LibreHardwareMonitor项目：MSI X870主板Nuvoton NCT6687D芯片风扇控制问题深度解析

背景介绍

在开源硬件监控项目LibreHardwareMonitor中，用户报告了MSI X870 Tomahawk WiFi主板上使用Nuvoton NCT6687D-R芯片时无法正确检测和控制风扇的问题。这一问题不仅影响X870系列主板，还波及到部分Z890主板用户。本文将深入分析该问题的技术细节、探索过程以及可能的解决方案。

问题现象

当用户在MSI X870 Tomahawk WiFi主板上运行最新版LibreHardwareMonitor时，除CPU风扇外，其他系统风扇均未被正确检测到。通过启用"显示隐藏传感器"功能，可以确认主板使用的是Nuvoton NCT6687D-R超级I/O控制器芯片。

技术分析

芯片架构差异

Nuvoton NCT6687D系列芯片是常见的超级I/O控制器，负责主板上的低速I/O功能，包括风扇控制、温度监控等。然而，X870主板上使用的NCT6687D-R版本似乎与之前主板上使用的NCT6686D/NCT6687D在寄存器布局上存在显著差异。

寄存器映射探索

经过多位开发者的逆向工程和测试，目前已确认以下寄存器映射关系：

1. 风扇转速(RPM)寄存器：

   • CPU风扇：0x140
   • 水泵风扇：0x142
   • 系统风扇1-6：0x15E、0x15C、0x15A、0x158、0x156、0x154

2. 风扇PWM信号(%)寄存器：

   • CPU风扇：0x160
   • 水泵风扇：0x161
   • 系统风扇1-6：0xE05、0xE04、0xE03、0xE02、0xE01、0xE00

3. 风扇控制(%)寄存器：

   • CPU风扇：0xA28
   • 水泵风扇：0xA29
   • 系统风扇1-5：0xC9F、0xC9D、0xC9B、0xC99、0xC97

控制机制差异

研究发现，系统风扇的控制机制与CPU/水泵风扇存在显著不同：

1. CPU和水泵风扇可以通过标准Nuvoton控制协议进行操作
2. 系统风扇似乎使用了芯片的"灵活控制"功能，寄存器位于完全不同的地址范围
3. 系统风扇1被发现是通过电压而非PWM进行控制

问题根源

综合各方分析，问题可能源于以下几个因素：

1. 定制化芯片版本：NCT6687D-R可能是MSI定制的版本，寄存器布局与标准NCT6687D不同
2. 控制协议变更：系统风扇可能使用了不同的控制协议或需要额外的配置步骤
3. 寄存器访问方式：可能需要16位访问而非8位访问某些寄存器
4. 初始化序列：可能需要特定的初始化序列才能启用系统风扇控制

解决方案探索

目前可行的解决方案方向包括：

1. 扩展寄存器映射：在代码中为NCT6687D-R添加专门的寄存器映射表
2. 分离控制逻辑：为系统风扇实现独立的控制逻辑，考虑电压控制模式
3. 初始化序列优化：参考Linux内核实现，调整FAN_CFG_DONE等配置寄存器的值
4. 动态检测机制：实现芯片变体检测，动态加载适当的控制策略

技术挑战

解决这一问题面临以下挑战：

1. 缺乏官方文档：Nuvoton和MSI均未提供NCT6687D-R的技术文档
2. 测试验证困难：寄存器修改可能影响系统稳定性，需要谨慎测试
3. 兼容性考虑：解决方案需要兼容其他使用NCT6687D的主板
4. 控制模式多样性：同时支持PWM和电压控制模式增加复杂性

结论与展望

MSI X870主板上Nuvoton NCT6687D-R芯片的风扇控制问题反映了硬件监控领域面临的常见挑战——硬件厂商对标准组件的定制化修改。虽然目前尚未找到完美解决方案，但通过社区协作已经取得了显著进展，基本掌握了寄存器映射关系。

未来工作应集中在：

1. 完善系统风扇控制寄存器映射
2. 实现电压控制模式支持
3. 开发安全的测试验证方法
4. 建立更灵活的硬件适配框架

这一案例也凸显了开源硬件监控项目在应对专有硬件时面临的挑战，以及社区协作在解决复杂技术问题中的重要性。