CN202904555U - 一种基于硬件解码的kvma操作终端系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种基于硬件解码的KVMA操作终端系统，包括中央处理单元(10)，音频数据分发单元(20)，人机接口设备HID集线器(30)，至少一路视频硬件解码单元(40)，网络收发单元(60)以及与每路视频硬件解码单元(40)对应的至少一路信号输出单元(50)，每路所述信号输出单元(50)进一步包括音频解码数模转换DAC单元(501)，HID接口(502)和显卡输出接口(503)。本实用新型用于采用多路音视频数据和输入控制信号同时进行编解码的方式，调度工作人员能够在出现紧急缺陷的时候通过后台进行远程辅助管理及远程协同操作，从而帮助自动化工作人员提高应急处理能力，提高工作效率。

Description

一种基于硬件解码的KVMA操作终端系统

技术领域

本实用新型属于远程操作技术领域，特别地涉及一种基于硬件解码的KVMA操作终端系统。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展和机房建设的不断推进，对于机房信息化的要求也随之不断提高。随着服务器数量的不断增加，用于服务器远程管理的多电脑切换器的数量也不断增加，即实现用一套键盘、视频、鼠标和音频(Keyboard、Video、Mouse、Audio，KVMA)来控制多台设备，因此多电脑切换器也简称为KVMA。

目前计算机维护人员远程操作都是通过个人计算机 PC或笔记本实现，再通过浏览器进行访问，调用JAVA或ActiveX控件进行软件解码还原，该访问方式存在以下缺陷：

(1)受限于软件解码的方式，使得KVMA远程访问的友好性不高，有时会导致视频有色块、鼠标移动不灵活和声音传输会卡等现象。

(2)稳定性和可靠性都不高，有时候因为操作系统、浏览器的问题、JAVA或ActiveX控件的问题导致访问出错，不能访问。

(3)功能简单，输出只有一个屏幕，不能够进行多路KVMA信号独立输出，如需多路独立输出需要多台PC，导致资源浪费。

故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷，克服现有PC或笔记本访问中碰到的低效、不可靠性，使得KVMA远程维护具备更高的效率、稳定性、可靠性，并提高KVMA远程访问的多功能性。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于硬件解码的KVMA操作终端系统，用于采用多路音视频数据和输入控制信号同时进行编解码的方式，调度工作人员能够在出现紧急缺陷的时候通过后台进行远程辅助管理及远程协同操作，从而帮助自动化工作人员提高应急处理能力，提高工作效率。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种基于硬件解码的KVMA操作终端系统，包括中央处理单元，音频数据分发单元，人机接口设备HID集线器，至少一路视频硬件解码单元，网络收发单元以及与每路视频硬件解码单元对应的至少一路信号输出单元，每路所述信号输出单元进一步包括音频解码数模转换DAC单元，HID接口和显卡输出接口，其中音频数据分发单元，HID集线器和视频硬件解码单元挂接在中央处理单元的外部总线上，在总线负载能力以及扩展级数允许的情况下可挂接任意的数量，中央处理单元通过网络收发单元将远端键盘-视频-鼠标切换器KVM或者延长器传送过来的音视频数据转发给视频硬件解码单元和音频数据分发单元，不同的视频硬件解码单元根据中央处理单元传送过来的视频数据可解码相同或者不同的远程服务器的画面，解码后的图像数据经由显卡输出接口传送至视频显卡芯片，完成最终的视频数据解码；音频数据分发单元将解码后的音频数据发送给音频DAC单元进行输出；近端用户的HID数据经HID接口汇集到HID集线器，再由中央处理单元和网络收发单元分别转发给各个远端服务器。

优选地，所述外部总线为外设部件互联PCI总线，所述PCI总线用来传送视频数据的视频码流和视频参数，用户可通过设置视频参数配置显示的对比度、亮度、饱和度和色温。

与现有技术的技术方案相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、基于硬件解码，具有视频解码速度快的特点，更能满足用户实时性访问的需求。

2、支持多路远程并发访问，并且各硬件解码通道相互独立，克服了传统的KVMA并发访问时软件解码占用过多PC资源、相互影响的缺点，用户使用起来更流畅。

附图说明

图1是本实用新型实施例的基于硬件解码的KVMA操作终端系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的基于硬件解码的KVMA操作终端系统的视频硬件解码通道扩展一示意图；

