CN101729790B - 矩阵式多计算机切换器系统及信号延伸器系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矩阵式多计算机切换器系统及信号延伸器系统。该矩阵式多计算机切换器系统包括主机端连接模块，其包括一数字图像差动信号输入端、一键盘控制信号输入输出端、一鼠标控制信号输入输出端、一处理单元、一转换单元、一合成单元以及一信号输入输出端。数字图像差动输入端接收一数字图像差动信号，数字图像差动信号包括多个差动数据信号、一差动时钟信号及多个低频信号。处理单元对此低频信号、一键盘控制信号及一鼠标控制信号进行处理而得到一数字混合数据。转换单元将数字混合数据转换为一差动混合信号。合成单元接收并合成差动时钟信号及差动混合信号为一差动合成信号。信号输入输出端接收并输出此些差动数据信号及差动合成信号。

Description

矩阵式多计算机切换器系统及信号延伸器系统

技术领域

本发明是有关于一种主机端连接模块、操作端控制模块、矩阵式多计算机切换器系统、本地端模块、遥控端模块及信号延伸器系统，且特别是有关于一种可利用单一网络线长距离传输数字图像差动信号、键盘信号以及鼠标信号以节省成本的主机端连接模块、操作端控制模块、矩阵式多计算机切换器系统、本地端模块、遥控端模块及信号延伸器系统。

背景技术

高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)是一种全数字化图像/声音传送接口，可以传送无压缩的音频信号及视频信号。HDMI技术现今是被大量地应用于DVD播放器，个人计算机、电视游乐器、数字音响及电视等兼容装置。HDMI接头通常具有19～29个脚位，以同时传送包含音频及视频信号的HDMI信号，且HDMI信号是采用单一条HDMI缆线进行传输，简化了系统的安装。然而，对于矩阵式多计算机切换器系统或信号延伸器系统而言，采用HDMI缆线以传输HDMI信号将使得整体系统的成本大幅提升。而若是改用网络线以传输HDMI信号，则矩阵式多计算机切换器系统或信号延伸器系统需要二条以上的网络线才能传输完整的HDMI信号，造成系统安装上的不便。

发明内容

本发明是有关于一种主机端连接模块、操作端控制模块、矩阵式多计算机切换器系统、本地端模块、遥控端模块及信号延伸器系统，利用单一条网络线传送完整的数字图像差动信号，使得整体系统的成本大幅降低。上述的数字图像差动信号至少包含高清晰度多媒体接口(High DefinitionMultimedia Interface，HDMI)信号、数字视频接口(Digital VisualInterface，DVI)信号以及显示端口(Displayport)信号。

根据本发明的第一方面，提出一种主机端连接模块，包括一数字图像差动信号输入端、一键盘控制信号输入输出端、一鼠标控制信号输入输出端、一处理单元、一转换单元、一合成单元以及一信号输入输出端。数字图像差动输入端用以接收一数字图像差动信号，数字图像差动信号包括多个差动数据信号、一差动时钟信号及一低频信号。键盘控制信号输入输出端用以接收一键盘控制信号。鼠标控制信号输入输出端用以接收一鼠标控制信号。处理单元用以对此低频信号、键盘控制信号及鼠标控制信号进行处理而得到一数字混合数据。转换单元用以将数字混合数据转换为一差动混合信号。合成单元用以接收并合成差动时钟信号及差动混合信号为一差动合成信号。信号输入输出端用以接收并输出此些差动数据信号及差动合成信号。

根据本发明的第二方面，提出一种操作端控制模块，包括M个信号输入输出端、N组输入输出端、一切换器、N个均衡器、N个分离单元、N个转换单元以及一处理单元，M及N为正整数。M个信号输入输出端用以对应地接收M个差动复合信号，每一个差动复合信号包括多个差动数据信号及一差动合成信号。每一组输入输出端包括一数字图像差动信号输出端、一键盘控制信号输入输出端及一鼠标控制信号输入输出端。切换器用以选择M个差动复合信号中的N个差动复合信号。N个均衡器用以对应地补偿N个差动复合信号，并分别将N个差动复合信号中的此些差动数据信号输出至相对应的此组输入输出端的数字图像差动信号输出端。N个分离单元用以对应地从N个均衡器接收N个差动复合信号中的N个差动合成信号，并分别将所接收的差动合成信号分离为一差动时钟信号及一差动混合信号，且将差动时钟信号输出至相对应的此组输入输出端的数字图像差动信号输出端。N个转换单元用以对应地将N个分离单元所输出的N个差动混合信号转换为N个数字混合数据。处理单元用以接收N个数字混合数据，并对每一个数字混合数据进行处理而得到一低频信号、一键盘控制信号以及一鼠标控制信号，并分别输出此低频信号、键盘控制信号及鼠标控制信号至相对应的此组输入输出端的数字图像差动信号输出端、键盘控制信号输入输出端及鼠标控制信号输入输出端。

根据本发明的第三方面，提出一种矩阵式多计算机切换器系统，包括M个主机端连接模块以及一操作端控制模块，M为正整数。每一个主机端连接模块从相对应的一主机接收并转换一数字图像差动信号、一键盘控制信号及一鼠标控制信号为一差动复合信号。操作端控制模块具有M个信号输入输出端及N组输入输出端，M个信号输入输出端分别经由M条网络线耦接至M个主机端连接模块，N组输入输出端分别耦接至N组操作装置，N为正整数。其中，每一个主机端连接模块将差动复合信号经由相对应的网络线输出至相对应的信号输入输出端，操作端控制模块选择M个差动复合信号中的N个差动复合信号，并将每一个差动复合信号转换为数字图像差动信号、键盘控制信号及鼠标控制信号，并经由相对应的此组输入输出端输出至相对应的该组操作装置。

