專利名稱：一種高密度可擴(kuò)展的kvm監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，具體地說是一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會的快速發(fā)展，企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大、數(shù)據(jù)處理任務(wù)的增加導(dǎo)致了服務(wù)器向機(jī)群 化的方向發(fā)展，幾百個節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器機(jī)群系統(tǒng)開始屢見不鮮。機(jī)房空間和機(jī)群管理也越來 越成問題。KVM技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了 。 KVM是鍵盤(Keyboard)、顯示器(Video)、鼠標(biāo)(Mouse)的縮寫，可以讓管理者摒棄
多余的鍵盤、監(jiān)視器和鼠標(biāo)，通過一套KVM就可以訪問及控制許多臺服務(wù)器。 在現(xiàn)有的KVM系統(tǒng)可分為并行連接方式和串行連接方式，其中，并行KVM切換系統(tǒng)
和每一臺被控計(jì)算機(jī)直接相連，造成在設(shè)備空間有限的情況下，系統(tǒng)可連接數(shù)量十分有限，
一般為8臺、16臺，最多32臺，且擴(kuò)展十分不便，受到信號質(zhì)量的制約及線纜密度大， 一般級
聯(lián)3級就會造成信號質(zhì)量劣化和布線混亂的局面。 串行KVM在結(jié)構(gòu)上相對并行KMV作出了根本改變。它利用計(jì)算機(jī)接口模塊連接被 控計(jì)算機(jī)，接口模塊之間通過網(wǎng)線串行連接，使被控計(jì)算機(jī)組成一個鏈路。在布線及擴(kuò)展方 式上大大的簡化了，通常一個鏈路的連接理論峰值為127臺計(jì)算機(jī)。這是一般的擴(kuò)展，涉及 到更大規(guī)模的應(yīng)用，一般需要擴(kuò)展一個多路器設(shè)備，即通過一個N選1的多路器把要監(jiān)控的 鏈路引導(dǎo)到用戶操作平臺上。這樣的擴(kuò)展也存在問題一是布線，另外配置多路選擇器，使 得布線變得繁瑣，另外使整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得不緊湊；二是信號質(zhì)量，多路選擇設(shè)備在某種程 度上說是一個信號中繼，這對于強(qiáng)調(diào)信號質(zhì)量的串行KVM而言十分不利，每次中繼，必然涉 及到信號的反射與串?dāng)_，而作為一個獨(dú)立的設(shè)備，相對長的外部引線使信號匹配無法做的 很好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是提供一種將多路切換技術(shù)無縫的融入了用戶控制平臺，在狹 小的空間內(nèi)，使得系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和信號質(zhì)量都得到了很好的保證的一種高密度可擴(kuò)展的 KVM監(jiān)控系統(tǒng)。 本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，包括控制臺和被控計(jì)算機(jī)，一臺控制臺 控制多臺被控計(jì)算機(jī)；每臺被控計(jì)算機(jī)上都連接有一個計(jì)算機(jī)接口模塊，被控計(jì)算機(jī)與計(jì) 算機(jī)接口模塊通過鼠標(biāo)線、鍵盤線和視頻線相連；多個計(jì)算機(jī)接口模塊之間以超5類網(wǎng)線 串聯(lián)，形成一個被控計(jì)算機(jī)鏈路，每一條被控計(jì)算機(jī)鏈路連接至控制臺；使用者通過控制臺 對被控計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和操作；計(jì)算機(jī)接口模塊將被控計(jì)算機(jī)的視頻信號傳輸?shù)娇刂婆_， 并將控制臺發(fā)出的鼠標(biāo)、鍵盤動作信號傳送給被控計(jì)算機(jī)；控制臺采用高速切換技術(shù)，可擴(kuò) 展N條被控計(jì)算機(jī)鏈路，N = 2n ;用戶操作平臺是控制臺外接的本地鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器，以 0SD菜單作為人機(jī)交互界面，0SD菜單提供通道選擇列表，用戶可通過鍵盤選擇進(jìn)行各個被
3控計(jì)算機(jī)鏈路之間的切換，并對相應(yīng)鏈路中的某臺被控計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行控制操作。
