Documentation/hwmon/abituguru-datasheet

   1 uGuru datasheet
   2 ===============
   3
   4 First of all, what I know about uGuru is no fact based on any help, hints or
   5 datasheet from Abit. The data I have got on uGuru have I assembled through
   6 my weak knowledge in "backwards engineering".
   7 And just for the record, you may have noticed uGuru isn't a chip developed by
   8 Abit, as they claim it to be. It's really just an microprocessor (uC) created by
   9 Winbond (W83L950D). And no, reading the manual for this specific uC or
  10 mailing  Windbond for help won't give any useful data about uGuru, as it is
  11 the program inside the uC that is responding to calls.
  12
  13 Olle Sandberg <ollebull@gmail.com>, 2005-05-25
  14
  15
  16 Original version by Olle Sandberg who did the heavy lifting of the initial
  17 reverse engineering. This version has been almost fully rewritten for clarity
  18 and extended with write support and info on more databanks, the write support
  19 is once again reverse engineered by Olle the additional databanks have been
  20 reverse engineered by me. I would like to express my thanks to Olle, this
  21 document and the Linux driver could not have been written without his efforts.
  22
  23 Note: because of the lack of specs only the sensors part of the uGuru is
  24 described here and not the CPU / RAM / etc voltage & frequency control.
  25
  26 Hans de Goede <j.w.r.degoede@hhs.nl>, 28-01-2006
  27
  28
  29 Detection
  30 =========
  31
  32 As far as known the uGuru is always placed at and using the (ISA) I/O-ports
  33 0xE0 and 0xE4, so we don't have to scan any port-range, just check what the two
  34 ports are holding for detection. We will refer to 0xE0 as CMD (command-port)
  35 and 0xE4 as DATA because Abit refers to them with these names.
  36
  37 If DATA holds 0x00 or 0x08 and CMD holds 0x00 or 0xAC an uGuru could be
  38 present. We have to check for two different values at data-port, because
  39 after a reboot uGuru will hold 0x00 here, but if the driver is removed and
  40 later on attached again data-port will hold 0x08, more about this later.
  41
  42 After wider testing of the Linux kernel driver some variants of the uGuru have
  43 turned up which will hold 0x00 instead of 0xAC at the CMD port, thus we also
  44 have to test CMD for two different values. On these uGuru's DATA will initially
  45 hold 0x09 and will only hold 0x08 after reading CMD first, so CMD must be read
  46 first!
  47
  48 To be really sure an uGuru is present a test read of one or more register
  49 sets should be done.
  50
  51
  52 Reading / Writing
  53 =================
  54
  55 Addressing
  56 ----------
  57
  58 The uGuru has a number of different addressing levels. The first addressing
  59 level we will call banks. A bank holds data for one or more sensors. The data
  60 in a bank for a sensor is one or more bytes large.
  61
  62 The number of bytes is fixed for a given bank, you should always read or write
  63 that many bytes, reading / writing more will fail, the results when writing
  64 less then the number of bytes for a given bank are undetermined.
  65
  66 See below for all known bank addresses, numbers of sensors in that bank,
  67 number of bytes data per sensor and contents/meaning of those bytes.
  68
  69 Although both this document and the kernel driver have kept the sensor
  70 terminoligy for the addressing within a bank this is not 100% correct, in
  71 bank 0x24 for example the addressing within the bank selects a PWM output not
  72 a sensor.
  73
  74 Notice that some banks have both a read and a write address this is how the
  75 uGuru determines if a read from or a write to the bank is taking place, thus
  76 when reading you should always use the read address and when writing the
  77 write address. The write address is always one (1) more than the read address.
  78
  79
  80 uGuru ready
  81 -----------
  82
  83 Before you can read from or write to the uGuru you must first put the uGuru
  84 in "ready" mode.
  85
  86 To put the uGuru in ready mode first write 0x00 to DATA and then wait for DATA
  87 to hold 0x09, DATA should read 0x09 within 250 read cycles.
  88
  89 Next CMD _must_ be read and should hold 0xAC, usually CMD will hold 0xAC the
  90 first read but sometimes it takes a while before CMD holds 0xAC and thus it
  91 has to be read a number of times (max 50).
  92
  93 After reading CMD, DATA should hold 0x08 which means that the uGuru is ready
  94 for input. As above DATA will usually hold 0x08 the first read but not always.
  95 This step can be skipped, but it is undetermined what happens if the uGuru has
  96 not yet reported 0x08 at DATA and you proceed with writing a bank address.
  97
  98
  99 Sending bank and sensor addresses to the uGuru
 100 ----------------------------------------------
 101
 102 First the uGuru must be in "ready" mode as described above, DATA should hold
 103 0x08 indicating that the uGuru wants input, in this case the bank address.
