CN102096479B - 一种基于smbus具有本地和远程功能的kvm切换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器，属于计算机领域，由远程KVM切换管理部分和本地KVM切换管理部分构成；远程KVM切换管理部分由远程管理CPU通过SMBUS总线和/或由SMBUS总线扩展出来的IO信号进行KVM各信号的切换管理，并通过以太网将数据打包发送到远端管理机器；本地KVM切换部分由切换管理微控制器MCU通过SMBUS总线和/或由SMBUS总线扩展出来的IO信号进行KVM各信号的切换管理，提供本地VGA接口、USB接口、PS2接口、COM接口的输出接口。本发明具有本地和远程同时切换及同时OSD显示的强大功能，且支持SMBUS的其他管理功能，输出接口丰富。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算机技术领域，具体地说是一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器。
背景技术
目前计算机领域所用的KVM切换器仅能实现本地KVM或远程KVM的单一切换，且实现方式基于纯模拟或非总线方式的数字切换，系统内部没有采用统一的管理切换总线，KVM输入接口比较复杂。这样带来了几个弊端比如：功能单一只能实现单纯的切换，无法实现复杂的管理及硬件监控功能；本地功能和远程功能不能实现有机的整合；本地和远程功能无法支持同时操作；无法实现每个端口不同显示器的自动识别；不具备本地和远程OSD的同时显示功能以及设备体积庞大等问题。
发明内容
本发明的技术任务是提供基于标准的SMBUS总线进行统一切换管理，可解决现有KVM的弊端的一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，由远程KVM切换管理部分和本地KVM切换管理部分构成；远程KVM切换管理部分由远程管理CPU(101)通过SMBUS总线(117)和/或由SMBUS总线扩展出来的IO信号进行KVM各信号的切换管理，并通过以太网(110)将数据打包发送到远端管理机器；本地KVM切换部分由切换管理微控制器MCU(201)通过SMBUS总线(219)和/或由SMBUS总线扩展出来的IO信号进行KVM各信号的切换管理，提供本地VGA接口(213)、USB接口(214)、PS2接口(215)、COM接口(216)输出接口；N路KVM输入信号同时连接到远程KVM切换管理部分和本地KVM切换管理部分：USB输入信号经HUB(105)分成两路分别连接到远程KVM切换管理部分和本地KVM切换管理部分；VGA信号由MUX多路选择器经CPU(101)和/或MCU(201)控制进行选择切换；OSD(203)用于产生本地KVM切换管理部分的OSD信息；模数转换芯片ADC(115)用于产生远程KVM切换管理部分的VGA的OSD信息和实现VGA的AD转换。
N路KVM信号分别连到了两组独立的切换芯片，即远程KVM切换管理部分的远程RGB N:1MUX(102)、远程HV N:1MUX(103)、远程VGA I2C N:1MUX(104)和本地KVM切换管理部分的本地RGB N:1MUX(204)、本地HV N:1MUX(205)、本地VGA I2C N:1MUX(206)，N路USB信号经过HUB(105)分成两路分别连到了两组独立的USB切换芯片，即远程KVM切换管理部分的远程USBN:1MUX(106)和本地KVM切换管理部分的本地USB N:1MUX(207)。
N路USB信号经过HUB(105)分成两路，一路连接到本地KVM切换管理部分的本地USB N:1MUX(207)，通过本地USB N:1MUX(207)所选通的USB输入接口，经本地KVM切换管理部分的USB HUB(212)、MCU(201)、TTL转232(211)后可在本地KVM切换管理部分提供USB接口(214)、PS2接口(215)，COM接口(216)用于连接多种本地设备。
远端管理机器的远程键盘、鼠标、串口、USB设备或数据信息经由以太网传送至CPU(101)的USB端口(112)经虚拟后作为所切换主机的设备统一映射到所切换的主机。
本地N路VGA输入信号中的I2C总线上分别连接有各自的EERPOM(220)，经本地VGA I2C N:1MUX(206)和远程VGA I2C N:1MUX(104)连接到MCU(201)和CPU(101)，本地输出VGA中的I2C连接于MCU(201)。
本地KVM切换管理部分的OSD(203)的激活和切换是通过MCU(201)捕捉连接在PS2接口(215)的PS2键盘的键值，判断相应的热键，从而控制OSE(203)进行OSD菜单的激活和切换控制。
