在工業(yè)級(jí)嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，高溫環(huán)境是系統(tǒng)穩(wěn)定性的“頭號(hào)殺手”。尤其是在AI推理、邊緣計(jì)算等高負(fù)載場(chǎng)景下，CPU、NPU、DDR等部件長(zhǎng)時(shí)間滿載運(yùn)行，溫控策略是否合理，直接決定了設(shè)備能否可靠運(yùn)行。

本文以瑞芯微RK3588平臺(tái)為例，帶你深入理解thermal溫控機(jī)制，并分享一套從問(wèn)題定位到策略調(diào)優(yōu)的完整實(shí)戰(zhàn)方案。

一、典型場(chǎng)景-高溫死機(jī)分析

1.1硬件層面

主要表現(xiàn)為處理器過(guò)熱保護(hù)機(jī)制觸發(fā)。

CPU通常內(nèi)置多重溫控保護(hù)策略：當(dāng)芯片溫度達(dá)到第一個(gè)閾值時(shí)，會(huì)通過(guò)降低CPU頻率來(lái)減少功耗；溫度繼續(xù)升高則可能觸發(fā)更積極的降頻策略；最終當(dāng)溫度達(dá)到臨界值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行硬件復(fù)位或直接斷電。

內(nèi)存子系統(tǒng)對(duì)溫度同樣敏感。DDR內(nèi)存在高溫下容易出現(xiàn)位錯(cuò)誤，信號(hào)完整性下降，特別是在高負(fù)載情況下更為明顯。

電源管理芯片在高溫環(huán)境下轉(zhuǎn)換效率降低，輸出電壓不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致處理器供電不足而宕機(jī)。

1.2軟件層面

thermal框架配置不當(dāng)。Linux內(nèi)核的thermal子系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控溫度并執(zhí)行相應(yīng)的冷卻策略，如果溫控閾值設(shè)置不合理，可能導(dǎo)致系統(tǒng)在過(guò)熱時(shí)未能及時(shí)響應(yīng)。

圖1 以 RK3588 為例的Termal zone 節(jié)點(diǎn)

二、問(wèn)題定位與閉環(huán)驗(yàn)證

2.1系統(tǒng)日志與內(nèi)核信息

通過(guò)Debug串口登入系統(tǒng)，實(shí)時(shí)保存系統(tǒng)日志是定位死機(jī)問(wèn)題關(guān)鍵一步。但如果系統(tǒng)在高溫下已經(jīng)完全死機(jī)，無(wú)法通過(guò)命令行操作，可以提前配置，把日志發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器或保存到外部?jī)?chǔ)存卡SD卡或U盤上。這樣即使目標(biāo)設(shè)備完全死機(jī)，我們?nèi)匀豢梢垣@取到死機(jī)前的最后日志。

2.2實(shí)時(shí)監(jiān)控硬件狀態(tài)與溫度數(shù)據(jù)

首先需要監(jiān)控CPU溫度，通過(guò)讀取thermal_zone設(shè)備節(jié)點(diǎn)的temp文件可以獲取當(dāng)前溫度值。正常情況下，溫度升高應(yīng)該觸發(fā)頻率下降，如果頻率未能及時(shí)調(diào)整，可能表明thermal或cpufreq governor配置存在問(wèn)題。

查看當(dāng)前CPU溫度：cat/sys/class/thermal/thermal_zone0/temp查看CPU頻率：cat/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/cpuinfo_cur_freq查看DDR負(fù)載cat/sys/class/devfreq/dmc/load

2.3高強(qiáng)度壓力測(cè)試

要確保高溫性能，最我們可以用memtester和stressapptest兩種常用的內(nèi)存壓力測(cè)試工具進(jìn)行壓力測(cè)試。

眺望電子在量產(chǎn)前采用嚴(yán)苛測(cè)試方案，確保系統(tǒng)在85℃高溫下依然穩(wěn)定：

1.CPU滿載運(yùn)行72小時(shí)

2.10000次系統(tǒng)重啟測(cè)試

3.DDR高帶寬讀寫壓力測(cè)試72小時(shí)

通過(guò)這種全面的壓力測(cè)試，能夠有效發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品和系統(tǒng)在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性問(wèn)題。

三、溫控策略調(diào)整實(shí)戰(zhàn)案例

3.1預(yù)防與優(yōu)化措施

選擇合適的散熱方案：根據(jù)設(shè)備功耗和使用場(chǎng)景，搭配散熱片、風(fēng)扇等散熱裝置。

元器件選型要 “達(dá)標(biāo)”：規(guī)格書(shū)標(biāo)稱值經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試驗(yàn)證，雖然成本略高，但能顯著提升系統(tǒng)可靠性。

電源設(shè)計(jì)留有余量：高溫會(huì)降低電源效率，設(shè)計(jì)時(shí)需預(yù)留足夠的功率余量，確保供電穩(wěn)定。

優(yōu)化 CPU 頻率調(diào)節(jié)：高溫環(huán)境下使用更保守的 governor 配置，避免頻率驟升導(dǎo)致溫度快速飆升。

合理設(shè)置溫控閾值：結(jié)合芯片 datasheet 中的結(jié)溫參數(shù)，調(diào)整 thermal 子系統(tǒng)的被動(dòng)散熱閾值和過(guò)溫保護(hù)閾值，平衡性能與穩(wěn)定性。

3.2溫控策略調(diào)整實(shí)例

某場(chǎng)景使用眺望電子RK3588核心板 NPU資源來(lái)進(jìn)行AI識(shí)別檢測(cè)，并希望高溫使用場(chǎng)景下能夠保持DDR最高頻工作。核心板在有風(fēng)扇的情況下長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷工作，觸發(fā)過(guò)熱閾值保護(hù)自動(dòng)關(guān)機(jī)。

測(cè)得在模擬客戶極限使用場(chǎng)景中，無(wú)風(fēng)扇的芯片中心位置溫℃達(dá)114℃！

圖2 客戶使用場(chǎng)景中CPU中心溫度

thermal框架配置中，默認(rèn)過(guò)溫保護(hù)閾值為115℃，極其容易觸發(fā)重啟。

圖3 RK3588的Termal zone 節(jié)點(diǎn)

從 Datasheet可知RK3588芯片結(jié)溫為125℃。將soc_crit值修改為125℃。此時(shí)，無(wú)風(fēng)扇條件下CPU可超過(guò)115℃。

圖4 RK3588的最大結(jié)溫絕對(duì)值

圖5 查看系統(tǒng)是否修改成功

圖6 模擬超85℃極限環(huán)境下DDR定最高頻時(shí)滿負(fù)載工作情況

四、總結(jié)

通過(guò)系統(tǒng)化的溫度監(jiān)控、壓力測(cè)試與策略調(diào)優(yōu)，RK3588在高低溫環(huán)境下的穩(wěn)定性得到顯著提升。從樣機(jī)到產(chǎn)品化，溫控策略的優(yōu)化是確保嵌入式設(shè)備可靠運(yùn)行的關(guān)鍵一環(huán)。

廣州眺望電子科技有限公司專注于嵌入式處理器模組的研發(fā)與應(yīng)用，提供從硬件設(shè)計(jì)到驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)解決方案的全流程技術(shù)支持。歡迎關(guān)注我們的公眾號(hào)，獲取更多嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。