ARM: dts: Fix Makefile target for sun4i-a10-itead-iteaduino-plus
[linux-drm-fsl-dcu.git] / Documentation / devicetree / bindings / thermal / thermal.txt
1 * Thermal Framework Device Tree descriptor
2
3 This file describes a generic binding to provide a way of
4 defining hardware thermal structure using device tree.
5 A thermal structure includes thermal zones and their components,
6 such as trip points, polling intervals, sensors and cooling devices
7 binding descriptors.
8
9 The target of device tree thermal descriptors is to describe only
10 the hardware thermal aspects. The thermal device tree bindings are
11 not about how the system must control or which algorithm or policy
12 must be taken in place.
13
14 There are five types of nodes involved to describe thermal bindings:
15 - thermal sensors: devices which may be used to take temperature
16   measurements.
17 - cooling devices: devices which may be used to dissipate heat.
18 - trip points: describe key temperatures at which cooling is recommended. The
19   set of points should be chosen based on hardware limits.
20 - cooling maps: used to describe links between trip points and cooling devices;
21 - thermal zones: used to describe thermal data within the hardware;
22
23 The following is a description of each of these node types.
24
25 * Thermal sensor devices
26
27 Thermal sensor devices are nodes providing temperature sensing capabilities on
28 thermal zones. Typical devices are I2C ADC converters and bandgaps. These are
29 nodes providing temperature data to thermal zones. Thermal sensor devices may
30 control one or more internal sensors.
31
32 Required property:
33 - #thermal-sensor-cells: Used to provide sensor device specific information
34   Type: unsigned         while referring to it. Typically 0 on thermal sensor
35   Size: one cell         nodes with only one sensor, and at least 1 on nodes
36                          with several internal sensors, in order
37                          to identify uniquely the sensor instances within
38                          the IC. See thermal zone binding for more details
39                          on how consumers refer to sensor devices.
40
41 * Cooling device nodes
42
43 Cooling devices are nodes providing control on power dissipation. There
44 are essentially two ways to provide control on power dissipation. First
45 is by means of regulating device performance, which is known as passive
46 cooling. A typical passive cooling is a CPU that has dynamic voltage and
47 frequency scaling (DVFS), and uses lower frequencies as cooling states.
48 Second is by means of activating devices in order to remove
49 the dissipated heat, which is known as active cooling, e.g. regulating
50 fan speeds. In both cases, cooling devices shall have a way to determine
51 the state of cooling in which the device is.
52
53 Any cooling device has a range of cooling states (i.e. different levels
54 of heat dissipation). For example a fan's cooling states correspond to
55 the different fan speeds possible. Cooling states are referred to by
56 single unsigned integers, where larger numbers mean greater heat
57 dissipation. The precise set of cooling states associated with a device
58 (as referred to be the cooling-min-state and cooling-max-state
59 properties) should be defined in a particular device's binding.
60 For more examples of cooling devices, refer to the example sections below.
61
62 Required properties:
63 - cooling-min-state:    An integer indicating the smallest
64   Type: unsigned        cooling state accepted. Typically 0.
65   Size: one cell
66
67 - cooling-max-state:    An integer indicating the largest
68   Type: unsigned        cooling state accepted.
69   Size: one cell
70
71 - #cooling-cells:       Used to provide cooling device specific information
72   Type: unsigned        while referring to it. Must be at least 2, in order
73   Size: one cell        to specify minimum and maximum cooling state used
74                         in the reference. The first cell is the minimum
75                         cooling state requested and the second cell is
76                         the maximum cooling state requested in the reference.
77                         See Cooling device maps section below for more details
78                         on how consumers refer to cooling devices.
79
80 * Trip points
81
82 The trip node is a node to describe a point in the temperature domain
83 in which the system takes an action. This node describes just the point,
84 not the action.
85
86 Required properties:
87 - temperature:          An integer indicating the trip temperature level,
88   Type: signed          in millicelsius.
89   Size: one cell
90
91 - hysteresis:           A low hysteresis value on temperature property (above).
92   Type: unsigned        This is a relative value, in millicelsius.
93   Size: one cell
94
95 - type:                 a string containing the trip type. Expected values are:
96         "active":       A trip point to enable active cooling
97         "passive":      A trip point to enable passive cooling
98         "hot":          A trip point to notify emergency
99         "critical":     Hardware not reliable.
