CN101551707A - 可将图像信号传输至通用串行总线显示器的切换器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种可将图像信号传输至通用串行总线显示器的切换器及方法，用以将一组操作台装置耦接至多台计算机主机，使多台计算机主机可共享该组操作台装置。操作台装置包含USB显示器、键盘或鼠标。该可将图像信号传输至通用串行总线显示器的切换器包含中央处理单元、第一USB主机控制单元、多个第一USB装置控制单元、多个第二USB装置控制单元及第二USB主机控制单元。第一USB主机控制单元接收来自键盘或鼠标的键盘/鼠标信号。多个第一USB装置控制单元将来自键盘或鼠标的键盘/鼠标信号传输至计算机主机。多个第二USB装置控制单元接收来自计算机主机的图像信号。第二USB主机控制单元将来自计算机主机的图像信号传输至USB显示器。

Description

可将图像信号传输至通用串行总线显示器的切换器及方法

技术领域

本发明是与KVM切换器相关，并且特别地，本发明是关于一种可将USB图像信号传输至USB显示器的KVM切换器及方法。

背景技术

近年来，计算机科技的进步迅速，计算机几乎已成为每个家庭处理各类事务的重要工具。由于个人计算机的便利性与普及化，使其有逐渐成为每个家庭中必备的家电用品的趋势。因此，在计算机普及化的现代，使用计算机处理日常生活中各种简繁的事务，已为不可避免的趋势。再加上网络科技的快速发展，使得计算机上的数据可通过网络而进行传输，进而使各个计算机主机可达到信息分享的目的。

此外，在某些工作需求下，计算机的工作形态已演变成可由一台主机同时连接其它计算机主机或服务器，并以网络接口连接网络线，将信号传输至远程的计算机主机或服务器，以进行数据存取。而一般连接于计算机主机的外围设备大致上皆具有显示器、键盘、鼠标等，如果使用者需同时操控多台计算机主机或服务器时，通常会使用到多组操作台装置(即显示器、键盘、鼠标等)，而使得这些多组操作台装置会占用相当大的使用空间。因此，便有一种显示器、键盘、鼠标的切换器(Keyboard-Video-Mouse，KVM)因应而生。

传统的KVM切换器受限于显示器的视频图形阵列(Video Graphic Array，VGA)接头，图像信号的传输通常是以VGA接头的方式进行。亦即，KVM切换器可通过多个VGA接头连接多台计算机主机，亦可通过VGA接头和VGA连接线连接到显示器上。换言之，如果使用者欲通过KVM切换器连接多台显示器，就必须在KVM切换器上提供多个相对应的VGA接头。VGA接头不仅不易连接，且设置多个VGA接头会使得KVM切换器的体积变大。此外，利用VGA来传输图像信号，其数据压缩处理电路的硬件费用亦较为昂贵。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种KVM切换器，可以USB信号来传输数字图像数据。

根据本发明的一具体实施例为用以共享操纵台、USB显示器及多台计算机主机的KVM切换器。KVM切换器包含中央处理单元、多个USB装置控制单元、第一USB主机控制单元及第二USB主机控制单元。多个USB装置控制单元是耦接至中央处理单元，且每一个USB装置控制单元分别与该些计算机主机的其中之一形成沟通。第一USB主机控制单元是耦接至中央处理单元，并与操纵台形成沟通。第二USB主机控制单元是耦接至中央处理单元，并与USB显示器形成沟通。藉此，USB显示器即可通过KVM切换器显示从该些计算机主机传来的USB图像信号。

根据本发明的另一具体实施例为用以将一组操作台装置耦接至多台计算机主机的KVM切换器，使多台计算机主机可共享该组操作台装置，其中该组操作台装置包含USB显示器、键盘或鼠标。KVM切换器包含中央处理单元、第一USB接口、第二USB接口、第一USB主机控制单元、多个第一USB装置控制单元、多个第二USB装置控制单元及一第二USB主机控制单元。第一USB接口是耦接至该些计算机主机，且第二USB接口是耦接至USB显示器。第一USB主机控制单元是耦接于中央处理单元及键盘或鼠标之间，并接收来自键盘或鼠标的键盘/鼠标信号。多个第一USB装置控制单元是连接于中央处理单元及第一USB接口之间，并将来自键盘或鼠标的键盘/鼠标信号传输至该些计算机主机。多个第二USB装置控制单元是耦接于中央处理单元及第一USB接口之间，并分别接收来自该些计算机主机的至少一图像信号。第二USB主机控制单元是耦接于中央处理单元及第二USB接口之间，并将来自该些计算机主机的图像信号传输至USB显示器。