所述的控制臺包括高速開關(guān)陣列、MCU控制器I和CPLD芯片組成的編碼模塊、0SD 專用芯片、MCU控制器II， MCU控制器I連接CPLD芯片，CPLD芯片連接高速開關(guān)陣列，MCU 控制器II連接OSD專用芯片，MCU控制器I與MCU控制器II連接，MCU控制器II連接控制 臺外接的本地鼠標(biāo)、鍵盤，OSD專用芯片連接控制臺外接的本地顯示器，高速開關(guān)陣列連接 被控計(jì)算機(jī)鏈路。 OSD專用芯片產(chǎn)生OSD菜單操作的顯示畫面，OSD芯片的控制端和數(shù)據(jù)來源都是通 過MCU控制器II， MCU控制器I與MCU控制器II之間通過RS232接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，MCU 控制器I將當(dāng)前高速開關(guān)陣列的狀態(tài)實(shí)時通知給MCU控制器II，MCU控制器II把用戶操作 平臺用戶最新切換指令發(fā)送給MCU控制器I，由MCU控制器I直接執(zhí)行相關(guān)操作。
高速開關(guān)陣列由MCU控制器I和CPLD芯片組成的編碼模塊控制，MCU控制器I給 出n位控制索引信號，此n位索引信號作為CPLD芯片的輸入，在CPLD芯片中使用VHDL語 言設(shè)計(jì)的譯碼電路模塊，將n位索引信號譯碼成為N路選通信號，N= 2 對高速開關(guān)陣列 進(jìn)行控制。 高速開關(guān)陣列可擴(kuò)展N條計(jì)算機(jī)鏈路，N = 2n ;N個計(jì)算機(jī)鏈路由高速開關(guān)陣列的
差分高速開關(guān)芯片選通與截止，每個計(jì)算機(jī)鏈路由一個擁有4對差分高速開關(guān)的差分高速
開關(guān)芯片TS3DV416控制，其中1對差分高速開關(guān)用于傳輸數(shù)字控制信號，另外3對差分高
速開關(guān)用于傳輸視頻模擬信號；該差分高速開關(guān)芯片帶寬可達(dá)800MHZ以上；差分高速開關(guān)
芯片設(shè)有選通信號，當(dāng)差分高速開關(guān)芯片被選通時，輸入和輸出相連通；當(dāng)差分高速開關(guān)芯
片被截止時，輸出保持高阻狀態(tài)；整個高速開關(guān)陣列正是由N個這樣的差分高速開關(guān)芯片
部件構(gòu)成，形成了 N選1的多路復(fù)用式結(jié)構(gòu)；在每組被選通的被控計(jì)算機(jī)視頻信號的末端，
連接有阻容信號匹配網(wǎng)絡(luò)，消除每個被控計(jì)算機(jī)鏈路的信號反射和共模干擾。 每個被控計(jì)算機(jī)鏈路最大容量可串聯(lián)127臺被控計(jì)算機(jī)，控制臺的高速切換技術(shù)
對被控計(jì)算機(jī)鏈路進(jìn)行了 N路擴(kuò)展，N = 2n，使系統(tǒng)具備了數(shù)量為N*127個被控計(jì)算機(jī)的龐
大監(jiān)控密度。 OSD是on-screen display的簡稱，即屏幕菜單式調(diào)節(jié)方式。 一般是按Menu鍵后 屏幕彈出的顯示器各項(xiàng)調(diào)節(jié)項(xiàng)目信息的矩形菜單，可通過該菜單對顯示器各項(xiàng)工作指標(biāo)包 括色彩、模式、幾何形狀等進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到最佳的使用狀態(tài)。它通過顯示在屏幕上的功 能菜單達(dá)到調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)的目的。 CPLD (Complex Programmable Logic Device)復(fù)雜可編程邏輯器件，是從PAL和 GAL器件發(fā)展出來的器件，相對而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。是一種 用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開發(fā) 軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過下載電纜("在系統(tǒng)" 編程)將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。 MCU(Micro Control Unit)中文名稱為微控制單元，又稱單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer)或者單片機(jī)，是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計(jì)算機(jī)的 CPU、 RAM、 ROM、定時數(shù)器和多種1/0接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計(jì)算機(jī)，為不同 的應(yīng)用場合做不同組合控制。 本發(fā)明的一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、將多路切換技術(shù)無縫的融入了用戶控制平臺，在狹小的空間內(nèi)，使得系統(tǒng)的可 擴(kuò)展性和信號質(zhì)量都得到了很好的保證； 2、不增加系統(tǒng)成本和布線難度，并提供了完整簡易的人機(jī)接口方案； 3、差分高速開關(guān)芯片帶寬可達(dá)800腿Z以上，低串?dāng)_、低阻抗，可以最大限度的保