100   Type: string
101
102 * Cooling device maps
103
104 The cooling device maps node is a node to describe how cooling devices
105 get assigned to trip points of the zone. The cooling devices are expected
106 to be loaded in the target system.
107
108 Required properties:
109 - cooling-device:       A phandle of a cooling device with its specifier,
110   Type: phandle +       referring to which cooling device is used in this
111     cooling specifier   binding. In the cooling specifier, the first cell
112                         is the minimum cooling state and the second cell
113                         is the maximum cooling state used in this map.
114 - trip:                 A phandle of a trip point node within the same thermal
115   Type: phandle of      zone.
116    trip point node
117
118 Optional property:
119 - contribution:         The cooling contribution to the thermal zone of the
120   Type: unsigned        referred cooling device at the referred trip point.
121   Size: one cell        The contribution is a ratio of the sum
122                         of all cooling contributions within a thermal zone.
123
124 Note: Using the THERMAL_NO_LIMIT (-1UL) constant in the cooling-device phandle
125 limit specifier means:
126 (i)   - minimum state allowed for minimum cooling state used in the reference.
127 (ii)  - maximum state allowed for maximum cooling state used in the reference.
128 Refer to include/dt-bindings/thermal/thermal.h for definition of this constant.
129
130 * Thermal zone nodes
131
132 The thermal zone node is the node containing all the required info
133 for describing a thermal zone, including its cooling device bindings. The
134 thermal zone node must contain, apart from its own properties, one sub-node
135 containing trip nodes and one sub-node containing all the zone cooling maps.
136
137 Required properties:
138 - polling-delay:        The maximum number of milliseconds to wait between polls
139   Type: unsigned        when checking this thermal zone.
140   Size: one cell
141
142 - polling-delay-passive: The maximum number of milliseconds to wait
143   Type: unsigned        between polls when performing passive cooling.
144   Size: one cell
145
146 - thermal-sensors:      A list of thermal sensor phandles and sensor specifier
147   Type: list of         used while monitoring the thermal zone.
148   phandles + sensor
149   specifier
150
151 - trips:                A sub-node which is a container of only trip point nodes
152   Type: sub-node        required to describe the thermal zone.
153
154 - cooling-maps:         A sub-node which is a container of only cooling device
155   Type: sub-node        map nodes, used to describe the relation between trips
156                         and cooling devices.
157
158 Optional property:
159 - coefficients:         An array of integers (one signed cell) containing
160   Type: array           coefficients to compose a linear relation between
161   Elem size: one cell   the sensors listed in the thermal-sensors property.
162   Elem type: signed     Coefficients defaults to 1, in case this property
163                         is not specified. A simple linear polynomial is used:
164                         Z = c0 * x0 + c1 + x1 + ... + c(n-1) * x(n-1) + cn.
165
166                         The coefficients are ordered and they match with sensors
167                         by means of sensor ID. Additional coefficients are
168                         interpreted as constant offset.
169
170 - sustainable-power:    An estimate of the sustainable power (in mW) that the
171   Type: unsigned        thermal zone can dissipate at the desired
172   Size: one cell        control temperature.  For reference, the
173                         sustainable power of a 4'' phone is typically
174                         2000mW, while on a 10'' tablet is around
175                         4500mW.
176
177 Note: The delay properties are bound to the maximum dT/dt (temperature
178 derivative over time) in two situations for a thermal zone:
179 (i)  - when passive cooling is activated (polling-delay-passive); and
180 (ii) - when the zone just needs to be monitored (polling-delay) or
181 when active cooling is activated.
182
183 The maximum dT/dt is highly bound to hardware power consumption and dissipation
184 capability. The delays should be chosen to account for said max dT/dt,
185 such that a device does not cross several trip boundaries unexpectedly
186 between polls. Choosing the right polling delays shall avoid having the
187 device in temperature ranges that may damage the silicon structures and
188 reduce silicon lifetime.
189
190 * The thermal-zones node
191
192 The "thermal-zones" node is a container for all thermal zone nodes. It shall
193 contain only sub-nodes describing thermal zones as in the section
194 "Thermal zone nodes". The "thermal-zones" node appears under "/".
195
196 * Examples
197
198 Below are several examples on how to use thermal data descriptors
199 using device tree bindings:
200
201 (a) - CPU thermal zone
202
203 The CPU thermal zone example below describes how to setup one thermal zone
204 using one single sensor as temperature source and many cooling devices and
205 power dissipation control sources.
