在远程监控系统中的附加装置与主切换装置及预处理方法

摘要

在本发明远程监控系统中，多台附加装置对应至单一台主切换装置，使得具有附加装置的多台计算机得以被远程监控。附加装置包含有差分驱动单元、微处理器、长度测量信号源、预处理电路。主切换装置包含OSD、差分接收单元与FPGA。为了降低附加装置的复杂度与成本，预处理电路只作信号极性检测(即水平、垂直同步信号极性检测单元)、极性转换(即水平、垂直同步信号极性转换单元)以及测量线长8MHz脉冲控制(即垂直同步信号取出单元)，而将较复杂处理工作全部集中在主切换装置中的FPGA(即水平同步信号极性恢复单元、垂直同步信号极性恢复单元、组合信号检测单元、垂直同步信号取出单元、垂直同步信号去除单元、毛刺去除单元、切换单元)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在远程监控系统，尤指在远程监控系统中的附加装置与主切换装置。

背景技术

随着机器密度越来越大、数量和种类繁多，而因线路繁杂等因素导致管理上越来越困难。因此，企业急需一个能集中控制、减轻机房管理难度、提高工作效率，并消除各种人为的安全隐患的操作管理系统。所以，关于KVM的产品纷纷被推出。

KVM是键盘(Keyboard)、显示设备(Video)、鼠标(Mouse)的简称，又称切换器。KVM切换系统，则是指机群系统的管理设备。KVM借着将键盘、鼠标和影像输出装置做适当配置及其在不同主机之间多种方式的切换连接，而可摒弃多余的键盘、监视器和鼠标，节约机房面积，降低能源消耗，同时也简化机房的操作管理模式，提高管理维护的工作效率，提升了管理的安全性和可靠性。

在已知KVM切换装置中，在控制端(或称使用者的操作端)、多个运算装置端(例如PC)之间的电缆线主要用来传输视频信号(可在显示装置上显示出画面)、控制信号(由如键盘、鼠标等输入装置发出)。这使得，当使用者借着KVM的切换钮(未描绘)切换至特定运算装置端时，使用者便可从显示装置上看到运算装置端的视频信号所代表的画面，同时也可通过键盘、鼠标直接远程操作特定的运算装置端。

为了让控制端、运算装置端之间有更长的距离，上述电缆线可采用CAT5缆线，且在KVM切换装置也采用相对的转换机制来进行转换程序。在CAT5KVM中，分别和控制端(包含有单一台主切换装置)、运算装置端(包含有附加装置(dongle))进行键盘、鼠标、状态与控制信号的通讯的是通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)。若以UART的结构来看，可大致分成直接连接型和扫描切换型这两大类。

在直接连接型UART结构中，KVM切换器均以相对数量的UART各自直接连接所有的PC端口(即运算装置端)和控制端埠。举例来说，若有32台PC、4个控制端时，KVM需要36个UART。

直接连接型UART结构的KVM切换器，最大的优点是信号、状态的传送完全实时，例如一个PC模块被启动时，其状态可立即反映给KVM切换器。但是，这类KVM切换器的硬件架构，必须随着所连接的PC、控制端的数量，而使用更多的UART。同时，在这种架构下，KVM切换器必须同时处理所有的UART的控制与数据，这使得连接端口数量越大时，更依赖价格高贵的CPU来处理。因此，直接连接型UART结构的KVM切换器已慢慢被扫描切换型的KVM切换器所取代。

如同美国专利号为6345323的专利所提及的CAT 5KVM切换器系统中，装设在运算装置端的附加装置(dongle)，其主要包含有差分驱动单元、微处理器、长度测量信号源、预处理电路。

附加装置大致处理了影像与控制信号这两部分。关于影像处理的部分，主要是利用差分驱动单元将RGB信号转换成差分信号传输，而占用CAT5(五类线)四对中的三对，但H、V信号反向迭加到RGB信号中的两个信号上，不占用额外的CAT5线。在控制信号中，则利用剩余的一对线且采用差分传输，用来传送数字信号，这信号包括键盘鼠标命令、模块间通讯信以及数字化的音频信号等。为了作为线长测量的基准信号，还会利用长度测量信号源发送一个8Mhz信号，而这个信号与V信号同步且在V信号有效期间存在。在传输8Mhz信号时，可将之反向迭加到RGB剩余的一组信号中，或者通过数字通讯信号线来传输。

为了将H、V信号反向迭加到RGB信号中，还需先借着预处理电路处理来自差分驱动单元中水平同步信号(H-sync)与垂直同步信号(V-sync)端子的信号。这是因为，因为H、V的组合极性有很多种，而差分传输最终要用正极性的H、V，因此CPU必须先通过预处理电路得知H、V的原始极性并通过UART传输到远程，然后才在远程将H、V恢复到原始极性。

一般来说，附加装置中的预处理电路包含了信号极性检测(即水平同步信号(H-sync)极性检测单元、垂直同步信号(V-sync)极性检测单元)、极性转换(即水平同步信号(H-sync)极性转换单元、垂直同步信号(V-sync)极性转换单元)、测量线长8Mhz脉冲控制(即垂直同步信号(V-sync)取出单元)、以及为了处理HV组合信号的组合信号检测单元、垂直同步信号(V-sync)取出单元、垂直同步信号(V-sync)去除单元、毛刺去除单元等等。