根据本发明的第四方面，提出一种本地端模块，包括一数字图像差动信号输入端、一键盘控制信号输入输出端、一鼠标控制信号输入输出端、一处理单元、一转换单元、一合成单元以及一信号输入输出端。数字图像差动信号输入端用以接收一数字图像差动信号，数字图像差动信号包括多个差动数据信号、一差动时钟信号及一低频信号。键盘控制信号输入输出端用以接收一键盘控制信号。鼠标控制信号输入输出端用以接收一鼠标控制信号。处理单元用以对此低频信号、键盘控制信号及鼠标控制信号进行处理而得到一数字混合数据。转换单元用以将数字混合数据转换为一差动混合信号。合成单元用以接收并合成差动时钟信号及差动混合信号为一差动合成信号。信号输入输出端用以接收并输出此些差动数据信号及差动合成信号。

根据本发明的第五方面，提出一种遥控端模块，包括一信号输入输出端、一组输入输出端、一均衡器、一分离单元、一转换单元以及一处理单元。信号输入输出端用以接收一差动复合信号，差动复合信号包括多个差动数据信号及一差动合成信号。此组输入输出端包括一数字图像差动信号输出端、一键盘控制信号输入输出端及一鼠标控制信号输入输出端。均衡器用以补偿差动复合信号，并将此些差动数据信号输出至数字图像差动信号输出端。分离单元用以接收差动复合信号中的差动合成信号，并将差动合成信号分离为一差动时钟信号及一差动混合信号，且将差动时钟信号输出至数字图像差动信号输出端。转换单元用以将分离单元所输出的差动混合信号转换为一数字混合数据。处理单元用以对数字混合数据进行处理而得到一低频信号、一键盘控制信号以及一鼠标控制信号，并分别输出此低频信号、键盘控制信号及鼠标控制信号至数字图像差动信号输出端、键盘控制信号输入输出端及鼠标控制信号输入输出端。

根据本发明的第六方面，提出一种信号延伸器系统，包括一本地端模块以及一遥控端模块。本地端模块用以从相对应的一主机接收并转换一数字图像差动信号、一键盘控制信号及一鼠标控制信号为一差动复合信号。遥控端模块，具有一信号输入输出端及一组输入输出端，信号输入输出端经由网络线耦接至本地端模块，此组输入输出端耦接至一组操作装置。其中，本地端模块将差动复合信号经由网络线输出至信号输入输出端，遥控端模块将差动复合信号转换为数字图像差动信号、键盘控制信号及鼠标控制信号，并经由此组输入输出端输出至此组操作装置。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示依照本发明第一实施例的矩阵式多计算机切换器系统的示意图。

图2绘示依照本发明第一实施例的主机端连接模块的功能方块图。

图3绘示依照本发明第一实施例的操作端控制模块的功能方块图。

图4绘示依照本发明第二实施例的信号延伸器系统的示意图。

图5绘示依照本发明第二实施例的本地端模块的功能方块图。

图6绘示依照本发明第二实施例的遥控端模块的功能方块图。

[主要元件标号说明]

11～14、15：主机

25～26、27：操作装置

100：矩阵式多计算机切换器系统

110：操作端控制模块

111～114、432：信号输入输出端

115～116、434：输入输出端

121～124：主机端连接模块

131～134、420：网络线

202、502、616：数字图像差动信号输入端

204、504、618：键盘控制信号输入输出端

206、506、620：鼠标控制信号输入输出端

208、508、622：音频信号输入输出端

210、510：音频解编码器

212、512：第一处理单元

214、514：第一微处理器

216、516：第一处理电路

218、518：转换单元

220、520：合成单元

224、524：信号输入输出端

300：切换器

302：第一均衡器

304：第二均衡器

306：第一分离单元

308：第二分离单元

310：第一转换单元

312：第二转换单元

314、608：第二处理单元

316、610：第二处理电路

318、612：第二微处理器

320：第一音频解编码器

322：第二音频解编码器

324：第一数字图像差动信号输入端

328：第一键盘控制信号输入输出端

332：第一鼠标控制信号输入输出端

336：第一音频信号输入输出端

326：第二数字图像差动信号输入端

330：第二键盘控制信号输入输出端

334：第二鼠标控制信号输入输出端

338：第二音频信号输入输出端

400：信号延伸器系统

410：本地端模块

430：遥控端模块

526：数字图像差动分相器

528：本地数字图像差动信号输出端

602：均衡器

604：分离单元

606：转换单元

614：音频解编码器

具体实施方式

本发明提出一种主机端连接(dongle)模块、矩阵式多计算机切换器(matrix KVM switch)模块、矩阵式多计算机切换器系统、本地端(local-end)模块、遥控端(remote-end)模块及信号延伸器(extender)系统，利用单一条网络线传送完整的数字图像差动信号，使得整体系统的成本大幅降低。上述的数字图像差动信号至少包含高清晰度多媒体接口(High DefinitionMultimedia Interface，HDMI)信号、数字视频接口(Digital VisualInterface，DVI)信号以及显示端口(Displayport)信号。

第一实施例

请参照图1，其绘示依照本发明第一实施例的矩阵式多计算机切换器系统的示意图。矩阵式多计算机切换器系统100包括M个主机端连接模块以及一操作端控制模块110，操作端控制模块110具有M个信号输入输出端及N组输入输出端，M及N均为正整数。于图1中兹举M为4及N为2进行说明，以信号输入输出端111～114及输入输出端115～116为例作说明，然并不限于此。