 104
 105 Next write the bank address to DATA. After the bank address has been written
 106 wait for to DATA to hold 0x08 again indicating that it wants / is ready for
 107 more input (max 250 reads).
 108
 109 Once DATA holds 0x08 again write the sensor address to CMD.
 110
 111
 112 Reading
 113 -------
 114
 115 First send the bank and sensor addresses as described above.
 116 Then for each byte of data you want to read wait for DATA to hold 0x01
 117 which indicates that the uGuru is ready to be read (max 250 reads) and once
 118 DATA holds 0x01 read the byte from CMD.
 119
 120 Once all bytes have been read data will hold 0x09, but there is no reason to
 121 test for this. Notice that the number of bytes is bank address dependent see
 122 above and below.
 123
 124 After completing a successful read it is advised to put the uGuru back in
 125 ready mode, so that it is ready for the next read / write cycle. This way
 126 if your program / driver is unloaded and later loaded again the detection
 127 algorithm described above will still work.
 128
 129
 130
 131 Writing
 132 -------
 133
 134 First send the bank and sensor addresses as described above.
 135 Then for each byte of data you want to write wait for DATA to hold 0x00
 136 which indicates that the uGuru is ready to be written (max 250 reads) and
 137 once DATA holds 0x00 write the byte to CMD.
 138
 139 Once all bytes have been written wait for DATA to hold 0x01 (max 250 reads)
 140 don't ask why this is the way it is.
 141
 142 Once DATA holds 0x01 read CMD it should hold 0xAC now.
 143
 144 After completing a successful write it is advised to put the uGuru back in
 145 ready mode, so that it is ready for the next read / write cycle. This way
 146 if your program / driver is unloaded and later loaded again the detection
 147 algorithm described above will still work.
 148
 149
 150 Gotchas
 151 -------
 152
 153 After wider testing of the Linux kernel driver some variants of the uGuru have
 154 turned up which do not hold 0x08 at DATA within 250 reads after writing the
 155 bank address. With these versions this happens quite frequent, using larger
 156 timeouts doesn't help, they just go offline for a second or 2, doing some
 157 internal callibration or whatever. Your code should be prepared to handle
 158 this and in case of no response in this specific case just goto sleep for a
 159 while and then retry.
 160
 161
 162 Address Map
 163 ===========
 164
 165 Bank 0x20 Alarms (R)
 166 --------------------
 167 This bank contains 0 sensors, iow the sensor address is ignored (but must be
 168 written) just use 0. Bank 0x20 contains 3 bytes:
 169
 170 Byte 0:
 171 This byte holds the alarm flags for sensor 0-7 of Sensor Bank1, with bit 0
 172 corresponding to sensor 0, 1 to 1, etc.
 173
 174 Byte 1:
 175 This byte holds the alarm flags for sensor 8-15 of Sensor Bank1, with bit 0
 176 corresponding to sensor 8, 1 to 9, etc.
 177
 178 Byte 2:
 179 This byte holds the alarm flags for sensor 0-5 of Sensor Bank2, with bit 0
 180 corresponding to sensor 0, 1 to 1, etc.
 181
 182
 183 Bank 0x21 Sensor Bank1 Values / Readings (R)
 184 --------------------------------------------
 185 This bank contains 16 sensors, for each sensor it contains 1 byte.
 186 So far the following sensors are known to be available on all motherboards:
 187 Sensor  0 CPU temp
 188 Sensor  1 SYS temp
 189 Sensor  3 CPU core volt
 190 Sensor  4 DDR volt
 191 Sensor 10 DDR Vtt volt
 192 Sensor 15 PWM temp
 193
 194 Byte 0:
 195 This byte holds the reading from the sensor. Sensors in Bank1 can be both
 196 volt and temp sensors, this is motherboard specific. The uGuru however does
 197 seem to know (be programmed with) what kindoff sensor is attached see Sensor
 198 Bank1 Settings description.
 199
 200 Volt sensors use a linear scale, a reading 0 corresponds with 0 volt and a
 201 reading of 255 with 3494 mV. The sensors for higher voltages however are
 202 connected through a division circuit. The currently known division circuits
 203 in use result in ranges of: 0-4361mV, 0-6248mV or 0-14510mV. 3.3 volt sources
 204 use the 0-4361mV range, 5 volt the 0-6248mV and 12 volt the 0-14510mV .
 205
 206 Temp sensors also use a linear scale, a reading of 0 corresponds with 0 degree
 207 Celsius and a reading of 255 with a reading of 255 degrees Celsius.
 208
 209
 210 Bank 0x22 Sensor Bank1 Settings (R)
 211 Bank 0x23 Sensor Bank1 Settings (W)
 212 -----------------------------------
 213
 214 This bank contains 16 sensors, for each sensor it contains 3 bytes. Each
 215 set of 3 bytes contains the settings for the sensor with the same sensor
 216 address in Bank 0x21 .