MCU(201)还实现了PS2键盘设备到USB设备的转换工作。
MCU(201)还实现了COM设备到USB设备的转换工作。
本发明一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器，所述装置和被切换主机的接口采用VGA和USB接口作为KVM切换器的接口。该接口分成了独立的两路，分别连到本地和远程的切换控制电路。从而保证了本地和远程的同时独立工作。
远程切换通过CPU(101)进行控制，远程的所有访问操作均基于WEB方式经以太网接口传到切换器，切换器的远程输出也经过以太网方式传到远端管理机器。CPU(101)会对远程的各种数据及命令进行解析，如是切换命令则基于SMBUS进行切换操作，如是USB等设备的访问则将USB设备数据发往主机。远程CPU还要完成将所切换主机的VGA输出进行压缩、打包传到远端，供远端通过WEB显示。同时还包括将远端的设备比如鼠标、键盘、USB存储设备等进行设备的虚拟和重定向，即将远端的鼠标、键盘、USB存储设备建立一个通道可使被切换主机像使用本地设备一样进行使用。CPU(101)还可以借助SMBUS管理总线实现对KVM本身电压、温度等的监控，甚至可以连接主机的SMBUS管理总线，实现对主机信息的获取和控制。OSD信息是通过CPU(101)控制ADC芯片来产生，并在ADC内部完成OSD和VGA信号的叠加。
本地切换主要通过MCU(201)来完成。MCU(201)采取中断或查询方式捕捉PS2按键的信息。键值信息除用户定义的OSD热键外，皆转发到主机供主机使用。OSD操作热键包括OSD调出、关闭、菜单选择、通道切换等。当MCU检查到热键后，通过SMBUS操作OSD芯片，输出本地OSD信息。如涉及到切换则通过SMBUS转IO芯片产生IO信号，控制MUX完成相应的切换。本地的输出接口PS2、232由MCU产生，USB接口由USB HUB产生。
本发明为使所连接的主机能自动获得KVM所支持的分辨率特在每个端口增加EEPROM芯片，用来保存显示分辨率等信息，这些信息可以被本地KVM切换管理部分和远程KVM切换管理部分的控制器更新。如果本地和远程选择同一通道则EEPROM中的内容则根据用户确定的本地和远程的优先级进行更新。本地更新EERPOM中的内容依据读取本地所接显示器的参数设置；远程更新EEPROM中的内容根据远程WEB操作软件所支持的分辨率或CPU(101)中视频压缩所支持的分辨率进行设定。
本发明的一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器具有以下优点：基于标准的SMBUS总线进行统一切换管理，可解决现有KVM的弊端，全系统切换基于SMBUS，和主机的连接具有统一的USB和VGA接口无需其他接口，具有本地和远程同时切换及同时OSD显示的强大功能，且支持SMBUS的其他管理功能，输出接口丰富具有USB、PS2、232、以太网、VGA等接口，满足远程和本地各种设备的需要。因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器的结构示意框图。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器作以下详细地说明。
实施例：
本发明的一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器，由远程KVM切换管理部分和本地KVM切换管理部分构成；远程KVM切换管理部分由远程管理CPU(101)通过SMBUS总线(117)和/或由SMBUS总线扩展出来的IO信号进行KVM各信号的切换管理，并通过以太网(110)将数据打包发送到远端管理机器；本地KVM切换部分由切换管理微控制器MCU(201)通过SMBUS总线(219)和/或由SMBUS总线扩展出来的IO信号进行KVM各信号的切换管理，提供本地VGA接口(213)、USB接口(214)、PS2接口(215)、COM接口(216)输出接口；N路KVM输入信号同时连接到远程KVM切换管理部分和本地KVM切换管理部分：USB输入信号经HUB(105)分成两路分别连接到远程KVM切换管理部分和本地KVM切换管理部分；VGA信号由MUX多路选择器经CPU(101)和/或MCU(201)控制进行选择切换；OSD(203)用于产生本地KVM切换管理部分的OSD信息；模数转换芯片ADC(115)用于产生远程KVM切换管理部分的VGA的OSD信息和实现VGA的AD转换。