主机端连接模块121～124分别从相对应的主机11～14接收并转换一数字图像差动信号、一键盘控制信号、一鼠标控制信号及一模拟音频信号(非必要)为一差动复合信号。操作端控制模块110的4个信号输入输出端111～114分别经由4条网络线131～134耦接至4个主机端连接模块121～124。其中，网络线131～134例如为一无遮蔽对绞(unshielded twisted pair，UTP))缆线，包含CAT5/5e/6/7缆线且不仅限于此，网络线具有4对绞线。操作端控制模块110的2组输入输出端115～116分别耦接至2组操作(console)装置25～26，操作装置25～26例如为键盘、鼠标、显示装置(或触控式显示装置)、麦克风、耳机或扬声器等。此外，操作端控制模块110可以是矩阵式多计算机切换器(matrix KVM switch)，而操作装置25～26可以是操作端控制模块110(例如是矩阵式多计算机切换器)的两组近端操作装置(local consoledevice)。在本实施例中，操作端控制模块110亦可通过至少一网络线连接至一远程操作模块，此远程操作模块亦可连接至一组远程操作装置，此远程操作装置例如为键盘、鼠标、显示装置(或触控式显示装置)、麦克风、耳机或扬声器等。因此，远程操作模块与近端操作模块可以分别通过操作端控制模块110与主机端连接模块121～124控制主机11～14。

其中，每一个主机端连接模块121～124将差动复合信号经由相对应的网络线131～134输出至相对应的信号输入输出端111～114。操作端控制模块110选择4个差动复合信号中的2个差动复合信号，并将每一个差动复合信号转换为数字图像差动信号、键盘控制信号、鼠标控制信号及模拟音频信号，并经由相对应的输入输出端115～116输出至相对应的操作装置25～26。此外，操作装置25～26亦可分别通过操作端控制模块110与主机端连接模块121～124输出键盘控制信号、鼠标控制信号及模拟音频信号至主机11～14。

请参照图2，其绘示依照本发明第一实施例的主机端连接模块的功能方块图。兹以主机端连接模块121为例做说明，但不限于此。主机端连接模块121包括一数字图像差动信号输入端202、键盘控制信号输入输出端204、鼠标控制信号输入输出端206、音频信号输入输出端208、音频解编码器210、第一处理单元212、转换单元218、合成单元220以及信号输入输出端224。

于主机端连接模块121中，数字图像差动信号输入端202用以接收主机所输出的数字图像差动信号，此数字图像差动信号包括多个差动数据信号、一差动时钟信号及多个低频信号。键盘控制信号输入输出端204用以接收主机所输出的键盘控制信号。鼠标控制信号输入输出端206用以接收主机所输出的鼠标控制信号。音频信号输入输出端208用以接收主机所输出的模拟音频信号。音频解转码器210将来自音频信号输入输出端208所输出的模拟音频信号转码为一数字音频信号。

第一处理单元212对来自数字图像差动信号输入端202的多个低频信号、来自键盘控制信号输入输出端204的键盘控制信号、来自鼠标控制信号输入输出端206的鼠标控制信号及来自音频解编码器210的数字音频信号进行处理而得到一数字混合数据。第一处理单元212包括一第一微处理器(MCU)214以及一第一处理电路216。第一微处理器214接收并混成多个低频信号、键盘控制信号及鼠标控制信号为一数字混成数据且将其输出至第一处理电路216。第一处理电路216例如由一专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、一场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)或一复杂可编程逻辑装置(Complex Programmable LogicDevice，CPLD)所实现，其将第一微处理器214所输出的数字混成数据与音频解编码器210所输出的数字音频信号混合为数字混合数据且将其输出至转换单元218。其中，数字混成数据及数字混合数据为封包型式的数据。

其中，键盘控制信号输入输出端204传送键盘控制信号于主机与第一微处理器214之间。此外，鼠标控制信号输入输出端206传送鼠标控制信号于主机与第一微处理器214之间。另外，音频信号输入输出端208传送音频信号于主机与音频解编码器210之间。第一处理电路216可以将转换单元218输出的信号处理后分别传送至第一微处理器214以及音频解编码器210。第一微处理器214处理第一处理电路216所输出的信号且分别传送至键盘控制信号输入输出端204及鼠标控制信号输入输出端206，以接续传送至主机。音频解编码器210处理第一处理电路216所输出的信号且传送至音频信号输入输出端208，以接续传送至主机。在本实施例中，若主机可以输出数字音频信号，即可省略音频解码器的设置，而主机可通过音频信号输入输出端输出数字音频信号至第一处理电路。此外，第一处理电路亦可通过音频信号输入输出端输出来自操作装置的数字音频信号至主机。

转换单元218将来自第一处理电路216的数字混合数据转换为一差动混合信号。合成单元220实质上为一高低通滤波合成电路，将来自数字图像差动信号输入端202的高频差动时钟信号及来自转换单元218的低频差动混合信号合成为一差动合成信号。其中，差动时钟信号的频率高于一第一频率，差动混合信号的频率低于一第二频率，第一频率高于第二频率，第一频率例如为20MHz，第二频率例如为8MHz。信号输入输出端224用以接收并输出此些差动数据信号及差动合成信号为差动复合信号。在本实施例中，转换单元218包含RS485、RS232，RS422、RS423、低电压正射极耦合逻辑(Low-VoltagePositive/Pseudo Emitter-Coupled Logic，LVPECL)、电压模式逻辑(Voltage-Mode Logic，VML)、电流模式逻辑(Current-Mode Logic，CML)、低电压差动信号(Low-Voltage Differential Signaling，LVDS)及以太网络(Ethernet)等转换元件。

数字图像差动信号实质上包括三组差动数据信号、一差动时钟信号及多个低频信号。由于差动时钟信号、多个低频信号以及其它信号最后被合成为差动合成信号，故信号输入输出端224所输出的差动复合信号实质上包括四组差动信号，恰可以经由单一条网络线的四对绞线将差动复合信号传送至操作端控制模块110。亦即，利用单一条网络线即可以传送完整的数字图像差动信号，而不需采用HDMI缆线或二条以上的网络线，降低整体系统的成本并提升安装便利性。

