CN113050804A - 无延时且物理隔离的多电脑km切换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无延时且物理隔离的多电脑KM切换器，包括：电脑切换按键、用于连接外部HID键盘鼠标的键鼠接口芯片、MCU、和多个用于连接电脑的开关电路，HID芯片为连接的电脑提供HID信息，在切换断开实际键盘鼠标时为避免键鼠外设从操作系统层面拔出，切换后这个外设依然处于活动状态，以使电脑和键盘鼠标虽然在物理通道上完全断开，但电脑操作系统层面认为键盘鼠标没有被拔出。本发明可实现对键鼠与电脑连接链路的物理隔离，当键盘、鼠标切换到新的电脑上时，用户感觉不到延时和卡顿，可通过一套键盘、鼠标设备对多台电脑进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及KM切换器领域，特别涉及一种无延时且物理隔离的多电脑KM切换器。
背景技术
KVM切换器：KVM是Keyboard Video Mouse的缩写，即键盘、显示器和鼠标。KVM切换器利用一组键盘、显示器和鼠标实现对多台电脑或服务器的切换，进而节省空间，降低成本，使得用户的管理操作更为便捷，在节省时间的同时提升了工作效率。
KM切换器：在KVM切换器的基础上，减少了显示器的切换，多台电脑的画面通过多台显示器同时展示在用户面前，让用户能够同时观察到多台电脑的界面情况。
HID是Human Interface Device的缩写，即人机交互设备，包括常见的键盘、鼠标等设备。
现有技术中的KM切换器多采用非物理隔离架构设计，或者有近似但并未强调物理隔离，可能导致电脑数据的泄密，非物理隔离的连接形式包括：(1)任意2台电脑共地，KM切换器与任意1台电脑共地；(2)KM切换器由任意1台电脑USB口进行供电；(3)无屏蔽的开放式无线信号连接电脑、KM切换器和鼠标；(4)在KM切换器中，任意2台电脑外接的键盘鼠标信号，形式包括但不限于USB或USB转化成其他接口的信号，只要存在共同连接到某个芯片或电路单元节点的路径，那么原理逻辑上就存在连接两台电脑的物理通道，该电路节点包括但不限于通用型多路复用开关芯片、模拟开关芯片、专用型数字多路切换芯片、网络交换机、微控制器SOC芯片、FPGA芯片、分立电子元器件搭建的切换电路、光电开关等类型电路单元或设备。
由于市面上现有的KM切换器，绝大多数采用非物理隔离形式，即所有电脑主机和键盘、鼠标连接到一起，即电脑之间存在各种形式的信号汇聚点，如各种类型的切换芯片和电路开关、数字信号共地、电脑给切换器供电等等，可能因此造成非法数据流从电脑泄露的问题。或者，强调安全性的切换器，也依然存在物理连接节点，只是在切换功能上增强了安全性，并非完全的物理隔离。
市面上切换器的另一缺点是，键盘鼠标切换逻辑上等于从原电脑拔出然后接入到新电脑，接入到新电脑后操作系统需要识别键鼠设备，或者虽有HID存活但数据切换机制过于曲折复杂，存在一定的卡顿、延时，需要等待一段时间才可以使用，在频繁切换的场景下严重影响到使用者的工作效率。
发明内容
本发明提供了一种无延时且物理隔离的多电脑KM切换器，以解决至少一个上述技术问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种无延时且物理隔离的多电脑KM切换器，包括：电脑切换按键、用于连接外部HID键盘鼠标的键鼠接口芯片、MCU、和多个用于连接电脑的开关电路，所述电脑切换按键与所述MCU的输入端连接，每个所述开关电路包括依次连接的机械开关、隔离器、HID芯片、和用于与电脑连接的USB接口，所述键鼠接口芯片与每个所述开关电路的机械开关的输入端连接，所述MCU的输出端分别与每个所述开关电路的机械开关的控制端连接，在所述MCU的控制下任意时刻机械开关最多只有一个处于连通状态，而其余机械开关均处于断开状态；HID芯片为连接的电脑提供HID信息，在切换断开实际键盘鼠标时为避免键鼠外设从操作系统层面拔出，切换后这个外设依然处于活动状态，以使电脑和键盘鼠标虽然在物理通道上完全断开，但电脑操作系统层面认为键盘鼠标没有被拔出，以消除键鼠的信号从输入到送达电脑的延时和卡顿。