图3是本实用新型实施例的基于硬件解码的KVMA操作终端系统的视频硬件解码通道扩展二示意图；

图4是本实用新型实施例的基于硬件解码的KVMA操作终端系统的HID通道扩展示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

参考图1，所示为本实用新型实施例的一种基于硬件解码的KVMA操作终端系统，包括中央处理单元10，音频数据分发单元20，人机接口设备(HumanInterface Device，HID)集线器30，至少一路视频硬件解码单元40，网络收发单元60以及与每路视频硬件解码单元40对应的至少一路信号输出单元50(图中以包括两路示出视频硬件解码单元和两路信号输出单元示出)，每路所述信号输出单元50进一步包括音频解码数模转换(Digital to Analog Converter，DAC)接口501，HID接口502和显卡输出接口503，其中音频数据分发单元20，HID集线器30和视频硬件解码单元40挂接在中央处理单元10的外部总线上，在总线负载能力以及扩展级数允许的情况下可挂接任意的数量，中央处理单元10通过网络收发单元60将远端键盘-视频-鼠标切换器KVM或者延长器传送过来的音视频数据转发给视频硬件解码单元40和音频数据分发单元20，不同的视频硬件解码单元40根据中央处理单元10传送过来的视频数据可解码相同或者不同的远程服务器的画面，解码后的图像数据经由显卡输出接口503传送至视频显卡芯片，完成最终的视频数据解码；音频数据分发单元20将解码后的音频数据发送给音频DAC接口501进行输出；近端用户的HID数据经HID接口502汇集到HID集线器30，再由中央处理单元10和网络收发单元60分别转发给各个远端服务器。

其中，中央处理单元10用于执行底层驱动软件与应用软件，是逻辑与命令处理中心；提供TCP/IP网络协议栈支持，用于接收与转发网络数据流，并根据用户命令，对各终端用户的视音频解码单元和HID接口以控制与管理。

网络收发单元60主要用于接收远程KVMA或延长器的网络音视频数据，发送终端用户的HID数据与存储介质数据。实体可以是集成MAC层与物理层的芯片或者是单一的网络物理层芯片，可根据中央处理单元是否包含MAC功能而选型。

音频数据分发单元20起音频数据接收与转发的功能，与中央处理单元10直接相连，接收中央处理单元10发送过来的远程网络音频数据流，并根据用户标识直接转发给相应的终端音频解码DAC接口501。

HID集线器30，一种多端口的设备，由一片或者多片接口扩展芯片组成，可同时接入多个该类接口的设备。HID集线30接收各个终端用户HID接口502的鼠标、键盘数据和存储介质数据，上行转发给中央处理单元10并网络发送。下行接收中央处理单元10的鼠标、键盘交互数据、命令和存储介质数据并转发给对应的终端用户HID接口502。

音频解码DAC接口501与音频数据分发单元20连接，接收音频数据分发单元20的数字音频信号，进行音频解码与数模转换，并输出至模拟音频接口。

显卡输出503接收特定格式的视频数字信号(如VGA标准、DVI标准或HDMI标准等)，并数模转换和显示。

HID接口502泛指鼠标、键盘、存储介质等的通用输入接口，而非指仅仅接入鼠标、键盘的输入接口。因此HID数据包括鼠标、键盘数据和存储介质数据。HID接口502用于接入HID设备，如鼠标、键盘(USB或者PS2接口类型等)和存储介质(如USB存储介质、USB光驱等)。

以下详细说明本实用新型实施例的基于硬件解码的KVMA操作终端系统的数据处理过程。

音频数据处理过程如下：音频数据分发单元20与中央处理单元10通过外部总线连接，接收来自中央处理单元10的远程KVMA或者延长器的音频网络数据，音频数据分发单元20再根据远程地址标识将音频数据分发至各个近端终端用户的专用音频解码DAC接口，音频解码DAC接口501解码接收到的音频压缩流或者脉冲编码调制(Pulse-code modulation，PCM)数字信号，输出至模拟音频接口。音频数据分发单元20由可编程逻辑器件FPGA实现，外接音频解码芯片的数量可灵活性的扩展。音频解码DAC接口501一般采用专用ASIC实现，如常用的TP3067A等。

视频数据处理过程如下：视频硬件解码单元40直接或者通过总线扩展芯片间接挂接在中央处理单元10的数据总线上，各视频硬件解码单元40互相独立与并行，对接收到的KVMA中的视频信号进行硬件解码，并转换成相应格式给显卡输出接口。同时可支持视频图像后处理功能，如通过调节参数可控制显示的对比度、亮度等。在具体应用实例中，外部总线可以为外设部件互联(PeripheralComponent Interconnect，PCI)总线，PCI总线用来传送视频数据的视频码流和视频参数，用户可通过设置视频参数配置显示的对比度、亮度、饱和度和色温。本领域内技术人员应该可以理解，并不一定要限定为PCI总线，根据中央处理单元的选型可进行适应性的选择。根据中央处理单元10的硬件结构和硬件解码通道的数量，如果中央处理单元10支持所要求的视频硬件解码单元40的数量，则第一视频硬件解码单元40-1，第二视频硬件解码单元40-2，......第N视频硬件硬件解码单元40-N与CPU通过初级PCI总线相连，如图2所示，否则，需要用PCI桥扩展PCI接口数量，第一视频硬件解码单元40-1，第二视频硬件解码单元40-2，......第N视频硬件解码单元40-N通过次级PCI总线与PCI桥连接，PCI桥再通过初级PCI总线与中央处理单元10连接，如图3所示，即视频硬件解码单元通过PCI桥间接地与中央处理单元10连接。

HID数据处理过程如下：HID接口502是双向端口，接收来自HID集线器30的文件数据或者HID控制数据，或者将HID控制数据、文件数据向上发给HID集线器30。HID集线器30收集各个HID接口502的数据并上传至中央处理单元10，然后由网络单元60转发至相对应的远程KVMA或者延长器终端，或者接收来自中央处理单元10的远程KVMA或者延长器的网络数据，再转发至相对应的近端HID接口502。HID集线器30可由可编程器件或者常用的USB总线实现，其连接的HID接口502数量上限由物理总线的扩展层次决定。HID接口502和HID集线器30组成鼠标、键盘和存储介质的数据传输通道，在此统称为HID通道，HID通道的数量与视频硬件解码单元的数量相同，并且HID通道与对应的解码通道硬件绑定。当为一远程访问分配好视频硬件解码通道后，也就相应的分配了对应的HID通道。HID集线器30起HID接口扩展作用，内部实现是由单个的HUB芯片组成的拓扑连接，最常用的是通用串行总线集线器(USB HUB)，其与中央处理单元10的USB根HUB相连，集线器HUB的拓扑扩展结构由需要支持的USB端口数量决定。如图4所示是一种HID接口扩展示例，USB HUB芯片可采用常用的如GL850，单个芯片可由一上游USB总线扩展出4个下游USB总线。当中央处理单元接收到下游总线传送过来的数据时，对数据进行格式封装，再根据HID接口编号判断是终端通道号，由IP与通道号的映射关系通过网络收发单元60发送至目的KVMA或者延长器。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于硬件解码的KVMA操作终端系统，其特征在于，包括中央处理单元(10)，音频数据分发单元(20)，人机接口设备HID集线器(30)，网络收发单元(60)，至少一路视频硬件解码单元(40)，以及与每路视频硬件解码单元(40)对应的至少一路信号输出单元(50)，每路所述信号输出单元(50)进一步包括音频解码数模转换DAC单元(501)，HID接口(502)和显卡输出接口(503)，其中音频数据分发单元(20)，HID集线器(30)和视频硬件解码单元(40)挂接在中央处理单元(10)的外部总线上，在总线负载能力以及扩展级数允许的情况下可挂接任意的数量，中央处理单元(10)通过网络收发单元(60)将远端KVMA或者延长器传送过来的音视频数据转发给视频硬件解码单元(40)和音频数据分发单元(20)，不同的视频硬件解码单元(40)根据中央处理单元(10)传送过来的视频数据可解码相同或者不同的远程服务器的画面，解码后的图像数据经由显卡输出接口(503)传送至视频显卡芯片，完成最终的视频数据解码；音频数据分发单元(20)将解码后的音频数据发送给音频DAC单元(501)进行输出；近端用户的HID数据经HID接口(502)汇集到HID集线器(30)，再由中央处理单元(10)和网络收发单元(60)分别转发给各个远端服务器。

2.根据权利要求1所述的基于硬件解码的KVMA操作终端系统，其特征在于，所述外部总线为外设部件互联PCI总线，所述PCI总线用来传送视频数据的视频码流和视频参数，用户可通过设置视频参数配置显示的对比度、亮度、饱和度和色温。

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