当数字图像差动信号为HDMI信号时，三组差动数据信号包含TMDS D0-D2等信号，多个低频信号包含显示数据通道(Display Data Channel，DDC)、消费者电子控制(Consumer Electronics Control，CEC)及热插拔检测(Hot PlugDetect，HPD)等信号。此外，当数字图像差动信号为DVI信号时，三组差动数据信号包含TMDS D0-D2等信号，多个低频信号包含DDC及HPD等信号。另外，当数字图像差动信号为Displayport信号时，三组差动数据信号包含主联机(Main Link)Land 0-Land 1等信号，多个低频信号包含辅助通道AUX CH+、辅助通道AUX CH-及HPD等信号。Main Link其实是由1至4组不等的Lane构成的，每组Lane都由成对(即两条)的线路所构成，信号使用类似串行的差分技术(即通过两条线路的电压差值来表示二进制0或1)。

请参照图3，其绘示依照本发明第一实施例的操作端控制模块110的功能方块图。操作端控制模块110包括4个信号输入输出端111～114、2组输入输出端115～116、一切换器300、一第一均衡器302、一第二均衡器304、一第一分离单元306、一第二分离单元308、一第一转换单元310、一第二转换单元312、一第二处理单元314、一第一音频解编码器320以及一第二音频解编码器322。

4个信号输入输出端111～114对应地接收分别来自网络线131～134的4个差动复合信号，每一个差动复合信号包括多个差动数据信号及差动合成信号。第一组输入输出端115包括一第一数字图像差动信号输出端324、一第一键盘控制信号输入输出端328、一第一鼠标控制信号输入输出端332及一第一音频信号输入输出端336。第一数字图像差动信号输出端324、第一键盘控制信号输入输出端328、第一鼠标控制信号输入输出端332及第一音频信号输入输出端336分别连接至操作装置25的触控显示装置、显示装置、键盘、鼠标以及麦克风/喇叭/扬声器。第二组输入输出端116包括一第二数字图像差动信号输出端326、一第二键盘控制信号输入输出端330、一第二鼠标控制信号输入输出端334及一第二音频信号输入输出端338。第二数字图像差动信号输出端326、第二键盘控制信号输入输出端330、第二鼠标控制信号输入输出端334及第二音频信号输入输出端338分别连接至操作装置26的触控显示装置、显示装置、键盘、鼠标以及麦克风/喇叭/扬声器。

切换器330用以选择来自信号输入输出端111～114的4个差动复合信号中的2个差动复合信号。第一均衡器302及第二均衡器304对应地补偿此2个差动复合信号，并分别将2个差动复合信号中的多个差动数据信号输出至相对应的第一数字图像差动信号输出端324或第二数字图像差动信号输出端326。

第一分离单元306及第二分离单元308对应地从第一均衡器302及第二均衡器304接收差动复合信号中的差动合成信号。第一分离单元306及第二分离单元308实质上为高低通滤波电路，分别将所接收的差动合成信号分离为高频差动时钟信号及低频差动混合信号。其中，差动时钟信号的频率高于一第一频率，差动混合信号的频率低于一第二频率，第一频率高于第二频率，第一频率例如为20MHz，第二频率例如为8MHz。然后第一分离单元306及第二分离单元308各自将所分离得到的差动时钟信号输出至相对应的第一数字图像差动信号输出端324或第二数字图像差动信号输出端326。

第一转换单元310及第二转换单元312对应地将第一分离单元306及第二分离单元308所输出的差动混合信号转换为数字混合数据。第二处理单元314接收数字混合数据，并对每一个数字混合数据进行处理而得到多个低频信号、键盘控制信号、鼠标控制信号及数字音频信号。第二处理单元314包括一第二处理电路316以及一第二微处理器318。第二处理电路316例如由一专用集成电路(ASIC)、一场可编程门阵列(FPGA)或一复杂可编程逻辑装置(CPLD)所实现。在本实施例中，第一转换单元310及第二转换单元312包含RS485、RS232，RS422、RS423、LVPECL、VML、CML、LVDS及以太网络(Ethernet)等转换元件。

第二处理电路316将来自第一转换单元310及第二转换单元312的数字混合数据分别解码为数字音频信号与数字混成数据。第二微处理器318接收数字混成数据，并将每一个数字混成数据解码为多个低频信号、键盘控制信号及鼠标控制信号，并分别输出至相对应的第一数字图像差动信号输出端324或第二数字图像差动信号输出端326、第一键盘控制信号输入输出端328或第二键盘控制信号输入输出端330、及第一鼠标控制信号输入输出端332或第二鼠标控制信号输入输出端334。当数字图像差动信号为HDMI信号时，三组差动数据信号包含TMDS D0-D2等信号，多个低频信号包含DDC、CEC及HPD等信号。此外，当数字图像差动信号为DVI信号时，三组差动数据信号包含TMDS D0-D2等信号，多个低频信号包含DDC及HPD等信号。另外，当数字图像差动信号为Displayport信号时，三组差动数据信号包含主联机(Main Link)Land 0-Land 1等信号，多个低频信号包含辅助通道AUX CH+、辅助通道AUXCH-及HPD等信号。

其中，第一鼠标控制信号输入输出端332及第二鼠标控制信号输入输出端334分别传送信号于对应的操作装置及第二微处理器318之间。此外，第一键盘控制信号输入输出端328及第二键盘控制信号输入输出端330分别传送信号于对应的操作装置及第二微处理器318之间。

第一音频解编码器320及第二音频解编码器322对应地将来自第二处理电路316的数字音频信号解码为模拟音频信号并输出至相对应的第一音频信号输入输出端336或第二音频信号输入输出端338。输入输出端115～116分别将所接收到的数字图像差动信号、键盘控制信号、鼠标控制信号及模拟音频信号输出至相对应的操作装置25～26。其中，第一音频信号输入输出端336及第二音频信号输入输出端338分别传送信号于对应的操作装置于对应的音频解编码器之间。