N路KVM信号分别连到了两组独立的切换芯片，即远程KVM切换管理部分的远程RGB N:1MUX(102)、远程HV N:1MUX(103)、远程VGA12C N:1MUX(104)和本地KVM切换管理部分的本地RGB N:1MUX(204)、本地HV N:1MUX(205)、本地VGA I2C N:1MUX(206)，N路USB信号经过HUB(105)分成两路分别连到了两组独立的USB切换芯片，即远程KVM切换管理部分的远程USBN:1MUX(106)和本地KVM切换管理部分的本地USB N:1MUX(207)。这样做的目的是保证本地和远程可以同时进行切换而互不影响。为保证USB的正常工作，USB信号需要经过HUB(105)分成两路连到本地和远程。
N路USB信号经过HUB(105)分成两路，一路连接到本地KVM切换管理部分的本地USB N:1MUX(207)，通过本地USB N:1MUX(207)所选通的USB输入接口，经本地KVM切换管理部分的USB HUB(212)、MCU(201)、TTL转232(211)后可在本地KVM切换管理部分提供USB接口(214)、PS2接口(215)，COM接口(216)用于连接多种本地设备。
远端管理机器的远程键盘、鼠标、串口、USB设备或数据信息经由以太网传送至CPU(101)的USB端口(112)经虚拟后作为所切换主机的设备统一映射到所切换的主机。
本地N路VGA输入信号中的I2C总线上分别连接有各自的EERPOM(220)，经本地VGA I2C N:1MUX(206)和远程VGA I2C N:1MUX(104)连接到MCU(201)和CPU(101)，本地输出VGA中的I2C连接于MCU(201)。
本地KVM切换管理部分的OSD(203)的激活和切换是通过MCU(201)捕捉连接在PS2接口(215)的PS2键盘的键值，判断相应的热键，从而控制OSD(203)进行OSD菜单的激活和切换控制。
本地OSD的产生通过OSD(203)实现，远程界面的OSD产生是通过模数转换芯片ADC(115)实现，且本地和远程的OSD可以同时实现，互不干扰。本地OSD的产生原理是利用OSD(203)检测来自本地HV N:1MUX(205)的行场信号，在VGA行场信号的消隐期产生OSD的RGB信号，叠加到原来VGA信号中进而产生OSD菜单信息。远程OSD是通过模数转换芯片ADC(115)将信号数字化后直接叠加OSD信息而产生。两OSD信息互不干扰，可独立显示，满足本地和远程独立操作的需要。
本发明中整个系统的切换管理基于SMBUS总线和/或由SMBUS总线扩展出来的IO信号进行KVM各信号的切换。在图1中本地和远程分别采用了两路SMBUS总线，在实际实现时可根据CPU的处理能力将两路SMBUS总线进行合并，从而实现本地和远程的统一管理。采用SUMBUS总线进行统一编址管理，可以大大提高系统的可管理能力，并可扩展除切换外的其他诸如温度、电压等的管理功能。对于需要IO控制的芯片采用SMBUS转IO芯片进行控制可节约CPU资源。
本发明中各路输入经由MUX多路选择器后由CPU(101)和MCU(201)进行选择和切换控制。MCU(201)主要通过SMBUS总线对OSD芯片控制、对各种切换芯片进行切换、对显示屏中的显示模式进行读取以及对EEPROM(220)写入显示屏数据。MCU(201)可以采用单片机或其他微处理器。而远程操作CPU(101)需要采用功能强大的CPU主要工作为控制MUX切换、ADC转换、远程OSD显示、进行视频压缩打包以太网传输以及远程的媒体重定向。
远程键盘、鼠标、串口、USB设备或数据等信息经由网络传送至CPU(101)的USB端口(112)经虚拟后作为所切换主机的设备统一映射到所切换的主机。以实现主机对远端设备的识别使用。此过程需要CPU(101)进行网络解包、设备识别、数据转换及设备虚拟工作。
通过本地USB N:1MUX(207)所选通的USB输入接口，经USB HUB(212)、MCU(201)、TTL转232(211)后可在本地提供USB接口(214)、PS2接口(215)，COM口(216)用于连接多种本地设备。PS2设备、串口设备经过MCU(201)最终转换为USB设备到达主机。此实现方式对主机来说采用了统一的USB接口，简化设计的复杂度。MCU(201)完成PS2、串口设备到USB设备的转换，并捕捉PS2设备的按键以便进行OSD菜单的调出、选择及切换。
本地OSD的激活和切换是通过MCU(201)捕捉PS2键盘的键值，判断相应的热键，从而控制OSD(203)进行OSD菜单的激活和切换控制。该实现无需专用按键，可以基于现有的PS2键盘，以不同的按键频率或按键组合完成OSD菜单的调出、选择、切换。MCU(201)还实现了PS2设备到USB设备的转换、串口设备到USB设备的转换工作。