障模擬視頻信號和數(shù)字控制信號在高密度集中情況下的傳輸質(zhì)量； 4、0SD菜單操作，不但調(diào)整方便，而且調(diào)整的內(nèi)容也多； 5、設(shè)計(jì)合理、使用方便，因而，具有很好的推廣使用價值。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。 附圖1為一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)的模塊框圖； 附圖2為一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)的差分高速開關(guān)芯片的連接圖； 附圖3為一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)的差分高速開關(guān)芯片選通信號譯碼電路圖。
具體實(shí)施例方式
參照說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)作
以下詳細(xì)地說明。 實(shí)施例 如附圖1所示，本發(fā)明的一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括控制臺和 被控計(jì)算機(jī)，一臺控制臺控制多臺被控計(jì)算機(jī)；每臺被控計(jì)算機(jī)上都連接有一個計(jì)算機(jī)接 口模塊，被控計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)接口模塊通過鼠標(biāo)線、鍵盤線和視頻線相連；多個計(jì)算機(jī)接口 模塊之間以超5類網(wǎng)線串聯(lián)，形成一個被控計(jì)算機(jī)鏈路，每一條被控計(jì)算機(jī)鏈路連接至控 制臺；使用者通過控制臺對被控計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和操作；計(jì)算機(jī)接口模塊將被控計(jì)算機(jī)的 視頻信號傳輸?shù)娇刂婆_，并將控制臺發(fā)出的鼠標(biāo)、鍵盤動作信號傳送給被控計(jì)算機(jī)；控制臺 采用高速切換技術(shù)，可擴(kuò)展N條被控計(jì)算機(jī)鏈路，N = 2、用戶操作平臺是控制臺外接的本 地鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器，以O(shè)SD菜單作為人機(jī)交互界面，OSD菜單提供通道選擇列表，用戶可 通過鍵盤選擇進(jìn)行各個被控計(jì)算機(jī)鏈路之間的切換，并對相應(yīng)鏈路中的某臺被控計(jì)算機(jī)設(shè) 備進(jìn)行控制操作。 所述的控制臺包括高速開關(guān)陣列、MCU控制器I和CPLD芯片組成的編碼模塊、OSD 專用芯片、MCU控制器II， MCU控制器I連接CPLD芯片，CPLD芯片連接高速開關(guān)陣列，MCU 控制器11連接OSD專用芯片，OSD專用芯片連接高速開關(guān)陣列，MCU控制器I與MCU控制器 II連接，MCU控制器II連接控制臺外接的本地鼠標(biāo)、鍵盤，OSD專用芯片連接控制臺外接的 本地顯示器，高速開關(guān)陣列連接被控計(jì)算機(jī)鏈路。 OSD專用芯片產(chǎn)生OSD菜單操作的顯示畫面，OSD芯片的控制端和數(shù)據(jù)來源都是通 過MCU控制器II， MCU控制器I與MCU控制器II之間通過RS232接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，MCU 控制器I將當(dāng)前高速開關(guān)陣列的狀態(tài)實(shí)時通知給MCU控制器II，MCU控制器II把用戶操作 平臺用戶最新切換指令發(fā)送給MCU控制器I，由MCU控制器I直接執(zhí)行相關(guān)操作。
高速開關(guān)陣列由MCU控制器I和CPLD芯片組成的編碼模塊控制，MCU控制器I給
5出n位控制索引信號，此n位索引信號作為CPLD芯片的輸入，在CPLD芯片中使用VHDL語 言設(shè)計(jì)的譯碼電路模塊，將n位索引信號譯碼成為N路選通信號，N= 2 對高速開關(guān)陣列 進(jìn)行控制。 如圖2所示，高速開關(guān)陣列可擴(kuò)展N條計(jì)算機(jī)鏈路，N = 2n ;N個計(jì)算機(jī)鏈路由高 速開關(guān)陣列的差分高速開關(guān)芯片選通與截止，每個計(jì)算機(jī)鏈路由一個擁有4對差分高速開 關(guān)的差分高速開關(guān)芯片TS3DV416控制，其中l(wèi)對差分高速開關(guān)用于傳輸數(shù)字控制信號，另 外3對差分高速開關(guān)用于傳輸視頻模擬信號；該差分高速開關(guān)芯片帶寬可達(dá)800MHZ以上； 差分高速開關(guān)芯片設(shè)有選通信號，當(dāng)差分高速開關(guān)芯片被選通時，輸入和輸出相連通；當(dāng)差 分高速開關(guān)芯片被截止時，輸出保持高阻狀態(tài)；整個高速開關(guān)陣列正是由N個這樣的差分 高速開關(guān)芯片部件構(gòu)成，形成了N選1的多路復(fù)用式結(jié)構(gòu)；在每組被選通的被控計(jì)算機(jī)視頻 信號的末端，連接有阻容信號匹配網(wǎng)絡(luò)，消除每個被控計(jì)算機(jī)鏈路的信號反射和共模干擾。
由于目標(biāo)被控計(jì)算機(jī)的視頻信號被編碼為3對差分信號在網(wǎng)線上傳輸，另外還有 鼠標(biāo)、鍵盤等控制信號需要傳輸，因此該高速開關(guān)陣列的差分高速開關(guān)芯片的4對差分高 速開關(guān)正好滿足傳輸需要。另外，800MHZ的帶寬成為視頻信號的傳輸質(zhì)量的必要保證。
每個被控計(jì)算機(jī)鏈路最大容量可串聯(lián)127臺被控計(jì)算機(jī)，控制臺的高速切換技術(shù) 對被控計(jì)算機(jī)鏈路進(jìn)行了 N路擴(kuò)展，N = 2n，使系統(tǒng)具備了數(shù)量為N*127個被控計(jì)算機(jī)的龐 大監(jiān)控密度。 如圖3所示，是高速開關(guān)陣列的選通信號產(chǎn)生機(jī)制，以一個擴(kuò)展16路串行KVM系 統(tǒng)為例進(jìn)行說明，以一個CPLD芯片為基礎(chǔ)構(gòu)建選通邏輯。其中，AO， Al， A2， A14為輸入信 號，由MCU控制器I產(chǎn)生；CSO CS15為輸出選通信號，即此電路為一個16選1的譯碼器。 AO， Al， A2， A14的不同組合一共有16種，因此電路可以保證在任意時刻，輸出信號CS0 CS15僅有一個處于有效電位，即選通狀態(tài)。該選通信號連接至圖2所示的差分高速開關(guān)芯 片，即可控制該被控計(jì)算機(jī)鏈路的選通與否。若系統(tǒng)需要擴(kuò)展更多計(jì)算機(jī)鏈路，則修改此譯 碼電路即可，CPLD芯片的可編程性使得系統(tǒng)非常容易擴(kuò)展。圖3中74138是CPLD芯片中 的譯碼電路模塊用到的3到8的譯碼器。 除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。
權(quán)利要求
一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)，包括控制臺和被控計(jì)算機(jī)，控制臺控制被控計(jì)算機(jī)，其特征在于一臺控制臺控制多臺被控計(jì)算機(jī)；每臺被控計(jì)算機(jī)上都連接有一個計(jì)算機(jī)接口模塊，被控計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)接口模塊通過鼠標(biāo)線、鍵盤線和視頻線相連；多個計(jì)算機(jī)接口模塊之間以超5類網(wǎng)線串聯(lián)，形成一個被控計(jì)算機(jī)鏈路，每一條被控計(jì)算機(jī)鏈路連接至控制臺；使用者通過控制臺對被控計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和操作；計(jì)算機(jī)接口模塊將被控計(jì)算機(jī)的視頻信號傳輸?shù)娇刂婆_，并將控制臺發(fā)出的鼠標(biāo)、鍵盤動作信號傳送給被控計(jì)算機(jī)；控制臺采用高速切換技術(shù)，可擴(kuò)展N條被控計(jì)算機(jī)鏈路，N＝2n；用戶操作平臺是控制臺外接的本地鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器，以O(shè)SD菜單作為人機(jī)交互界面，OSD菜單提供通道選擇列表，用戶可通過鍵盤選擇進(jìn)行各個被控計(jì)算機(jī)鏈路之間的切換，并對相應(yīng)鏈路中的某臺被控計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行控制操作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于控制臺包括 高速開關(guān)陣列、MCU控制器I和CPLD芯片組成的編碼模塊、0SD專用芯片、MCU控制器II， MCU控制器I連接CPLD芯片，CPLD芯片連接高速開關(guān)陣列，MCU控制器II連接0SD專用芯 片，MCU控制器I與MCU控制器II連接，MCU控制器II連接控制臺外接的本地鼠標(biāo)、鍵盤， 0SD專用芯片連接控制臺外接的本地顯示器，高速開關(guān)陣列連接被控計(jì)算機(jī)鏈路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于0SD專用芯 片產(chǎn)生0SD菜單操作的顯示畫面，0SD芯片的控制端和數(shù)據(jù)來源都是通過MCU控制器II， MCU控制器I與MCU控制器II之間通過RS232接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，MCU控制器I將當(dāng)前高 速開關(guān)陣列的狀態(tài)實(shí)時通知給MCU控制器II，MCU控制器II把用戶操作平臺用戶最新切換 指令發(fā)送給MCU控制器I，由MCU控制器I直接執(zhí)行相關(guān)操作；高速開關(guān)陣列由MCU控制器 I和CPLD芯片組成的編碼模塊控制，MCU控制器I給出n位控制索引信號，此n位索引信號 作為CPLD芯片的輸入，在CPLD芯片中使用VHDL語言設(shè)計(jì)的譯碼電路模塊，將n位索引信 號譯碼成為N路選通信號，N = 2n，對高速開關(guān)陣列進(jìn)行控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于高 速開關(guān)陣列可擴(kuò)展N條計(jì)算機(jī)鏈路，N= 2n;N個計(jì)算機(jī)鏈路由高速開關(guān)陣列的差分高速 開關(guān)芯片選通與截止，每個計(jì)算機(jī)鏈路由一個擁有4對差分高速開關(guān)的差分高速開關(guān)芯片 TS3DV416控制，其中1對差分高速開關(guān)用于傳輸數(shù)字控制信號，另外3對差分高速開關(guān)用 于傳輸視頻模擬信號；該差分高速開關(guān)芯片帶寬可達(dá)800MHZ以上；差分高速開關(guān)芯片設(shè)有 選通信號，當(dāng)差分高速開關(guān)芯片被選通時，輸入和輸出相連通；當(dāng)差分高速開關(guān)芯片被截止 時，輸出保持高阻狀態(tài)；整個高速開關(guān)陣列正是由N個這樣的差分高速開關(guān)芯片部件構(gòu)成， 形成了N選1的多路復(fù)用式結(jié)構(gòu)；在每組被選通的被控計(jì)算機(jī)視頻信號的末端，連接有阻容 信號匹配網(wǎng)絡(luò)，消除每個被控計(jì)算機(jī)鏈路的信號反射和共模干擾。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于每個被控計(jì) 算機(jī)鏈路最大容量可串聯(lián)127臺被控計(jì)算機(jī)，控制臺的高速切換技術(shù)對被控計(jì)算機(jī)鏈路進(jìn) 行了 N路擴(kuò)展，N = 2n，使系統(tǒng)具備了數(shù)量為N*127個被控計(jì)算機(jī)的龐大監(jiān)控密度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)，屬于一種計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，其結(jié)構(gòu)包括控制臺和被控計(jì)算機(jī)，一臺控制臺控制多臺被控計(jì)算機(jī)；每臺被控計(jì)算機(jī)上都連接有一個計(jì)算機(jī)接口模塊，被控計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)接口模塊通過鼠標(biāo)線、鍵盤線和視頻線相連；多個計(jì)算機(jī)接口模塊之間以超5類網(wǎng)線串聯(lián)，形成一個被控計(jì)算機(jī)鏈路，每一條被控計(jì)算機(jī)鏈路連接至控制臺；使用者通過控制臺對被控計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控和操作；控制臺采用高速切換技術(shù)，可擴(kuò)展N條被控計(jì)算機(jī)鏈路。本發(fā)明的一種高密度可擴(kuò)展的KVM監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)相比，將多路切換技術(shù)無縫的融入了用戶控制平臺，在狹小的空間內(nèi)，使得系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和信號質(zhì)量都得到了很好的保證。
文檔編號G06F3/033GK101739144SQ20101001145
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者婁山林, 李超 申請人:浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司