需要注意的是，第二微处理器分别处理二键盘控制信号输入输出端及二鼠标控制信号输入输出端所输出的信号且传送至第二处理电路。音频解编码器处理对应的音频信号输入输出端所输出的信号且传送至第二处理电路，以接续传送至对应的转换单元。第二处理电路可以将第二微处理器所输出的信号处理后传送至对应的转换单元。在本实施例中，若操作装置可以输出数字音频信号，即可省略音频解码器的设置，而第二处理电路系可通过音频信号输入输出端输出数字音频信号至操作装置。此外，第二处理电路亦可通过音频信号输入输出端接收来自操作装置的数字音频信号。

第二实施例

请参照图4，其绘示依照本发明第二实施例的信号延伸器系统的示意图。信号延伸器系统400包括一本地端模块410以及一遥控端模块430。本地端模块410从相对应的一主机15接收并转换一高清晰度多媒体接口(数字图像差动)信号、一键盘控制信号、一鼠标控制信号及一模拟音频信号为一差动复合信号。网络线420例如为一无遮蔽对绞(unshielded twisted pair，UTP))缆线，包含CAT5/5e/6/7缆线且不仅限于此。

遥控端模块430具有一信号输入输出端432及一组输入输出端434，信号输入输出端432经由网络线420耦接至本地端模块410，输入输出端434耦接至一组操作装置27。其中，本地端模块410将差动复合信号经由网络线420输出至信号输入输出端432，遥控端模块430将差动复合信号转换为数字图像差动信号、键盘控制信号、鼠标控制信号及模拟音频信号，并经由输入输出端434输出至操作装置27。操作装置27例如为键盘、鼠标、显示装置(或触控式显示装置)、麦克风、耳机或扬声器等。此外，操作装置系可通过遥控端模块与本地端模块输出键盘控制信号、鼠标控制信号及模拟音频信号至主机。

请参照图5，其绘示依照本发明第二实施例的本地端模块410的功能方块图。本地端模块410包括一数字图像差动信号输入输出端502、键盘控制信号输入输出端504、鼠标控制信号输入输出端506、音频信号输入输出端508、音频解编码器510、第一处理单元512、转换单元518、合成单元520、信号输入输出端524、数字图像差动分相器526以及本地数字图像差动信号输入输出端528。

于本地端模块410中，数字图像差动信号输入输出端502用以接收数字图像差动信号，此数字图像差动信号包括多个差动数据信号、一差动时钟信号及多个低频信号。当数字图像差动信号为HDMI信号时，三组差动数据信号包含TMDS D0-D2等信号，多个低频信号包含DDC、CEC及HPD等信号。此外，当数字图像差动信号为DVI信号时，三组差动数据信号包含TMDS D0-D2等信号，多个低频信号包含DDC及HPD等信号。另外，当数字图像差动信号为Displayport信号时，三组差动数据信号包含主联机(Main Link)Land 0-Land1等信号，多个低频信号包含辅助通道AUX CH+、辅助通道AUX CH-及HPD等信号。键盘控制信号输入输出端504用以接收键盘控制信号。鼠标控制信号输入输出端506用以接收鼠标控制信号。音频信号输入输出端508用以接收模拟音频信号。音频解转码器510将来自音频信号输入输出端508的模拟音频信号转码为一数字音频信号。在本实施例中，若主机可以输出数字音频信号，即可省略音频解码器的设置，而主机系可通过音频信号输入输出端输出数字音频信号至第一处理电路。此外，第一处理电路亦可通过音频信号输入输出端输出来自操作装置的数字音频信号至主机。

第一处理单元512对来自数字图像差动信号输入端502的多个低频信号、来自键盘控制信号输入输出端504的键盘控制信号、来自鼠标控制信号输入输出端506的鼠标控制信号及来自音频解编码器510的数字音频信号进行处理而得到一数字混合数据。第一处理单元512包括一第一微处理器(MCU)514以及一第一处理电路516。第一微处理器514接收并混成多个低频信号、键盘控制信号及鼠标控制信号为一数字混成数据。第一处理电路516例如由一专用集成电路(ASIC)、一场可编程门阵列(FPGA)或一复杂可编程逻辑装置(CPLD)所实现，其将数字混成数据与数字音频信号混合为数字混合数据。其中，数字混成数据及数字混合数据为封包型式的数据。

转换单元518将来自第一处理电路516的数字混合数据转换为一差动混合信号。合成单元520实质上为一高低通滤波合成电路，将来自数字图像差动信号输入端502的高频差动时钟信号及来自转换单元518的低频差动混合信号合成为一差动合成信号。其中，差动时钟信号的频率高于一第一频率，差动混合信号的频率低于一第二频率，第一频率高于第二频率，第一频率例如为20MHz，第二频率例如为8MHz。信号输入输出端524用以接收并输出此些差动数据信号及差动合成信号为差动复合信号。在本实施例中，转换单元518包含RS485、RS232，RS422、RS423、LVPECL、VML、CML、LVDS及以太网络(Ethernet)等转换元件。

此外，数字图像差动分相器526耦接至数字图像差动信号输入端502，用以接收数字图像差动信号。本地数字图像差动信号输出端528耦接至数字图像差动分相器502，用以从数字图像差动分相器526接收数字图像差动信号并输出至一本地显示装置(未绘示于图)。

数字图像差动信号实质上包括三组差动数据信号、一差动时钟信号及多个低频信号。由于差动时钟信号、多个低频信号以及其它信号最后被合成为差动合成信号，故信号输入输出端524所输出的差动复合信号实质上包括四组差动信号，恰可以经由单一条网络线420的四对绞线将差动复合信号传送至遥控端模块430。亦即，利用单一条网络线即可以传送完整的数字图像差动信号，而不需采用HDMI缆线或二条以上的网络线，降低整体系统的成本并提升安装便利性。