根据本发明的另一具体实施例为通过KVM切换器将USB图像信号传输至USB显示器的方法。KVM切换器用以将一组操作台装置耦接至多台计算机主机，使该些计算机主机可共享该组操作台装置。该组操作台装置包含USB显示器、键盘或鼠标。KVM切换器包含中央处理单元、多个第一USB装置控制单元、多个第二USB装置控制单元、第一USB主机控制单元及第二USB主机控制单元。

该方法至少包含下列步骤：a)经由第二USB主机控制单元、中央处理单元及该些第二USB装置控制单元，自USB显示器传输图形适配器软件至该些计算机主机；b)在该些计算机主机上自动执行图形适配器软件；c)经由第一USB主机控制单元、中央处理单元及该些第一USB装置控制单元，自键盘或鼠标传输键盘/鼠标信号至该些计算机主机；及d)经由该些第二USB装置控制单元、中央处理单元及第二USB主机控制单元，自该些计算机主机传输USB图像信号至USB显示器。

由于计算机主机与显示器皆是通过USB接头连接至本发明的KVM切换器，因此图像信号可以USB的格式来传输。藉此，本发明的KVM切换器不需要模拟/数字转换电路及数据压缩处理电路等昂贵的硬件元件。此外，由于本发明的KVM切换器是利用USB接头，具有易于连接与体积缩小等优点。

关于本发明的优点与精神可通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1为根据本发明的第一具体实施例的KVM切换器的功能方块图。

图2为根据本发明的第二具体实施例的KVM切换器的功能方块图。

图3为根据本发明的第三具体实施例的KVM切换器的功能方块图。

图4为根据本发明的第四具体实施例的KVM切换器的功能方块图。

图5为根据本发明的一具体实施例的通过KVM切换器将USB图像信号传输至USB显示器的方法流程图。

[主要元件标号说明]

1、1′、6、6′：KVM切换器            10、60：中央处理单元

12、62、68：USB装置控制单元

14、16、64、66：USB主机控制单元

18、68：存储单元                     180、680：屏幕显示选单

20、69：多工器                       3：操纵台

30、74：鼠标                         32、72：键盘

4、70：USB显示器                     40、700：图形适配器软件

5、8：计算机主机                     63、67：USB接口

7：操作台装置                        9：集线器

L1、L2、L3：USB传输线                S100-S106：流程步骤

具体实施方式

第一实施例

请参阅图1，图1为根据本发明的第一具体实施例的KVM切换器1的功能方块图。KVM切换器1是用以共享操纵台3、USB显示器4及多台计算机主机5。于此实施例中，操纵台3包含鼠标30及键盘32，且USB显示器4于出厂时即具有内嵌的图形适配器软件40。目前，三星公司(Samsung)所开发的UbiSync显示器即为图1中USB显示器4的实际应用例之一，其接头是符合USB 2.0的规范。USB显示器4亦可符合USB的任何规范。

如图1所示，KVM切换器1包含中央处理单元10、多个USB装置控制单元12、第一USB主机控制单元14及第二USB主机控制单元16。每一个USB装置控制单元12、第一USB主机控制单元14及第二USB主机控制单元16分别通过数据总线(data bus)耦接至中央处理单元10。于此实施例中，每一个USB装置控制单元12、第一USB主机控制单元14与第二USB主机控制单元16皆符合USB 2.0的规范或USB的其它规范。

每一台计算机主机5分别以USB传输线L1连接至KVM切换器1上对应的USB装置控制单元12，进而形成沟通。换言之，USB装置控制单元12的数目是与计算机主机5的数目相符。此外，操纵台3是以USB传输线L2连接至第一USB主机控制单元14，进而形成沟通。其中，鼠标30及键盘32可通过相同或不同的接口连接器(例如是USB接口连接器)耦接至第一USB主机控制单元14。USB显示器4是以USB传输线L3连接至第二USB主机控制单元16，进而形成沟通。其中，USB显示器4可通过至少一接口连接器(例如是USB接口连接器)耦接至第二USB主机控制单元16。

值得注意的是，当USB显示器4以USB传输线L 3连接至KVM切换器1，且计算机主机5亦以USB传输线L1连接至KVM切换器1，计算机主机5的USB主机控制单元(未显示)会往它的连接端口(downstream port)发询问指令。此时，KVM切换器1的中央处理单元10便会从USB显示器4下载图形适配器软件40，并且经由USB装置控制单元12上传至计算机主机5。由于图形适配器软件40为执行文件(execution file)，当计算机主机5收到图形适配器软件40后，即会自动执行安装图形适配器软件40。

藉此，计算机主机5即可以USB格式将图像信号经由KVM切换器1传输至USB显示器4，进而在USB显示器4上显示该USB图像信号。其中，中央处理器10用以引导(routing)该些计算机图像信号、键盘信号、鼠标信号传输于该些计算机以及操纵台3、USB显示器4之间的路径上。

此外，KVM切换器1还包含存储单元18。存储单元18是耦接至中央处理单元10，且储存屏幕显示选单(On-Sreen Display，OSD)180。屏幕显示选单180是由软件工程师所开发，KVM切换器1出厂时即已储存在存储单元18中。使用者可通过键盘30或鼠标32操作屏幕显示选单180，再由中央处理单元10将屏幕显示信号转换为USB格式且加到USB图像信号上。之后，再经由第二USB主机控制单元16将带有屏幕显示信号的USB图像信号输出至USB显示器4而显示。

于此实施例中，存储单元18可为非易失性存储器(non-volatolememory)，如闪存(flash memory)等。此外，存储单元18亦可为易失性存储器(volatile memory)。存储单元18除了储存上述的屏幕显示选单180外，还储存KVM切换器1所需的其它应用程序。此外，KVM切换器1还设置有易失性存储器(未显示)，如同步动态随机存取存储器(Synchronous DynamicRandom Access Memory，SDRAM)，用以储存数据。

第二实施例

请参阅图2，图2为根据本发明的第二具体实施例的KVM切换器1′的功能方块图。KVM切换器1′与KVM切换器1主要不同之处在于KVM切换器1′还包含多工器20。KVM切换器1′中的每一个USB装置控制单元12还通过多工器20连接至中央处理单元10。图2中的KVM切换器1′的作用原理与图1中的KVM切换器1大致相同，在此不再赘述。

第三实施例

请参阅图3，图3为根据本发明的第三具体实施例的KVM切换器6的功能方块图。KVM切换器6用以将一组操作台装置7耦接至多台计算机主机8，使每一台计算机主机8皆可共享操作台装置7。于此实施例中，操作台装置7包含USB显示器70、键盘72及鼠标74。键盘72及鼠标74是通过USB集线器9耦接至KVM切换器6。其中，USB集线器9可通过USB接口耦接至第一USB主机控制单元64。此外，键盘72及鼠标74可直接通过相同或不同的USB接口耦接至第一USB主机控制单元64。USB显示器70于出厂时即具有内嵌的图形适配器软件700。目前，三星公司(Samsung)所开发的UbiSync显示器即为图3中USB显示器70的实际应用例之一，其接头是符合USB 2.0的规范。USB显示器70亦可符合USB的任何规范。

如图3所示，KVM切换器6包含中央处理单元60、多个第一USB装置控制单元62、第一USB接口63、第一USB主机控制单元64、第二USB主机控制单元66、第二USB接口67及多个第二USB装置控制单元68。每一个第一USB装置控制单元62、第一USB主机控制单元64、第二USB主机控制单元66及每一个第二USB装置控制单元68分别通过数据总线耦接至中央处理单元60。于此实施例中，每一个第一USB装置控制单元62与第一USB主机控制单元64皆符合USB 1.1的规范，且每一个第二USB装置控制单元66与第二USB主机控制单元68皆符合USB 2.0的规范。或者是，于此实施例中，每一个第一USB装置控制单元62与第一USB主机控制单元64皆符合USB 2.0的规范，且每一个第二USB装置控制单元66与第二USB主机控制单元68皆符合USB1.1的规范。或者是，于此实施例中，每一个第一USB装置控制单元62、第一USB主机控制单元64、每一个第二USB装置控制单元66与第二USB主机控制单元68皆符合USB的相同或相异规范。此外，第一USB接口63耦接至每一台计算机主机8，且第二USB接口67耦接至USB显示器70。

于此实施例中，第一USB装置控制单元62的数目是与计算机主机8的数目相符，且第二USB装置控制单元68的数目亦与计算机主机8的数目相符。

当USB显示器70以USB传输线连接至KVM切换器6，且计算机主机8亦以USB传输线连接至KVM切换器6，计算机主机8的USB主机控制单元(未显示)会往它的连接端口发询问指令。此时，KVM切换器6的中央处理单元60便会从USB显示器70下载图形适配器软件700，并且经由第二USB装置控制单元68上传至计算机主机8。由于图形适配器软件700为执行文件，当计算机主机8收到图形适配器软件700后，即会自动执行安装图形适配器软件700。

藉此，计算机主机8即可以USB格式将图像信号经由KVM切换器6的第二USB装置控制单元68、中央处理单元60与第二USB主机控制单元66，传输至USB显示器70，进而在USB显示器70上显示该USB图像信号。

此外，使用者还可操作键盘72或鼠标74，经由KVM切换器6的第一USB主机控制单元64、中央处理单元60与第一USB装置控制单元62发送键盘/鼠标信号，进而控制计算机主机8。其中，中央处理器60用以引导(routing)该些计算机图像信号、键盘信号、鼠标信号传输于该些计算机以及操作台装置7之间的路径上。

再者，KVM切换器6还包含存储单元68。存储单元68是耦接至中央处理单元60，且储存屏幕显示选单(OSD)680。屏幕显示选单680是由软件工程师所开发，KVM切换器6出厂时即已储存在存储单元68中。使用者可通过键盘72或鼠标74操作屏幕显示选单680，再由中央处理单元60将屏幕显示信号转换为USB格式且加到USB图像信号上。之后，再经由第二USB主机控制单元66将带有屏幕显示信号的USB图像信号输出至USB显示器70而显示。

于此实施例中，存储单元68可为非易失性存储器(non-volatilememory)，如闪存(flash memory)等。此外，存储单元68亦可为易失性存储器(volatile memory)。存储单元68除了储存上述的屏幕显示选单680外，还储存KVM切换器6所需的其它应用程序。此外，KVM切换器6还设置有易失性存储器(未显示)，如同步动态随机存取存储器(Synchronous DynamicRandom Access Memory，SDRAM)，用以储存数据。

第四实施例

请参阅图4，图4为根据本发明的第四具体实施例的KVM切换器6′的功能方块图。KVM切换器6′与KVM切换器6主要不同之处在于KVM切换器6′还包含多工器69。KVM切换器6′中的每一个第一USB装置控制单元62与每一个第一USB装置控制单元68还通过多工器69连接至中央处理单元60。图4中的KVM切换器6′的作用原理与图3中的KVM切换器6大致相同，在此不再赘述。

第五实施例

请参阅图5，图5为根据本发明的一具体实施例的通过KVM切换器将USB图像信号传输至USB显示器的方法流程图。配合图3的KVM切换器6，首先，执行步骤S100，经由第二USB主机控制单元66、中央处理单元60及第二USB装置控制单元68，自USB显示器70传输图形适配器软件至计算机主机8。接着，执行步骤S102，在计算机主机8上自动执行图形适配器软件。之后，执行步骤S104，经由该第一USB主机控制单元64、中央处理单元60及第一USB装置控制单元62，自键盘72或鼠标74传输键盘/鼠标信号至计算机主机8。最后，经由第二USB装置控制单元68、中央处理单元60及第二USB主机控制单元66，自计算机主机8传输USB图像信号至USB显示器70。

此外，上述的方法亦可将屏幕显示信号加到USB图像信号上，再一并传输至USB显示器70而显示。

相较于先前技术，由于计算机主机与显示器皆是通过USB接头连接至本发明的KVM切换器，因此图像信号可以USB的格式来传输。藉此，本发明的KVM切换器不需要模拟/数字转换电路及数据压缩处理电路等昂贵的硬件元件。此外，由于本发明的KVM切换器是利用USB接头，具有易于连接与体积缩小等优点。

通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求范围的范畴内。因此，本发明所申请的权利要求范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。

Claims (20)

1.一种KVM切换器，用以共享操纵台、USB显示器及多台计算机主机，其特征在于，该KVM切换器至少包含：

中央处理单元；

多个USB装置控制单元，耦接至该中央处理单元，每一该些USB装置控制单元分别与该些计算机主机的其中之一形成沟通；

第一USB主机控制单元，耦接至该中央处理单元，并与该操纵台形成沟通；及

第二USB主机控制单元，耦接至该中央处理单元，并与该USB显示器形成沟通，藉此，该USB显示器可通过该KVM切换器显示从该些计算机主机传来的USB图像信号。

2.根据权利要求1所述的KVM切换器，其特征在于，还包含多工器，其中该些USB装置控制单元还通过该多工器连接至该中央处理单元。

3.根据权利要求1所述的KVM切换器，其特征在于，其中该中央处理单元可将屏幕显示信号转换为USB格式，并经由该第二USB主机控制单元将该屏幕显示信号输出至该USB显示器。

