GPU 外挂风扇温控系统

Arduino + Python 实现 AMD Radeon V620 Pro 涡轮风扇的闭环温控，替代固定占空比方案。

问题背景

• Radeon V620 Pro 涡轮显卡，风扇转速控制接口不可用（笔记本外接场景）
• 手动设 Arduino PWM 占空比 170/255 (67%)，噪音可接受但高负载过热降频
• 空载时风扇也全速转，噪音浪费

硬件

组件	说明
Arduino Uno R3 (CH340 克隆)	USB 串口接收占空比，D9 输出 25kHz PWM
4-pin PWM 涡轮风扇	12V 独立供电，PWM 信号线接 Arduino D9
USB A-B 线	Arduino 连笔记本

无需额外采购元件。

架构

Linux 笔记本 ──USB 串口──→ Arduino Uno ──25kHz PWM──→ 风扇 PWM 线
    │
    │  读取 /sys/class/drm/card*/device/hwmon/hwmon*/temp1_input
    │  (amdgpu 驱动暴露的 GPU edge 温度，单位毫度)
    │
    └─ Python daemon (systemd) ─→ 温度查曲线 → 占空比 0-255 → 串口发 1 字节

通信协议

PC → Arduino：单字节 0-255，代表 PWM 占空比。

Arduino → PC：回显占空比数值（文本 + 换行），用于确认。

Arduino 端：loop() 中 Serial.read() 接收字节 → OCR1A = map(val, 0, 255, 0, 639) → D9 输出 25kHz Fast PWM。3 秒无数据自动回退到安全占空比。

控制策略

迟滞（Hysteresis）

风扇 55°C edge 启动，45°C edge 停转，10°C 缓冲区防止温度在临界点附近反复启停。

温度-占空比曲线（edge 温度）

Edge 温度	占空比	逻辑
< 45°C	0 (停转)	空载完全静音
55°C	60 (24%)	启动点
65°C	85 (33%)	轻度负载
75°C	140 (55%)	中度负载
85°C	200 (78%)	接近降频，快速加压
> 90°C	255 (100%)	全速兜底

V620 Pro junction 降频线 105°C，edge 85°C 对应 junction ~100°C。

为什么能稳定在目标温度

这是一个负反馈闭环：温度高于平衡点 → 风扇加速 → 温度下降；温度低于平衡点 → 风扇减速 → 温度回升。每 0.5 秒修正一次，温度被不断拉回平衡点。曲线在 80°C 附近的斜率正好使散热能力匹配典型负载的发热量，所以温度天然稳定。

部署

fan_controller/
├── fan_controller.ino      # Arduino 端
├── gpu_fan_daemon.py        # Python 守护进程
├── gpu-fan.service.example  # systemd 服务模板 (复制后修改路径和用户名)
├── 99-gpu-fan.rules.example # udev 规则模板 (复制后修改 USB 端口)
└── requirements.txt         # pyserial

安装步骤

# 1. 上传 Arduino 代码 (Arduino IDE → 选择 Uno → 上传)

# 2. 安装 udev 规则（从模板复制并修改 USB 端口）
cp 99-gpu-fan.rules.example 99-gpu-fan.rules
# 编辑 99-gpu-fan.rules，将 KERNELS=="<your-usb-port>" 替换为实际端口
# 查找端口: udevadm info --name=/dev/ttyUSB0 --attribute-walk | grep KERNELS
sudo cp 99-gpu-fan.rules /etc/udev/rules.d/
sudo udevadm control --reload-rules && sudo udevadm trigger

# 3. 安装 Python 依赖
pip install pyserial

# 4. 安装 systemd 服务（从模板复制并修改路径和用户名）
cp gpu-fan.service.example gpu-fan.service
# 编辑 gpu-fan.service，修改 ExecStart 路径和 User
sudo cp gpu-fan.service /etc/systemd/system/
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable --now gpu-fan

# 5. 验证
systemctl status gpu-fan

日常操作

systemctl status gpu-fan                    # 查看状态
journalctl -u gpu-fan -f                    # 实时日志
sudo systemctl restart gpu-fan              # 重启服务

测试结果

场景	Edge 温度	占空比	效果
空载	32°C	0 (停转)	完全静音
LLM 推理 (ollama qwen3.6:27b)	73-74°C	124-134 (49-53%)	温度平稳，明显比旧方案安静
对比旧方案 (固定 170)	85°C+	170 (67%)	空载浪费噪音，高负载还更热

调参指南

编辑 gpu_fan_daemon.py 顶部配置：

• FAN_CURVE — 温度-占空比曲线，前密后疏 → 噪音优先；前疏后密 → 散热优先
• HYSTERESIS_ON / HYSTERESIS_OFF — 启动/停转温度，差值越大越不抖
• INTERVAL — 轮询间隔，0.5s 已够用，再小意义不大

调试技巧

# 无需 Arduino 也能测试 PC 端
python3 -c "
from gpu_fan_daemon import find_hwmon_path, identify_temp_sensor, read_temp, compute_duty
hwmon = find_hwmon_path()
tp = identify_temp_sensor(hwmon)
temp = read_temp(tp)
print(f'{temp=}, duty={compute_duty(temp)}')
"

# 监控 GPU 温度
watch -n 1 rocm-smi -t

# 串口直连测试（echo 端口用 screen）
screen /dev/ttyUSB0 115200
# 输入任意字符测试 Arduino 是否回显