请参照图6，其绘示依照本发明第二实施例的遥控端模块430的功能方块图。遥控端模块430包括一信号输入输出端432、一组输入输出端434、一均衡器602、一分离单元604、一转换单元606、一第二处理单元608、一音频解编码器614。信号输入输出端432接收来自网络线420的差动复合信号，差动复合信号包括多个差动数据信号及差动合成信号。输入输出端434包括一数字图像差动信号输出端616、一键盘控制信号输入输出端618、一鼠标控制信号输入输出端620及一音频信号输入输出端622。

均衡器602补偿差动复合信号，并将差动复合信号中的多个差动数据信号输出至数字图像差动信号输出端616。分离单元604从均衡器602接收差动复合信号中的差动合成信号。分离单元604实质上为一高低通滤波电路，将所接收的差动合成信号分离为高频差动时钟信号及低频差动混合信号。其中，差动时钟信号的频率高于一第一频率，差动混合信号的频率低于一第二频率，第一频率高于第二频率，第一频率例如为20MHz，第二频率例如为8MHz。然后分离单元604将所分离得到的差动时钟信号输出至数字图像差动信号输出端616。

转换单元606将分离单元604所输出的差动混合信号转换为数字混合数据。第二处理单元608接收数字混合数据，并对数字混合数据进行处理而得到多个低频信号、键盘控制信号、鼠标控制信号及数字音频信号。第二处理单元608包括一第二处理电路610以及一第二微处理器612。第二处理电路610例如由一专用集成电路(ASIC)、一场可编程门阵列(FPGA)或一复杂可编程逻辑装置(CPLD)所实现。在本实施例中，转换单元606包含RS485、RS232，RS422、RS423、LVPECL、VML、CML、LVDS及以太网络(Ethernet)等转换元件。

第二处理电路610将来自转换单元606的数字混合数据解码为数字音频信号与数字混成数据。第二微处理器612接收数字混成数据，并将数字混成数据解码为多个低频信号、键盘控制信号及鼠标控制信号，并分别输出至数字图像差动信号输出端616、键盘控制信号输入输出端618及鼠标控制信号输入输出端620。当数字图像差动信号为HDMI信号时，三组差动数据信号包含TMDS D0-D2等信号，多个低频信号包含DDC、CEC及HPD等信号。此外，当数字图像差动信号为DVI信号时，三组差动数据信号包含TMDS D0-D2等信号，多个低频信号包含DDC及HPD等信号。另外，当数字图像差动信号为Displayport信号时，三组差动数据信号包含主联机(Main Link)Land 0-Land1等信号，多个低频信号包含辅助通道AUX CH+、辅助通道AUX CH-及HPD等信号。音频解编码器614将来自第二处理电路610的数字音频信号解码为模拟音频信号并输出至音频信号输入输出端622。输入输出端434将所接收到的数字图像差动信号、键盘控制信号、鼠标控制信号及模拟音频信号输出至操作装置27。其中，音频信号输入输出端传送信号于操作装置于音频解编码器之间。此外，鼠标控制信号输入输出端传送信号于对应的操作装置及第二微处理器之间。此外，键盘控制信号输入输出端传送信号于操作装置及第二微处理器之间。

需要注意的是，第二微处理器处理键盘控制信号输入输出端及鼠标控制信号输入输出端所输出的信号且传送至第二处理电路。音频解编码器处理音频信号输入输出端所输出的信号且传送至第二处理电路，以接续传送至转换单元。第二处理电路可以将第二微处理器所输出的信号处理后传送至对应的转换单元。在本实施例中，若操作装置可以输出数字音频信号，即可省略音频解码器的设置，而第二处理电路可通过音频信号输入输出端输出数字音频信号至操作装置。此外，第二处理电路亦可通过音频信号输入输出端接收来自操作装置的数字音频信号。

本发明上述实施例所揭露的主机端连接模块、操作端控制模块、矩阵式多计算机切换器系统、本地端模块、遥控端模块及信号延伸器系统，系将数字图像差动信号中的差动时钟信号及多个低频信号与其它信号合成为差动合成信号，故可以利用单一条网络线的四对绞线传送包含差动合成信号及三组差动数据信号的差动复合信号。亦即，利用单一条网络线即可以传送完整的数字图像差动信号，而不需采用HDMI缆线或二条以上的网络线，大幅降低整体系统的成本并提升安装便利性。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种矩阵式多计算机切换器系统，包括：

M个主机端连接模块，每一个主机端连接模块从相对应的一主机接收并转换一数字图像差动信号、一键盘控制信号及一鼠标控制信号为一差动复合信号，M为正整数；以及

一操作端控制模块，具有M个信号输入输出端及N组输入输出端，该M个信号输入输出端分别经由M条网络线耦接至该M个主机端连接模块，该N组输入输出端分别耦接至N组操作装置，N为正整数；

其中，每一个主机端连接模块将该差动复合信号经由相对应的该网络线输出至相对应的该信号输入输出端，该操作端控制模块选择该M个差动复合信号中的N个差动复合信号，并将每一个所选择的差动复合信号转换为该数字图像差动信号、该键盘控制信号及该鼠标控制信号，并经由相对应的该组输入输出端输出至相对应的该组操作装置；

其中每一个主机端连接模块包括：

一数字图像差动信号输入端，用以接收该数字图像差动信号，该数字图像差动信号包括多个差动数据信号、一差动时钟信号及一第一低频信号；

一键盘控制信号输入输出端，用以接收该键盘控制信号；

一鼠标控制信号输入输出端，用以接收该鼠标控制信号；

一第一处理单元，用以对该第一低频信号、该键盘控制信号及该鼠标控制信号进行处理而得到一数字混合数据；

一转换单元，用以将该数字混合数据转换为一差动混合信号；

一合成单元，用以接收并合成该差动时钟信号及该差动混合信号为一差动合成信号；以及

一信号输入输出端，用以接收并输出该多个差动数据信号及该差动合成信号为该差动复合信号。

2.根据权利要求1所述的矩阵式多计算机切换器系统，其中每一个主机端连接模块还转换该数字图像差动信号、该键盘控制信号、该鼠标控制信号及一模拟音频信号为该差动复合信号，该操作端控制模块还将该差动复合信号转换为该数字图像差动信号、该键盘控制信号、该鼠标控制信号及该模拟音频信号；