本发明的一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器中，具体芯片型号如下：CPU(101)：AST2050；MCU(201：C8051F340；以太网(11O)：DM9161；HUB(105)、USB HUB(212)：GL850A；OSD(203)：MTV018；ADC(115)：GM5766；本地USB N:1MUX(207)：MAX4999；远程RGB N:1MUX(102)：MAX4312；远程HV N:1MUX(103)：74HC251；远程VGA I2C N:1MUX(104)：IDTQS3251；SMBUS转IO(107)：PCA9555；RGB2:1MUX(218)：MAX4023；TTL转232(211)：MAX4232；EERPOM(220)：24AA02。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
Claims (6)
1.一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器，其特征在于由远程KVM切换管理部分和本地KVM切换管理部分构成；远程KVM切换管理部分由远程管理CPU(101)通过SMBUS总线(117)和/或由SMBUS总线扩展出来的IO信号进行KVM各信号的切换管理，并通过以太网(110)将数据打包发送到远端管理机器；本地KVM切换部分由切换管理微控制器MCU(201)通过SMBUS总线(219)和/或由SMBUS总线扩展出来的IO信号进行KVM各信号的切换管理，提供本地VGA接口(213)、USB接口(214)、PS2接口(215)、COM接口(216)输出接口；N路KVM输入信号同时连接到远程KVM切换管理部分和本地KVM切换管理部分：USB输入信号经HUB(105)分成两路分别连接到远程KVM切换管理部分和本地KVM切换管理部分；VGA信号由MUX多路选择器经CPU(101)和/或MCU(201)控制进行选择切换；OSD(203)用于产生本地KVM切换管理部分的OSD信息；模数转换芯片ADC(115)用于产生远程KVM切换管理部分的VGA的OSD信息和实现VGA的AD转换。
2.根据权利要求1所述的一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器，其特征在于N路KVM信号分别连到了两组独立的切换芯片，即远程KVM切换管理部分的远程RGB N:1MUX(102)、远程HV N:1MUX(103)、远程VGA I2CN:1MUX(104)和本地KVM切换管理部分的本地RGB N:1MUX(204)、本地HVN:1MUX(205)、本地VGA I2C N:1MUX(206)，N路USB信号经过HUB(105)分成两路分别连到了两组独立的USB切换芯片，即远程KVM切换管理部分的远程USB N:1MUX(106)和本地KVM切换管理部分的本地USB N:1MUX(207)。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器，其特征在于N路USB信号经过HUB(105)分成两路，一路连接到本地KVM切换管理部分的本地USB N:1MUX(207)，通过本地USB N:1MUX(207)所选通的USB输入接口，经本地KVM切换管理部分的USB HUB(212)、MCU(201)、TTL转232(211)后可在本地KVM切换管理部分提供USB接口(214)、PS2接口(215)，COM接口(216)用于连接多种本地设备。
4.根据权利要求1所述的一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器，其特征在于远端管理机器的远程键盘、鼠标、串口、USB设备或数据信息经由以太网传送至CPU(101)的USB端口(112)经虚拟后作为所切换主机的设备统一映射到所切换的主机。
5.根据权利要求1所述的一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器，其特征在于本地N路VGA输入信号中的I2C总线上分别连接有各自的EERPOM(220)，经本地VGA I2C N:1MUX(206)和远程VGA I2C N:1MUX(104)连接到MCU(201)和CPU(101)，本地输出VGA中的I2C连接于MCU(201)。
6.根据权利要求1所述的一种基于SMBUS具有本地和远程功能的KVM切换器，其特征在于本地KVM切换管理部分的OSD(203)的激活和切换是通过MCU(201)捕捉连接在PS2接口(215)的PS2键盘的键值，判断相应的热键，从而控制OSD(203)进行OSD菜单的激活和切换控制。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |