CN1297914C - 一种机群中应用的鼠标、键盘和显示器信号管理器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机群中应用的鼠标、键盘和显示器信号管理器，包括本地控制功能服务器和KVM切换控制板，所述KVM切换控制板包括：选通模块，用于执行对远程的机群服务器和本地控制功能服务器的KVM信号的选通；单片机，用于接收控制选通的请求信号，向选通模块发出选通控制信号，并完成对鼠标键盘信号的打包和解包工作；以及差分传输接收/发送模块，将经过处理的远程KVM信号会发给单片机，或通过电路提取出红绿蓝和水平、垂直同步信号通过单片机输出给选通模块。本发明解决本地与远程的KVM切换，使得切换操作更简便、更直观；本发明完全兼容目前成熟的KVM切换器，可以通过简单集成，灵活搭建出适合不同应用的多种方案。

Description

一种机群中应用的鼠标、键盘和显示器信号管理器
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及对计算机机群服务器系统中的信息进行有效管理的切换装置。
背景技术
目前在机群服务器系统中，对鼠标、键盘和显示器切换的技术方案是这样的：在服务器机柜内部采用一个统一的对鼠标、键盘和显示器切换KVM切换器，机柜内部的每个服务器都同KVM切换器连接；如果离服务器很远的地方需要连接鼠标、键盘和显示器，就需要增加延长器。
上述方案在目前的机群服务器中，可以看出有很大的缺陷：
其一是，实际上在机群服务器的外部需要接鼠标、键盘和显示器的同时，还需要一台有数据处理能力的本地控制功能服务器，而此服务器势必离机群服务器距离很远，将其连接到KVM切换器上显然是很困难的(KVM电缆不支持2.50m以上的长度)；
其二是，为解决上面的困难，通常会使用KVM延长器，这样就会造成复杂的设备布置和连接；还有，在机群服务器中，其许多应用的结点数符合2的幂指数关系，而切换器连接口也符合同样的规则，如果使用延长器，会使得KVM切换器占据一个接口，无法满足机柜内服务器接入的需求，这就需要再增加一个KVM切换器，这不仅增加了成本，还增加了工程实施的工作量和故障点。
其三是，为了解决其一和其二提出的困难就需要如参考图1所表示的方案。这样做的缺陷是显而易见的，首先需要在本地给系统增加一个KVM切换器，这样使得管理员所处的本地摆放设备很多，使得连线凌乱复杂不易维护。无形中增大了本地的使用空间需求和维护需求。另外，过多的连线使得误连、虚连等故障增加，进而增加了整个系统的故障点。
发明内容
本发明要解决的技术问题就是为了适应机群服务器的特殊需求，提出一种机群中应用的鼠标、键盘和显示器信号管理器，使得无论是本地控制功能服务器鼠标、键盘和显示器，还是执行计算功能的机群服务器结点的鼠标、键盘和显示器，都能够在简单连线和配置的情况下实现切换。而且本发明还兼容已有的KVM切换器和KVM延长器并使之更具有普适性。
本发明所述的一种机群中应用的KVM信号管理器，包括本地控制功能服务器，还包括KVM切换控制板，所述KVM切换控制板中，包括：
选通模块，，用于执行对远程的机群服务器帮本地控制功能服务器的KVM信号的选通；
单片机，用于接收控制选通的请示信号，向选通模块发出选通控制信号，并完成对鼠标键盘信号的打包和解包工作；以及
差分传输接收/发送模块，接收信号后，将经过处理的远程KVM信号发给单片机，或者在发送时，通过电路提出出红绿蓝和水平、垂直同步信号通过单片机传输给选通模块。
在上述信号管理器中，所述单片机对来自远程的鼠标、键盘打包信号进行解包，将其转换成对应键盘的信号和对应鼠标的信号；反之，单片机会把本地的鼠标和键盘信息进行打包，并传递给差分传输接收/发送模块。
在上述信号管理器中，所述单片机通过选通控制线向选通模块发出控制指令信号。
在上述信号管理器中，所述单片机通过设置在该装置前面板上的按键或者键盘上的来接收选通请求信号。
所述的选通模块，包括三个74HC4053模拟开关组成的实现选通的功能模块，其控制通道的管脚S1、S2、S3与单片机的输出控制脚连接，其逻辑上的输入通道分别为本地和远程两组，分别接入本地或远程的红、绿、蓝、水平同步和垂直同信号。