其中，每一个主机端连接模块还包括：

一音频信号输入输出端，用以接收该模拟音频信号；以及

一音频解转码器，用以将该模拟音频信号转码为一数字音频信号；

其中，该第一处理单元还用以对该第一低频信号、该键盘控制信号、该鼠标控制信号及该数字音频信号进行处理而得到该数字混合数据；

其中，该第一处理单元包括：

一第一微处理器，用以接收并混成该第一低频信号、该键盘控制信号及该鼠标控制信号为一数字混成数据；以及

一第一处理电路，用以将该数字混成数据与该数字音频信号混合为该数字混合数据；

其中，该处理电路是由一专用集成电路、一场可编程门阵列或一复杂可编程逻辑装置所实现；

其中，该数字混成数据及该数字混合数据为封包形式的数据。

3.根据权利要求1所述的矩阵式多计算机切换器系统，其中该差动时钟信号为一高频信号，该差动混合信号为一第二低频信号，该合成单元为一高低通滤波合成电路以合成该差动时钟信号及该差动混合信号为该差动合成信号；

其中，该高频信号的频率高于一第一频率，该第二低频信号的频率低于一第二频率，该第一频率高于该第二频率。

4.根据权利要求1所述的矩阵式多计算机切换器系统，其中该数字图像差动信号为高清晰度多媒体接口、数字视频接口或显示端口信号；

其中，该转换单元为RS485、RS232、RS422、RS423、低电压正射极耦合逻辑、电压模式逻辑、电流模式逻辑、低电压差动信号或以太网络转换元件；

其中，该第一低频信号为显示数据通道、消费者电子控制、热插拔检测、辅助通道AUX CH+或辅助通道AUX CH-信号。

5.根据权利要求1所述的矩阵式多计算机切换器系统，其中该操作端控制模块包括：

M个信号输入输出端，用以对应地接收M个差动复合信号，每一个差动复合信号包括该多个差动数据信号及该差动合成信号；

N组输入输出端，每一组输入输出端包括一数字图像差动信号输出端、一键盘控制信号输入输出端及一鼠标控制信号输入输出端；

一切换器，用以选择该M个差动复合信号中的N个差动复合信号；

N个均衡器，用以对应地补偿该N个差动复合信号，并分别将该N个差动复合信号中的每一个差动复合信号包括的该多个差动数据信号输出至相对应的该组输入输出端的该数字图像差动信号输出端；

N个分离单元，用以对应地从N个均衡器接收该N个差动复合信号中的该N个差动合成信号，并分别将所接收的该差动合成信号分离为该差动时钟信号及该差动混合信号，且将该差动时钟信号输出至相对应的该组输入输出端的该数字图像差动信号输出端；

N个转换单元，用以对应地将该N个分离单元所输出的该N个差动混合信号转换为该N个数字混合数据；以及

一第二处理单元，用以接收该N个数字混合数据，并对每一个数字混合数据进行处理而得到该第一低频信号、该键盘控制信号以及该鼠标控制信号，并分别输出该第一低频信号、该键盘控制信号及该鼠标控制信号至相对应的该组输入输出端的该数字图像差动信号输出端、该键盘控制信号输入输出端及该鼠标控制信号输入输出端。

6.根据权利要求5所述的矩阵式多计算机切换器系统，其中该N组输入输出端的每一组输入输出端还包括一音频信号输入输出端，该第二处理单元对该N个数字混合数据中的每一个数字混合数据进行处理还得到N个数字音频信号，该操作端控制模块还包括：

N个音频解编码器，用以对应地将该N个数字音频信号解码为N个模拟音频信号并输出至相对应的该组输入输出端的该音频信号输入输出端；

其中，该第二处理单元包括：

一第二处理电路，用以将该N个数字混合数据解码为该N个数字音频信号与N个数字混成数据；以及

一第二微处理器，用以接收该N个数字混成数据，并将每一个数字混成数据解码为该第一低频信号、该键盘控制信号及该鼠标控制信号，并分别输出至相对应的该组输入输出端的该数字图像差动信号输出端、该键盘控制信号输入输出端及该鼠标控制信号输入输出端；

其中，该第二处理电路是由一专用集成电路、一场可编程门阵列或一复杂可编程逻辑装置所实现。

7.根据权利要求5所述的矩阵式多计算机切换器系统，其中该N个分离单元为高低通滤波电路，以分别将所接收的该差动合成信号分离为该差动时钟信号及该差动混合信号，该差动时钟信号为一高频信号，该差动混合信号为一第二低频信号；

其中，该高频信号的频率高于一第一频率，该第二低频信号的频率低于一第二频率，该第一频率高于该第二频率。

8.根据权利要求5所述的矩阵式多计算机切换器系统，其中该数字图像差动信号为HDMI、DVI或Displayport信号；

其中，该转换单元为RS485、RS232、RS422、RS423、LVPECL、VML、CML、LVDS或Ethernet转换元件；

其中，该第一低频信号为DDC、CEC、HPD、辅助通道AUX CH+或辅助通道AUXCH-信号。

9.一种信号延伸器系统，包括：

一本地端模块，用以从相对应的一主机接收并转换一数字图像差动信号、一键盘控制信号及一鼠标控制信号为一差动复合信号，该本地端模块用以接收该数字图像差动信号并输出至一本地显示装置；以及

