ~/EX_DISK_2T/tspi-1m-linux-kernel6-1-sdk/extracted_sdk
./build.sh kernel

为什么不能直接 make？
编译要用交叉编译器（在 x86 电脑上编出 ARM 板子能跑的代码）。这个工具链藏在 SDK 的 prebuilts/gcc/... 目录里，要由 build.sh 把它加到 PATH 里。
我中途偷懒直接跑了 make，结果系统找不到交叉编译器，用了电脑自己的 gcc，把配置文件的编译器信息写错了。虽然最后恢复好了，但绕了一大圈 —— 记住这个教训。

PATH 是什么？可以理解成"电脑去哪些文件夹里找命令"。没加到 PATH 里，电脑就找不到那个交叉编译器。

跑完会看到什么？

Running 10-kernel.sh - build_kernel succeeded.

看到 succeeded 就成了。产物在 kernel-6.1/boot.img。

3. 验证新固件（刷之前一定要验）

# 看 boot.img 里到底装了什么
~/EX_DISK_2T/.../u-boot/tools/mkimage -l kernel-6.1/boot.img

输出里会列出三样东西：fdt（设备树）、kernel（内核）、resource（资源）。

最关键的验证：确认新设备树真的装进去了。

sha256sum kernel-6.1/arch/arm64/boot/dts/rockchip/tspi-rk3566-user-v10-linux.dtb

把这个值和 mkimage -l 输出里 Image 0 (fdt) 的 Hash value 对一下。两个一样就说明装对了。

4. 传到板子上并写入

① 先把镜像从服务器拿到本机

scp liguoyi@192.168.165.66:~/.../boot.img  C:\...\boot-1khz-260909.img

② 从本机传到板子

adb push boot-1khz-260909.img /root/T16/boot-1khz-260909.img

/root/T16/ 是板子上专门放东西的目录。千万别用 /tmp —— 那是内存盘，一重启就全没了（这个项目已经因此丢过数据）。

③ 备份板子现在的 boot 分区（最重要的一步！）

adb shell 'dd if=/dev/mmcblk0p3 of=/root/T16/boot-p3-backup-260909.img bs=1M count=64'

mmcblk0 是板子上的 eMMC 存储芯片，p3 表示第 3 个分区。
用 cat /proc/partitions 可以列出所有分区。

④ 写入新镜像

adb shell 'dd if=/root/T16/boot-1khz-260909.img of=/dev/mmcblk0p3 bs=1M'
adb shell 'sync'

⑤ 回读校验（确认真的写进去了）

adb shell 'dd if=/dev/mmcblk0p3 of=/tmp/readback.img bs=512 count=81169'
adb shell 'md5sum /tmp/readback.img'

把新镜像的指纹和回读的指纹对比：一样就说明写入成功。

为什么是 count=81169？因为镜像正好 41558528 字节，除以 512 正好等于 81169。这只是为了让回读长度和镜像一样，多读的尾部是旧数据不用管。

⑥ 重启

adb shell reboot

重启后 adb 会断开，等大约 45 秒再 adb connect 重连。

5. 验证效果

# 内核版本变了吗？（应该看到新日期）
adb shell cat /proc/version

# 新配置进去了吗？
adb shell ls /proc/device-tree/pwm-fan/

# 风扇现在多大力度？
adb shell cat /sys/class/hwmon/hwmon2/pwm1

# 实际占空比（看寄存器）
adb shell cat /sys/kernel/debug/fdd70000.pwm

我们的实测结果：

6. 加载测试（看它真的会自己加速）

我们开了 8 个"死循环"把 CPU 跑满，让板子热起来：

实测记录（挑几行）：

03:14:37  temp=46111  pwm1=90     ← 46.1°C，还没到 45 档？其实刚要跨过
03:14:39  temp=51250  pwm1=190    ← 51.2°C，跳到 75%
03:14:57  temp=53750  pwm1=230    ← 53.7°C，跳到 90%
...
03:16:17  temp=45555  pwm1=140    ← 停载后掉到 45.5°C，回落到 55%
03:16:25  temp=42500  pwm1=90     ← 42.5°C，回落到 35%

温度一档档上去，风扇一档档跟上，凉下来自动回落。 ✅

第 7 章 出问题了怎么回滚

一条命令写回备份：

adb shell 'dd if=/root/T16/boot-p3-backup-260909.img of=/dev/mmcblk0p3 bs=1M && sync && reboot'

为什么不会变砖？ 因为 boot 分区只是"启动包裹"，坏了最多是开不了机，
用上面这条命令把备份写回去就能恢复，主板本身的底层固件没动。

设备树也回滚：

cp tspi-rk3566-user-v10-linux.dts.bak-260909-fan-v2  tspi-rk3566-user-v10-linux.dts
./build.sh kernel
# 然后重新走第 6 章的刷机流程

第 8 章 名词速查表

第 9 章 这次的三个"坑"，记住能省很多时间

坑 1：soc_thermal 和 soc-thermal 差一个字符

脚本里判断"温度区叫什么名字"时用了下划线，实际是横杠。
条件永远不成立，脚本啥也没干，但因为写了 exit 0，系统还显示"服务正常"。

教训：这类脚本不要无脑 exit 0，匹配失败时应该报错或打日志，否则就是无声失败。

坑 2：以为 power_allocator 会推满速，其实它压根不管

前任的推断是"这个大脑会把风扇推到最大"，实际是"这个大脑拒绝管理风扇"。
结果一样（都是满速），但原因完全不同，导致修的方向也完全不同。

教训：查问题要看证据（dmesg 原话），不要靠推理猜。

坑 3：想控制"电压型负载"，频率不能太高

25 kHz 是四线风扇的标准控制频率（那是数字信号，直接进风扇内部芯片）。
我们用的是两线风扇，靠"降低平均电压"调速，标准做法是 几十 Hz ~ 1 kHz。
用了 25 kHz，风扇内部的电容把斩波全平滑掉了，等于没调。

教训：同一个技术（PWM），用在不同的负载上，参数要求完全不一样。

第 10 章 还留下的两个小尾巴

尾巴 1：45°C 附近会来回跳档

空载时主板温度就在 41~46°C，正好压在第一个触发点上。
而这套"温度→档位"的映射是纯阈值判断，没有滞环（就是"过了 45 就升，低于 45 就降"，没有缓冲带）。
所以风扇会在 35% 和 55% 之间来回切。

可以怎么调（改哪一项都行）：

• 把第一个触发点从 45°C 抬到 50°C

• 或者把最低档从 35% 提高到 47%（让空载更凉，离开触发点）

尾巴 2：那个没用的开机脚本

thermal-governor-fix.service 现在已经完全没用了（风扇不再走温控框架那条路），
但它还是开机自启。建议关掉：

systemctl disable thermal-governor-fix.service

尾巴 3（可选）：一个硬件小改进

给 MOS 管栅极充电的那个电阻 R298 是 20 kΩ，偏大。
改成 1 kΩ 会让开关关得更干脆。1 kHz 下不改也能用，但改了以后即使以后想提高频率也站得住。

附录：常用命令一句话速查

一句话总结

风扇之前一直全速，是因为内核的温控"大脑"根本不管它，
而唯一想管它的那个脚本写错了字、从来没生效过。
换用驱动自带的温度联动、并把 PWM 频率从 25 kHz 降到 1 kHz 之后，
风扇终于能按温度一档一档地自己变速了。