所述的差分传输接收/发送模块，负责红绿蓝信号与水平同步、垂直同步打包信号的接收和解包，包括：
主要由集成运算放大器U1、U2、U3构成的核心电路，负责对远程红、绿、蓝、水平同步和垂直同步打包信号的接收；
差分传输和接收电路，负责远程鼠标、键盘打包信号的差分传输和接收(半双工)；
提取和放大电路，主要由三极管Q1-Q7组成，其中Q1、Q6和Q4、Q7分别实现提取水平同步和垂直同步信号；三极管Q2、Q3和Q5构成信号放大器，用于放大远程红、绿、蓝信号，最后输出解包后的红、绿、蓝、水平同步和垂直同步信号。
本发明不仅解决了本地与远程的KVM切换问题，而且使得切换操作更简便、更直观。此时，面对系统管理员的本地终端只有一个管理器和一套鼠标、键盘、显示器，传输远程KVM信号的CAT5直接连接在管理器的RJ45口上，并没有出现复杂的连线，和其它设备。另外，本发明完全兼容目前成熟的KVM切换器，可以通过简单集成，灵活搭建出适合不同应用的多种方案。
附图说明
图1是通过通用设备实现机群服务器与本地控制功能服务器连接的示意图；
图2是本发明所述切换控制板的原理方框图；
图3是本发明的所述切换控制板与本地控制功能服务器合并以后形成的管理器与远程机群构成的系统连接示意图；
图4是本发明所述切换控制板的电路原理图；
图5是红绿蓝信号与水平同步、垂直同步打包信号的接收和解包电路。
具体实施方式
显然，图1中的方案在工程上具有操作难度，用户面对复杂的连线很容易造成误连，出现使用不当造成的故障。而且设备多，这就意味着故障点增加，这对于机群的管理是很不利的，很容易降低整个系统的可靠性。
图2是本发明所述切换控制板的原理方框图。
本发明所述的管理器包括：本地控制功能服务器和KVM切换控制板，其中，KVM切换控制板包括选通模块、用于控制选通和实现鼠标、键盘信号打包的单片机以及差分传输接收/发送模块，远程的机群服务器和本地控制功能服务器的KVM信号，通过选通模块选通后由统一接口输出。选通模块的控制信号，通过管理器(包含本地控制功能服务器和KVM切换控制板卡)前面板按键和键盘上的“热键”来控制发出。
图2虚线框内表示的是KVM模块切换控制板。远程KVM信号和本地KVM信号通过选通模块后，形成一组统一的输出KVM信号接口(VGA&2*PS/2)，此组接口接鼠标、键盘和显示器上。选通模块可以通过设置在图3所示的管理器前面板上的按键来控制，每按一次按键，选通模块就完成一次“远程/本地”的切换操作。如选通模块已经接通了本地KVM信号和鼠标、键盘、显示器之间的物理通道后，那么按下按键，选通模块就将鼠标、键盘和显示器切换到远程KVM信号上。考虑到了易操作性，设置了“热键”。接在选通模块上的键盘可以通过事先定义的“热键”激活单片机，接管选通模块并控制选通模块实现一次选通操作，此时无论键盘切换到本地还是远程，“热键”信息都会沿图2中虚线表示的逻辑通路传递给单片机，从而激活单片机，使之通过选通控制线控制选通模块。另外按下管理器前面板的KVM按键也可以激活单片机，进而控制选通模块。
如图2所示，该板卡还包括一个差分传输接收/发送模块，经过该模块处理的远程KVM信号会发给单片机(对应接收)和远程KVM切换器(对应发送)。单片机会对远程的KVM信号中的Red Video、Green Video、Blue Video、Horizontal Sync和Vertical Sync打包信号和鼠标、键盘的CL、DATA打包信号进行解包。将其转换成Red Video、Green Video、Blue Video、Horizontal Sync和Vertical Sync(对应VGA)，CL、DATA(对应PS/2)信号。反过来，单片机会把本地的鼠标和键盘信息进行打包，并传递给差分传输接收/发送模块。图2中的本地KVM信号就是本地控制功能服务器的KVM信号。
根据上述的分析论述，图1的解决方案就演变成了图3方案。此时传输远程KVM信号的CAT5直接连接到管理器后面板的RJ45接口上。图3中，在本地，本发明的所述切换装置与本地控制功能服务器合并，形成了管理器，而远程的连接关系并没有与图1一样，并没有发生变化。
所述的选通模块的电路结构见图4，包括一组由三个74HC4053模拟开关组成的实现选通的功能模块。其控制通道的管脚S1、S2、S3由单片机统一实行控制。其逻辑上的输入通道分为本地和远程两组，分别接入本地RedVideo、Green Video、Blue Video、Horizontal Sync、Vertical Sync和远程Red Video、Green Video、Blue Video、Horizontal Sync、VerticalSync信号。
所述的差分传输接收/发送模块，其电路的结构是：如图5所示的电路和图4中的AMD485及其外围电路。其中AMD485负责远程鼠标、键盘打包信号的差分传输和接收(半双工)，而图5中集成运算放大器U1、U2、U3(EL2142)组成的核心电路则负责对远程Red Video、Green Video、Blue Video、Horizontal Sync、Vertical Sync打包信号的接收。其中Q1、Q6和Q4、Q7分别实现提取Horizontal Sync和Vertical Sync的功能。三极管Q2、Q 3和Q5是信号放大器，其作用是放大远程Red Video、Green Video、Blue Video信号。最后输出解包后的红、绿、蓝、水平同步和垂直同步信号。
根据上述的分析论述，图1的解决方案就演变成了图3方案。此时传输远程KVM信号的CAT5直接连接到管理器后面板的RJ45接口上。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1、一种机群中应用的KVM信号管理器，包括本地控制功能服务器，其特征在于：还包括KVM切换控制板，所述KVM切换控制板中，包括：
选通模块，用于执行对远程的机群服务器和本地控制功能服务器的KVM信号的选通；
单片机，用于接收控制选通的请示信号，向选通模块发出选通控制信号，并完成对鼠标键盘信号的打包和解包工作，以及
差分传输接收/发送模块，接收信号后，将经过处理的远程KVM信号发给单片机，或者在发送时，通过电路提取出红绿蓝和水平、垂直同步信号通过单片机传输给选通模块。
2、根据权利要求1所述的KVM信号管理器，其特征在于，
所述单片机对来自远程的鼠标、键盘打包信号进行解包，将其转换成对应键盘的信号和对应鼠标的信号；反之，单片机会把本地的鼠标和键盘信息进行打包，并传递给差分传输接收/发送模块。
3、根据权利要求2所述的KVM信号管理器，其特征在于：在上述装置中，所述单片机通过选通控制线向选通模块发出控制指令信号。
4、根据权利要求1、2或3所述的KVM信号管理器，其特征在于：所述单片机通过设置在该装置前面板上的按键或者键盘上的热键来接收选通请求信号。
5、根据权利要求1、2或3所述的KVM信号管理器，其特征在于，所述选通模块，包括三个由74HC4053模拟开关组成的实现选通的功能模块，其控制通道的管脚S1、S2、S3与单片机的输出控制脚连接，其逻辑上的输入通道分为本地和远程两组，分别接入本地或远程的红、绿、蓝、水平同步和垂直同步信号。
6、根据权利要求5所述的KVM信号管理器，其特征在于，所述差分传输接收/发送模块包括：
主要由集成运算放大器U1、U2、U3构成的核心电路，负责对远程红、绿、蓝、水平同步和垂直同步打包信号的接收；
差分传输和接收电路，负责远程鼠标、键盘打包信号的差分传输和接收；
提取和放大电路，主要由三极管Q1-Q7组成，其中Q1、Q6和Q4、Q7分别实现提取水平同步和垂直同步信号；三极管Q2、Q3和Q5构成信号放大器，用于放大远程红、绿、蓝信号，最后输出红、绿、蓝、水平同步和垂直同步信号。
7、根据权利要求6所述的KVM信号管理器，其特征在于，所述差分传输和接收电路，采用半双工方式接收远程鼠标、键盘打包信号。
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