BMC的风扇控制 (Fan speed control)

BMC的风扇控制算一个蛮重要的功能，那这个功能包含了"TACH"和"PWM"这两个常用讯号怎么解读，还有最常用的控制演算法"PID(closed loop)"和"Stepwise(openloop)"，而Error control ，因为每家做法不同，就不会在这边作介绍

##实作代码是来自Facebook的openBMC

Why and how to do fan speed control ?

在服务器中的风扇是非常高速也耗电的，根据统计在数据中心的运维成本上，电费占了7成，并且如果让风扇长期处在全转状态也会有噪音和耗损度的问题。

目前CPU可以达到单一耗电量200W以上，伴随而来的高热也会使个晶片老化速度加快，当然服務器中的SSD, NIC card, E1.S等装置也是有同样的情况，因此我们希望能根据这些高热的元件温度来决定风扇的转速，达到省电和正常运作的效果

风扇控制的做法如下:

1. Thermal team(热流部门) 通常会提供一个fan table，里面会详细描述风扇要怎么转
2. BMC (controller) 会透过PWM讯号去设定风扇转速
3. 风扇也能透过TACH讯号来回传目前的转速

PWM(Pulse-Width Modulation)

PWM是透过平均电压来传递类比讯号，简单来说就是在一个cycle中，高电为占百分之多少，就表示他要传递的值是多少

例如在一个周期中，如果高电位占25%，低电位占75%，这样表示我们要传递的值是25%，风扇就会转25%

那如果今天我们都一直是high (高电位)，这样风扇就会全转，因此在线路图的review过程中，都会注意PWM有没有pull high，避免在BMC更新过程或是死掉后，机器过热

那每个周期的时间是多少呢?  PWM的传递频率会定义在风扇的spec中，每一颗风扇的接收频率有可能会不一样

TACH (Tachometer)

我们可以透过Tach来传递风扇的转速，有修过机械方面的课程就会知道，马达会有n个机械原点，传一圈的话会产生n个pulse，一圈会产生几个pulse也是定义在风扇的spec中

假如今天风扇转一圈会产生两个pulse，我们在一秒内收到1000个pulse，这样表示风扇一秒转了500圈，风扇转速是用rpm(一分钟转几圈)表示的，因此500*60 rpm就是我们要求的值

TACH的讯号大概就长得像底下这样，只要统计一秒钟有几个讯号，就能得到风扇的转速

Picture provided by: http://www.angelfire.com/super/ghettoretta/m90/windowswitch.htm

System Control  

在传统控制(Classical Control )理论中，通常会用有没有feedback 来区分open loop control 和 closed loop control，前者通常就是我们常说的stepwise，后者就是工业控制中广泛使用的PID control，他们的示意图如下，接下来会分别介绍这两个算法的的内容

Open loop control  演算法 (Stepwise)

Open loop，会根据input来直接求出output并输出，不会参考feedback或任何的actuatin