优选地，通过隔离器对各电脑对应的USB数据流进行隔离，以实现各自的地线独立，从而使任意两台电脑之间、任意电脑与切换器控制单元均为不共地。
优选地，所述隔离器采用光电耦合器。
优选地，在通信链路上使用机械开关来控制通信通道的关闭和开启，在MCU控制下，在任意时刻最多只有一台电脑与键鼠接口芯片进行数据通信，在任意时刻所有电脑在数据物理通路上面均各自完全断开。
优选地，KM切换器的控制电路为外部独立供电，不从电脑上取电。由于采用了上述技术方案，本发明可实现对键鼠与电脑连接链路的物理隔离。当键盘、鼠标切换到新的电脑上时，用户感觉不到延时和卡顿，可通过一套键盘、鼠标设备对多台电脑进行控制。
附图说明
图1示意性地示出了本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明中的键鼠是键盘和鼠标的简称，文中出现的“键鼠”均指键盘和鼠标。物理隔离是指切换器在使用时，任意两台电脑之间完全没有电、磁、光或无线信号等物理信号的通信路径连接结点，完全规避潜在的电脑数据泄密可能性。
作为本发明的一个方面，提供了一种无延时且物理隔离的多电脑KM切换器，包括：电脑切换按键65、用于连接外部HID键盘鼠标64的键鼠接口芯片63、MCU62、和多个用于连接电脑的开关电路，所述电脑切换按键65与所述MCU62的输入端连接，每个所述开关电路包括依次连接的机械开关4、隔离器3、HID芯片2、和用于与电脑连接的USB接口，所述键鼠接口芯片63与每个所述开关电路的机械开关4的输入端连接，所述MCU62的输出端分别与每个所述开关电路的机械开关4的控制端连接，在所述MCU62的控制下任意时刻机械开关4最多只有一个处于连通状态，而其余机械开关均处于断开状态；
HID芯片2为连接的电脑提供HID信息，在切换断开实际键盘鼠标时为避免键鼠外设从操作系统层面拔出，切换后这个外设依然处于活动状态，以使电脑和键盘鼠标虽然在物理通道上完全断开，但电脑操作系统层面认为键盘鼠标没有被拔出，以使键鼠的信号从输入到送达电脑没有经过复杂的电路和耗时的信号判断逻辑，用户感觉不到延时和卡顿。
优选地，KM切换器的控制电路为外部独立供电，不从电脑上取电。
优选地，隔离器3为光电隔离器。
使用本发明时，可通过一组键盘、鼠标控制多台电脑。请参考图1，从外部HID键鼠设备64过来的控制信号在经过键鼠接口芯片63后到达MCU62。图1中的机械开关连接隔离器，隔离器连接HID芯片，HID芯片通过USB接口连接电脑，这是一条信号的通路，每台电脑在这样一条互不相连的通路上。MCU通过有多个按键的电脑切换按键65来控制开关控制5达到控制机械开关4。其中，只有1个机械开关处于打开，其余机械开关全部关断的状态，这样当通过电脑切换按键65来切换不同电脑时，键鼠数据会发送至按键对应的电脑，实现通过一组键鼠控制多台电脑的目的。
在实现物理隔离时，可通过隔离器对各电脑对应的USB数据流进行隔离，实现各自的地线独立，使任意2台电脑之间，任意电脑与切换器控制单元均为不共地；上述的隔离器可采用光电耦合器。进一步地，本发明还通过在通信链路上使用机械开关(4)来控制通信通道的关闭和开启实现了物理隔离的功能，在MCU控制下，在任意时刻最多只有一台电脑与键鼠接口芯片进行数据通信，在任意时刻所有电脑在数据物理通路上面均各自完全断开。KM切换器的控制电路为外部独立供电，不从电脑上取电，也进一步实现了物理隔离。