一遥控端模块，具有一信号输入输出端及一组输入输出端，该信号输入输出端经由一网络线耦接至该本地端模块，该组输入输出端耦接至一组操作装置；

其中，该本地端模块将该差动复合信号经由该网络线输出至该信号输入输出端，该遥控端模块将该差动复合信号转换为该数字图像差动信号、该键盘控制信号及该鼠标控制信号，并经由该组输入输出端输出至该组操作装置；

其中，该本地端模块包括：

一数字图像差动信号输入端，用以接收一数字图像差动信号，该数字图像差动信号包括多个差动数据信号、一差动时钟信号及一第一低频信号；

一键盘控制信号输入输出端，用以接收该键盘控制信号；

一鼠标控制信号输入输出端，用以接收该鼠标控制信号；

一第一处理单元，用以对该第一低频信号、该键盘控制信号及该鼠标控制信号进行处理而得到一数字混合数据；

一转换单元，用以将该数字混合数据转换为一差动混合信号；

一合成单元，用以接收并合成该差动时钟信号及该差动混合信号为一差动合成信号；

一信号输入输出端，用以接收并输出该多个差动数据信号及该差动合成信号为该差动复合信号；

一数字图像差动分相器，耦接至该数字图像差动信号输入端，用以接收该数字图像差动信号；以及

一本地数字图像差动信号输出端，耦接至该数字图像差动分相器，用以接收该数字图像差动信号并输出至该本地显示装置。

10.根据权利要求9所述的信号延伸器系统，其中该本地端模块还转换该数字图像差动信号、该键盘控制信号、该鼠标控制信号及一模拟音频信号为该差动复合信号，该遥控端模块还将该差动复合信号转换为该数字图像差动信号、该键盘控制信号、该鼠标控制信号及该模拟音频信号；

其中，该本地端模块还包括：

一音频信号输入输出端，用以接收该模拟音频信号；以及

一音频解转码器，用以将该模拟音频信号转码为一数字音频信号；

其中，该第一处理单元还用以对该第一低频信号、该键盘控制信号、该鼠标控制信号及该数字音频信号进行处理而得到该数字混合数据；

其中，该第一处理单元包括：

一第一微处理器，用以接收并混成该第一低频信号、该键盘控制信号及该鼠标控制信号为一数字混成数据；以及

一第一处理电路，用以将该数字混成数据与该数字音频信号混合为该数字混合数据；

其中，该第一处理电路是由一专用集成电路、一场可编程门阵列或一复杂可编程逻辑装置所实现；

其中，该数字混成数据及该数字混合数据为封包形式的数据。

11.根据权利要求9所述的信号延伸器系统，其中该差动时钟信号为一高频信号，该差动混合信号为一第二低频信号，该合成单元为一高低通滤波合成电路以合成该差动时钟信号及该差动混合信号为该差动合成信号；

其中，该高频信号的频率高于一第一频率，该第二低频信号的频率低于一第二频率，该第一频率高于该第二频率。

12.根据权利要求9所述的信号延伸器系统，其中该数字图像差动信号为HDMI、DVI或Displayport信号；

其中，该转换单元为RS485、RS232、RS422、RS423、LVPECL、VML、CML、LVDS或Ethernet转换元件；

其中，该第一低频信号为DDC、CEC、HPD、辅助通道AUX CH+或辅助通道AUXCH-信号。

13.根据权利要求9所述的信号延伸器系统，其中该遥控端模块包括：

一信号输入输出端，用以接收该差动复合信号，该差动复合信号包括该多个差动数据信号及该差动合成信号；

一组输入输出端，包括一数字图像差动信号输出端、一键盘控制信号输入输出端及一鼠标控制信号输入输出端；

一均衡器，用以补偿该差动复合信号，并将该多个差动数据信号输出至该数字图像差动信号输出端；

一分离单元，用以接收该差动复合信号中的该差动合成信号，并将该差动合成信号分离为该差动时钟信号及该差动混合信号，且将该差动时钟信号输出至该数字图像差动信号输出端；

一转换单元，用以将该分离单元所输出的该差动混合信号转换为该数字混合数据；以及

一第二处理单元，用以对该数字混合数据进行处理而得到该第一低频信号、该键盘控制信号以及该鼠标控制信号，并分别输出该第一低频信号、该键盘控制信号及该鼠标控制信号至该数字图像差动信号输出端、该键盘控制信号输入输出端及该鼠标控制信号输入输出端。

14.根据权利要求13所述的信号延伸器系统，其中该组输入输出端还包括一音频信号输入输出端，该第二处理单元对该数字混合数据进行处理更得到数字音频信号，该遥控端模块还包括：

一音频解编码器，用以将该数字音频信号解码为模拟音频信号，并输出至该音频信号输入输出端；

其中，该第二处理单元包括：

一第二处理电路，用以将该数字混合数据解码为该数字音频信号与数字混成数据；以及

一第二微处理器，用以接收该数字混成数据，并将该数字混成数据解码为该第一低频信号、该键盘控制信号及该鼠标控制信号，并分别输出至该数字图像差动信号输出端、该键盘控制信号输入输出端及该鼠标控制信号输入输出端；

其中，该第二处理电路是由一专用集成电路、一场可编程门阵列或一复杂可编程逻辑装置所实现。

15.根据权利要求13所述的信号延伸器系统，其中该分离单元为一高低通滤波电路，以将该差动合成信号分离为该差动时钟信号及该差动混合信号，该差动时钟信号为一高频信号，该差动混合信号为一第二低频信号；

其中，该高频信号的频率高于一第一频率，该第二低频信号的频率低于一第二频率，该第一频率高于该第二频率。

16.根据权利要求13所述的信号延伸器系统，其中该数字图像差动信号为HDMI、DVI或Displayport信号；

其中，该转换单元为RS485、RS232、RS422、RS423、LVPECL、VML、CML、LVDS或Ethernet转换元件；

其中，该第一低频信号为DDC、CEC、HPD、辅助通道AUX CH+或辅助通道AUXCH-信号。

Images