206
207 #include <dt-bindings/thermal/thermal.h>
208
209 cpus {
210         /*
211          * Here is an example of describing a cooling device for a DVFS
212          * capable CPU. The CPU node describes its four OPPs.
213          * The cooling states possible are 0..3, and they are
214          * used as OPP indexes. The minimum cooling state is 0, which means
215          * all four OPPs can be available to the system. The maximum
216          * cooling state is 3, which means only the lowest OPPs (198MHz@0.85V)
217          * can be available in the system.
218          */
219         cpu0: cpu@0 {
220                 ...
221                 operating-points = <
222                         /* kHz    uV */
223                         970000  1200000
224                         792000  1100000
225                         396000  950000
226                         198000  850000
227                 >;
228                 cooling-min-state = <0>;
229                 cooling-max-state = <3>;
230                 #cooling-cells = <2>; /* min followed by max */
231         };
232         ...
233 };
234
235 &i2c1 {
236         ...
237         /*
238          * A simple fan controller which supports 10 speeds of operation
239          * (represented as 0-9).
240          */
241         fan0: fan@0x48 {
242                 ...
243                 cooling-min-state = <0>;
244                 cooling-max-state = <9>;
245                 #cooling-cells = <2>; /* min followed by max */
246         };
247 };
248
249 ocp {
250         ...
251         /*
252          * A simple IC with a single bandgap temperature sensor.
253          */
254         bandgap0: bandgap@0x0000ED00 {
255                 ...
256                 #thermal-sensor-cells = <0>;
257         };
258 };
259
260 thermal-zones {
261         cpu_thermal: cpu-thermal {
262                 polling-delay-passive = <250>; /* milliseconds */
263                 polling-delay = <1000>; /* milliseconds */
264
265                 thermal-sensors = <&bandgap0>;
266
267                 trips {
268                         cpu_alert0: cpu-alert0 {
269                                 temperature = <90000>; /* millicelsius */
270                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
271                                 type = "active";
272                         };
273                         cpu_alert1: cpu-alert1 {
274                                 temperature = <100000>; /* millicelsius */
275                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
276                                 type = "passive";
277                         };
278                         cpu_crit: cpu-crit {
279                                 temperature = <125000>; /* millicelsius */
280                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
281                                 type = "critical";
282                         };
283                 };
284
285                 cooling-maps {
286                         map0 {
287                                 trip = <&cpu_alert0>;
288                                 cooling-device = <&fan0 THERMAL_NO_LIMIT 4>;
289                         };
290                         map1 {
291                                 trip = <&cpu_alert1>;
292                                 cooling-device = <&fan0 5 THERMAL_NO_LIMIT>;
293                         };
294                         map2 {
295                                 trip = <&cpu_alert1>;
296                                 cooling-device =
297                                     <&cpu0 THERMAL_NO_LIMIT THERMAL_NO_LIMIT>;
298                         };
299                 };
300         };
301 };
302
303 In the example above, the ADC sensor (bandgap0) at address 0x0000ED00 is
304 used to monitor the zone 'cpu-thermal' using its sole sensor. A fan
305 device (fan0) is controlled via I2C bus 1, at address 0x48, and has ten
306 different cooling states 0-9. It is used to remove the heat out of
307 the thermal zone 'cpu-thermal' using its cooling states
308 from its minimum to 4, when it reaches trip point 'cpu_alert0'
309 at 90C, as an example of active cooling. The same cooling device is used at
310 'cpu_alert1', but from 5 to its maximum state. The cpu@0 device is also
311 linked to the same thermal zone, 'cpu-thermal', as a passive cooling device,
312 using all its cooling states at trip point 'cpu_alert1',
313 which is a trip point at 100C. On the thermal zone 'cpu-thermal', at the
314 temperature of 125C, represented by the trip point 'cpu_crit', the silicon
315 is not reliable anymore.
316
317 (b) - IC with several internal sensors
318
319 The example below describes how to deploy several thermal zones based off a
320 single sensor IC, assuming it has several internal sensors. This is a common
321 case on SoC designs with several internal IPs that may need different thermal
322 requirements, and thus may have their own sensor to monitor or detect internal
323 hotspots in their silicon.
324
325 #include <dt-bindings/thermal/thermal.h>
326
327 ocp {
328         ...
329         /*
330          * A simple IC with several bandgap temperature sensors.
331          */
332         bandgap0: bandgap@0x0000ED00 {
333                 ...
334                 #thermal-sensor-cells = <1>;
335         };
336 };
337
338 thermal-zones {
339         cpu_thermal: cpu-thermal {
340                 polling-delay-passive = <250>; /* milliseconds */
341                 polling-delay = <1000>; /* milliseconds */
342
343                                 /* sensor       ID */
344                 thermal-sensors = <&bandgap0     0>;
345
346                 trips {
347                         /* each zone within the SoC may have its own trips */
348                         cpu_alert: cpu-alert {
349                                 temperature = <100000>; /* millicelsius */
350                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
351                                 type = "passive";
352                         };
353                         cpu_crit: cpu-crit {
354                                 temperature = <125000>; /* millicelsius */
355                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
356                                 type = "critical";
357                         };
358                 };
359
360                 cooling-maps {
361                         /* each zone within the SoC may have its own cooling */
362                         ...
363                 };
364         };
365
366         gpu_thermal: gpu-thermal {
367                 polling-delay-passive = <120>; /* milliseconds */
368                 polling-delay = <1000>; /* milliseconds */
369
370                                 /* sensor       ID */
371                 thermal-sensors = <&bandgap0     1>;
372
373                 trips {
374                         /* each zone within the SoC may have its own trips */
375                         gpu_alert: gpu-alert {
376                                 temperature = <90000>; /* millicelsius */
377                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
378                                 type = "passive";
379                         };
380                         gpu_crit: gpu-crit {
381                                 temperature = <105000>; /* millicelsius */
382                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
383                                 type = "critical";
384                         };
385                 };
386
387                 cooling-maps {
388                         /* each zone within the SoC may have its own cooling */
389                         ...
390                 };
391         };
392
393         dsp_thermal: dsp-thermal {
394                 polling-delay-passive = <50>; /* milliseconds */
395                 polling-delay = <1000>; /* milliseconds */
396
397                                 /* sensor       ID */
398                 thermal-sensors = <&bandgap0     2>;
399
400                 trips {
401                         /* each zone within the SoC may have its own trips */
402                         dsp_alert: dsp-alert {
403                                 temperature = <90000>; /* millicelsius */
404                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
405                                 type = "passive";
406                         };
407                         dsp_crit: gpu-crit {
408                                 temperature = <135000>; /* millicelsius */
409                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
410                                 type = "critical";
411                         };
412                 };
413
414                 cooling-maps {
415                         /* each zone within the SoC may have its own cooling */
416                         ...
417                 };
418         };
419 };
420
421 In the example above, there is one bandgap IC which has the capability to
422 monitor three sensors. The hardware has been designed so that sensors are
423 placed on different places in the DIE to monitor different temperature
424 hotspots: one for CPU thermal zone, one for GPU thermal zone and the
425 other to monitor a DSP thermal zone.
426
427 Thus, there is a need to assign each sensor provided by the bandgap IC
428 to different thermal zones. This is achieved by means of using the
429 #thermal-sensor-cells property and using the first cell of the sensor
430 specifier as sensor ID. In the example, then, <bandgap 0> is used to
431 monitor CPU thermal zone, <bandgap 1> is used to monitor GPU thermal
432 zone and <bandgap 2> is used to monitor DSP thermal zone. Each zone
433 may be uncorrelated, having its own dT/dt requirements, trips
434 and cooling maps.
435
436
437 (c) - Several sensors within one single thermal zone
438
439 The example below illustrates how to use more than one sensor within
440 one thermal zone.
441
442 #include <dt-bindings/thermal/thermal.h>
443
444 &i2c1 {
445         ...
446         /*
447          * A simple IC with a single temperature sensor.
448          */
449         adc: sensor@0x49 {
450                 ...
451                 #thermal-sensor-cells = <0>;
452         };
453 };
454
455 ocp {
456         ...
457         /*
458          * A simple IC with a single bandgap temperature sensor.
459          */
460         bandgap0: bandgap@0x0000ED00 {
461                 ...