在键盘、鼠标切换时，为了不让用户感觉到延时和卡顿，本发明中的HID芯片(即与电脑连接的USB芯片)为连接的电脑提供HID信息，在切换断开实际键盘鼠标时避免了键鼠外设从操作系统层面拔出，切换后这个外设依然处于活动状态，尽管在物理通道上电脑和键盘鼠标完全断开，但电脑操作系统层面认为键盘鼠标没有被拔出，在切换回来时则不需要重新识别外设，可以及时把键盘鼠标数据传给电脑。同时键鼠的信号从输入到送达电脑没有经过复杂的电路和耗时的信号判断逻辑，从而用户感觉不到延时和卡顿。
由于采用了上述技术方案，本发明可实现对键鼠与电脑连接链路的物理隔离，当键盘、鼠标切换到新的电脑上时，用户感觉不到延时和卡顿，可通过一套键盘、鼠标设备对多台电脑进行控制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种无延时且物理隔离的多电脑KM切换器，其特征在于，包括：电脑切换按键(65)、用于连接外部HID键盘鼠标(64)的键鼠接口芯片(63)、MCU(62)、和多个用于连接电脑的开关电路，所述电脑切换按键(65)与所述MCU(62)的输入端连接，每个所述开关电路包括依次连接的机械开关(4)、隔离器(3)、HID芯片(2)、和用于与电脑连接的USB接口，所述键鼠接口芯片(63)与每个所述开关电路的机械开关(4)的输入端连接，所述MCU(62)的输出端分别与每个所述开关电路的机械开关(4)的控制端连接，在所述MCU(62)的控制下任意时刻机械开关(4)最多只有一个处于连通状态，而其余机械开关均处于断开状态；
HID芯片(2)为连接的电脑提供HID信息，在切换断开实际键盘鼠标时为避免键鼠外设从操作系统层面拔出，切换后这个外设依然处于活动状态，以使电脑和键盘鼠标虽然在物理通道上完全断开，但电脑操作系统层面认为键盘鼠标没有被拔出，以消除键鼠的信号从输入到送达电脑的延时和卡顿。
2.根据权利要求1所述的无延时且物理隔离的多电脑KM切换器，其特征在于，通过隔离器(3)对各电脑对应的USB数据流进行隔离，以实现各自的地线独立，从而使任意两台电脑(1)之间、任意电脑(1)与切换器控制单元均为不共地。
3.根据权利要求2所述的无延时且物理隔离的多电脑KM切换器，其特征在于，所述隔离器(3)采用光电耦合器。
4.根据权利要求2所述的无延时且物理隔离的多电脑KM切换器，其特征在于，在通信链路上使用机械开关(4)来控制通信通道的关闭和开启，在MCU(62)控制下，在任意时刻最多只有一台电脑与键鼠接口芯片进行数据通信，在任意时刻所有电脑在数据物理通路上面均各自完全断开。
5.根据权利要求2所述的无延时且物理隔离的多电脑KM切换器，其特征在于，KM切换器的控制电路为外部独立供电，不从电脑上取电。
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| CN102239674A (zh) * | 2008-08-19 | 2011-11-09 | 高赛科实验室公司 | 隔离的多网络计算机系统及设备 |
| CN104216531A (zh) * | 2014-09-25 | 2014-12-17 | 陕西高新实业有限公司 | 一种基于鼠标同步方法的kvm系统 |
| CN106445182A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-22 | 中铁信安(北京)信息安全技术有限公司 | 适用于双机环境的键鼠屏幕安全切换与隔离系统及方法 |
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