4.根据权利要求1所述的KVM切换器，其特征在于，还包含存储单元，耦接至该中央处理单元，该存储单元储存屏幕显示选单。

5.根据权利要求1所述的KVM切换器，其特征在于，其中当该USB显示器连接至该第二USB主机控制单元时，该USB显示器会将图形适配器软件经由该第二USB主机控制单元、该中央处理单元及该USB装置控制单元，传输至该些计算机主机的其中之一。

6.根据权利要求1所述的KVM切换器，其特征在于，其中每一该些USB装置控制单元、该第一USB主机控制单元与该第二USB主机控制单元皆符合USB 2.0的规范。

7.根据权利要求1所述的KVM切换器，其特征在于，其中该些USB装置控制单元的数目是与该些计算机主机的数目相符。

8.一种KVM切换器，用以将一组操作台装置耦接至多台计算机主机，使该多台计算机主机可共享该组操作台装置，该组操作台装置包含USB显示器、键盘或鼠标，其特征在于，该KVM切换器至少包含：

中央处理单元；

第一USB接口，耦接至该些计算机主机；

第二USB接口，耦接至该USB显示器；

第一USB主机控制单元，耦接于该中央处理单元及该键盘或该鼠标之间，并接收来自该键盘或该鼠标的键盘/鼠标信号；

多个第一USB装置控制单元，耦接于该中央处理单元及该第一USB接口之间，并将来自该键盘或该鼠标的该键盘/鼠标信号传输至该些计算机主机；

多个第二USB装置控制单元，耦接于该中央处理单元及该第一USB接口之间，并分别接收来自该些计算机主机的至少一图像信号；及

第二USB主机控制单元，耦接于该中央处理单元及该第二USB接口之间，并将来自该些计算机主机的该图像信号传输至该USB显示器。

9.根据权利要求8所述的KVM切换器，其特征在于，还包含多工器，其中该些第一USB装置控制单元还通过该多工器连接至该中央处理单元，且该些第二USB装置控制单元还通过该多工器连接至该中央处理单元。

10.根据权利要求8所述的KVM切换器，其特征在于，还包含USB集线器，其中该第一USB主机控制单元还通过该USB集线器接收来自该键盘或该鼠标的该键盘/鼠标信号。

11.根据权利要求8所述的KVM切换器，其特征在于，其中该中央处理单元可将屏幕显示信号转换为USB格式，并经由该第二USB主机控制单元将该屏幕显示信号输出至该USB显示器。

12.根据权利要求8所述的KVM切换器，其特征在于，还包含存储单元，耦接至该中央处理单元，该存储单元储存屏幕显示选单。

13.根据权利要求8所述的KVM切换器，其特征在于，其中当该USB显示器连接至该第二USB主机控制单元时，该USB显示器会将图形适配器软件经由该第二USB主机控制单元、该中央处理单元及该些第二USB装置控制单元，传输至该些计算机主机。

14.根据权利要求8所述的KVM切换器，其特征在于，其中该些第一USB装置控制单元与该第一USB主机控制单元是符合USB 1.1的规范。

15.根据权利要求8所述的KVM切换器，其特征在于，其中该些第二USB装置控制单元与该第二USB主机控制单元是符合USB 2.0的规范。

16.根据权利要求8所述的KVM切换器，其特征在于，其中该些第一USB装置控制单元的数目是与该些计算机主机的数目相符，且该些第二USB装置控制单元的数目是与该些计算机主机的数目相符。

17.一种通过KVM切换器将USB图像信号传输至USB显示器的方法，该KVM切换器用以将一组操作台装置耦接至多台计算机主机，使该些计算机主机可共享该组操作台装置，该组操作台装置包含该USB显示器、键盘或鼠标，该KVM切换器包含中央处理单元、多个第一USB装置控制单元、多个第二USB装置控制单元、第一USB主机控制单元及第二USB主机控制单元，其特征在于，该方法至少包含下列步骤：

经由该第二USB主机控制单元、该中央处理单元及该些第二USB装置控制单元，自该USB显示器传输图形适配器软件至该些计算机主机；

在该些计算机主机上自动执行该图形适配器软件；

经由该第一USB主机控制单元、该中央处理单元及该些第一USB装置控制单元，自该键盘或该鼠标传输键盘/鼠标信号至该些计算机主机；及

经由该些第二USB装置控制单元、该中央处理单元及该第二USB主机控制单元，自该些计算机主机传输该USB图像信号至该USB显示器。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包含下列步骤：

将屏幕显示信号加到该USB图像信号上。

19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，其中该些第一USB装置控制单元与该第一USB主机控制单元是符合USB 1.1的规范。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，其中该些第二USB装置控制单元与该第二USB主机控制单元是符合USB 2.0的规范。

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