462                 #thermal-sensor-cells = <0>;
463         };
464 };
465
466 thermal-zones {
467         cpu_thermal: cpu-thermal {
468                 polling-delay-passive = <250>; /* milliseconds */
469                 polling-delay = <1000>; /* milliseconds */
470
471                 thermal-sensors = <&bandgap0>,  /* cpu */
472                                   <&adc>;       /* pcb north */
473
474                 /* hotspot = 100 * bandgap - 120 * adc + 484 */
475                 coefficients =          <100    -120    484>;
476
477                 trips {
478                         ...
479                 };
480
481                 cooling-maps {
482                         ...
483                 };
484         };
485 };
486
487 In some cases, there is a need to use more than one sensor to extrapolate
488 a thermal hotspot in the silicon. The above example illustrates this situation.
489 For instance, it may be the case that a sensor external to CPU IP may be placed
490 close to CPU hotspot and together with internal CPU sensor, it is used
491 to determine the hotspot. Assuming this is the case for the above example,
492 the hypothetical extrapolation rule would be:
493                 hotspot = 100 * bandgap - 120 * adc + 484
494
495 In other context, the same idea can be used to add fixed offset. For instance,
496 consider the hotspot extrapolation rule below:
497                 hotspot = 1 * adc + 6000
498
499 In the above equation, the hotspot is always 6C higher than what is read
500 from the ADC sensor. The binding would be then:
501         thermal-sensors =  <&adc>;
502
503                 /* hotspot = 1 * adc + 6000 */
504         coefficients =          <1      6000>;
505
506 (d) - Board thermal
507
508 The board thermal example below illustrates how to setup one thermal zone
509 with many sensors and many cooling devices.
510
511 #include <dt-bindings/thermal/thermal.h>
512
513 &i2c1 {
514         ...
515         /*
516          * An IC with several temperature sensor.
517          */
518         adc_dummy: sensor@0x50 {
519                 ...
520                 #thermal-sensor-cells = <1>; /* sensor internal ID */
521         };
522 };
523
524 thermal-zones {
525         batt-thermal {
526                 polling-delay-passive = <500>; /* milliseconds */
527                 polling-delay = <2500>; /* milliseconds */
528
529                                 /* sensor       ID */
530                 thermal-sensors = <&adc_dummy     4>;
531
532                 trips {
533                         ...
534                 };
535
536                 cooling-maps {
537                         ...
538                 };
539         };
540
541         board_thermal: board-thermal {
542                 polling-delay-passive = <1000>; /* milliseconds */
543                 polling-delay = <2500>; /* milliseconds */
544
545                                 /* sensor       ID */
546                 thermal-sensors = <&adc_dummy     0>, /* pcb top edge */
547                                   <&adc_dummy     1>, /* lcd */
548                                   <&adc_dummy     2>; /* back cover */
549                 /*
550                  * An array of coefficients describing the sensor
551                  * linear relation. E.g.:
552                  * z = c1*x1 + c2*x2 + c3*x3
553                  */
554                 coefficients =          <1200   -345    890>;
555
556                 sustainable-power = <2500>;
557
558                 trips {
559                         /* Trips are based on resulting linear equation */
560                         cpu_trip: cpu-trip {
561                                 temperature = <60000>; /* millicelsius */
562                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
563                                 type = "passive";
564                         };
565                         gpu_trip: gpu-trip {
566                                 temperature = <55000>; /* millicelsius */
567                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
568                                 type = "passive";
569                         }
570                         lcd_trip: lcp-trip {
571                                 temperature = <53000>; /* millicelsius */
572                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
573                                 type = "passive";
574                         };
575                         crit_trip: crit-trip {
576                                 temperature = <68000>; /* millicelsius */
577                                 hysteresis = <2000>; /* millicelsius */
578                                 type = "critical";
579                         };
580                 };
581
582                 cooling-maps {
583                         map0 {
584                                 trip = <&cpu_trip>;
585                                 cooling-device = <&cpu0 0 2>;
586                                 contribution = <55>;
587                         };
588                         map1 {
589                                 trip = <&gpu_trip>;
590                                 cooling-device = <&gpu0 0 2>;
591                                 contribution = <20>;
592                         };
593                         map2 {
594                                 trip = <&lcd_trip>;
595                                 cooling-device = <&lcd0 5 10>;
596                                 contribution = <15>;
597                         };
598                 };
599         };
600 };
601
602 The above example is a mix of previous examples, a sensor IP with several internal
603 sensors used to monitor different zones, one of them is composed by several sensors and
604 with different cooling devices.