 217
 218 Byte 0:
 219 Alarm behaviour for the selected sensor. A 1 enables the described behaviour.
 220 Bit 0: Give an alarm if measured temp is over the warning threshold     (RW) *
 221 Bit 1: Give an alarm if measured volt is over the max threshold         (RW) **
 222 Bit 2: Give an alarm if measured volt is under the min threshold        (RW) **
 223 Bit 3: Beep if alarm                                                    (RW)
 224 Bit 4: 1 if alarm cause measured temp is over the warning threshold     (R)
 225 Bit 5: 1 if alarm cause measured volt is over the max threshold         (R)
 226 Bit 6: 1 if alarm cause measured volt is under the min threshold        (R)
 227 Bit 7: Volt sensor: Shutdown if alarm persist for more than 4 seconds   (RW)
 228        Temp sensor: Shutdown if temp is over the shutdown threshold     (RW)
 229
 230 *  This bit is only honored/used by the uGuru if a temp sensor is connected
 231 ** This bit is only honored/used by the uGuru if a volt sensor is connected
 232 Note with some trickery this can be used to find out what kinda sensor is
 233 detected see the Linux kernel driver for an example with many comments on
 234 how todo this.
 235
 236 Byte 1:
 237 Temp sensor: warning threshold  (scale as bank 0x21)
 238 Volt sensor: min threshold      (scale as bank 0x21)
 239
 240 Byte 2:
 241 Temp sensor: shutdown threshold (scale as bank 0x21)
 242 Volt sensor: max threshold      (scale as bank 0x21)
 243
 244
 245 Bank 0x24 PWM outputs for FAN's (R)
 246 Bank 0x25 PWM outputs for FAN's (W)
 247 -----------------------------------
 248
 249 This bank contains 3 "sensors", for each sensor it contains 5 bytes.
 250 Sensor 0 usually controls the CPU fan
 251 Sensor 1 usually controls the NB (or chipset for single chip) fan
 252 Sensor 2 usually controls the System fan
 253
 254 Byte 0:
 255 Flag 0x80 to enable control, Fan runs at 100% when disabled.
 256 low nibble (temp)sensor address at bank 0x21 used for control.
 257
 258 Byte 1:
 259 0-255 = 0-12v (linear), specify voltage at which fan will rotate when under
 260 low threshold temp (specified in byte 3)
 261
 262 Byte 2:
 263 0-255 = 0-12v (linear), specify voltage at which fan will rotate when above
 264 high threshold temp (specified in byte 4)
 265
 266 Byte 3:
 267 Low threshold temp  (scale as bank 0x21)
 268
 269 byte 4:
 270 High threshold temp (scale as bank 0x21)
 271
 272
 273 Bank 0x26 Sensors Bank2 Values / Readings (R)
 274 ---------------------------------------------
 275
 276 This bank contains 6 sensors (AFAIK), for each sensor it contains 1 byte.
 277 So far the following sensors are known to be available on all motherboards:
 278 Sensor 0: CPU fan speed
 279 Sensor 1: NB (or chipset for single chip) fan speed
 280 Sensor 2: SYS fan speed
 281
 282 Byte 0:
 283 This byte holds the reading from the sensor. 0-255 = 0-15300 (linear)
 284
 285
 286 Bank 0x27 Sensors Bank2 Settings (R)
 287 Bank 0x28 Sensors Bank2 Settings (W)
 288 ------------------------------------
 289
 290 This bank contains 6 sensors (AFAIK), for each sensor it contains 2 bytes.
 291
 292 Byte 0:
 293 Alarm behaviour for the selected sensor. A 1 enables the described behaviour.
 294 Bit 0: Give an alarm if measured rpm is under the min threshold (RW)
 295 Bit 3: Beep if alarm                                            (RW)
 296 Bit 7: Shutdown if alarm persist for more than 4 seconds        (RW)
 297
 298 Byte 1:
 299 min threshold (scale as bank 0x26)
 300
 301
 302 Warning for the adventurous
 303 ===========================
 304
 305 A word of caution to those who want to experiment and see if they can figure
 306 the voltage / clock programming out, I tried reading and only reading banks
 307 0-0x30 with the reading code used for the sensor banks (0x20-0x28) and this
 308 resulted in a _permanent_ reprogramming of the voltages, luckily I had the
 309 sensors part configured so that it would shutdown my system on any out of spec
 310 voltages which proprably safed my computer (after a reboot I managed to
 311 immediately enter the bios and reload the defaults). This probably means that
 312 the read/write cycle for the non sensor part is different from the sensor part.