然而，在传统上的预处理电路必须要能识别、处理多种HV组合，因此传统的预处理电路都比较复杂，零件较多，由于附加装置(dongle)是一台PC一个，因此复杂的附加装置(dongle)电路带来的是整个KVM系统的成本增加。另外，由于对HV组合信号处理过多，门级延迟在这里对HV信号影响较大，从而使得VGA图像产生偏移、抖动、甚至在有些LCD上无法正常显示等问题。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种在远程监控系统中的附加装置与主切换装置，其主要借着将HV组合信号的处理全部都集中在单一台主切换装置，而在多台附加装置不考虑HV组合信号的影响，以达到大幅降低整体远程监控系统的成本。

基于上述目的，在本发明远程监控系统中，多台附加装置对应至单一台主切换装置，使得具有附加装置的多台计算机得以被远程监控。附加装置包含有差分驱动单元、微处理器、长度测量信号源、预处理电路。主切换装置包含OSD、差分接收单元与FPGA。为了降低附加装置的复杂度与成本，预处理电路只作信号极性检测(即水平同步信号(H-sync)极性检测单元、垂直同步信号(V-sync)极性检测单元)、极性转换(即水平同步信号(H-sync)极性转换单元、垂直同步信号(V-sync)极性转换单元)以及测量线长8Mhz脉冲控制(即垂直同步信号(V-sync)取出单元)，而将较复杂处理工作全部集中在主切换装置中的FPGA(即水平同步信号(H-sync)极性恢复单元、垂直同步信号(V-sync)极性恢复单元、组合信号检测单元、垂直同步信号(V-sync)取出单元、垂直同步信号(V-sync)去除单元、毛刺去除单元、切换单元)。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1为本发明附加装置的示意图；

图2为本发明预处理电路的示意图；

图3为本发明主切换装置的示意图。

图中，

10计算机

12附加装置

14缆线

16差分驱动单元

18预处理电路

20长度测量信号源

22微处理器(CPU)

24通讯电路

26电源

28水平同步信号(H-sync)极性转换单元

30水平同步信号(H-sync)极性检测单元

34垂直同步信号(V-sync)极性检测单元

36垂直同步信号(V-sync)取出单元

38OR逻辑

40主切换装置

42FPGA

44差分接收单元

46组合信号检测单元

48垂直同步信号(V-sync)取出单元

50水平同步信号(H-sync)极性恢复单元

52垂直同步信号(V-sync)极性恢复单元

54垂直同步信号(V-sync)去除单元

56毛刺去除单元

58OSD

60显示装置

62切换单元

具体实施方式

在本发明远程监控系统中，多台附加装置12(如图1所示)对应至单一台主切换装置40(如图3所示)，使得具有附加装置12的多台计算机10得以被远程监控。

请参阅图1，图1为本发明附加装置的示意图。如图1所示，本发明附加装置12主要包含有差分驱动单元16、微处理器(CPU)22、长度测量信号源20、预处理电路18。至于通讯电路24则提供给CPU22作对外通讯之用，而电源26则对上述组件提供电源。

差分驱动单元16电性连接至计算机10，并用以差分转换来自计算机10的RGB信号，并将来自计算机10的水平同步信号(H-sync)与垂直同步信号(V-sync)迭加至三原色信号(RGB)，而通过缆线14传送至在远程的主切换装置42(如图3所示)。微处理器22则电性连接至计算机10，并用以处理计算机10和/或远程的显示装置60(如图3所示)的信号。长度测量信号源20依据来自计算机10的垂直同步信号(V-sync)信号，而产生测量线长的脉冲(该脉冲与垂直同步信号(V-sync)信号同步)。

请参阅图2，图2为本发明预处理电路的示意图。预处理电路18包含水平同步信号(H-sync)极性检测单元32、垂直同步信号(V-sync)极性检测单元34、水平同步信号(H-sync)极性转换单元28、垂直同步信号(V-sync)极性转换单元30、垂直同步信号(V-sync)取出单元36、OR逻辑38。

但是，为了降低附加装置12的复杂度与成本，如图2所示的预处理电路18只作H、V信号的极性检测(即水平同步信号(H-sync)极性检测单元32、垂直同步信号(V-sync)极性检测单元34)、H、V信号的极性转换(即水平同步信号(H-sync)极性转换单元28、垂直同步信号(V-sync)极性转换单元30)以及测量线长8Mhz脉冲控制(即垂直同步信号(V-sync)取出单元36)，而将要求精度较高的HV分离和后期处理电路全部集中在主切换装置40中。如此，只需把复杂且成本较高的处理单元集中到只有一台的主切换装置40，因而大大降低了建构整体系统的成本。

请参阅图3，图3为本发明主切换装置的示意图。如图3所示，主切换装置40包含OSD 58、差分接收单元44与FPGA 42。在主切换装置40中的FPGA42则提供了预处理电路18未提供的处理单元(组合信号检测单元46、垂直同步信号(V-sync)取出单元48、垂直同步信号(V-sync)去除单元54、毛刺去除单元56、切换单元62)，并仍包含水平同步信号(H-sync)极性恢复单元50、垂直同步信号(V-sync)极性恢复单元52等单元。

以下将更进一步说明精简后的预处理电路18以及可处理HV组合信号的FPGA 42。

如图2所示，预处理电路18电性连接至计算机10、长度测量信号源20、微处理器22与差分驱动单元16，并用以接收来自计算机10的水平同步信号(H-sync)与垂直同步信号(V-sync)信号端子的信号，并将水平同步信号(H-sync)与垂直同步信号(V-sync)信号的原始极性提供给微处理器22，然后通过通讯电路24通知主切换装置40，以便主切换装置40中的水平同步信号(H-sync)极性恢复单元50、垂直同步信号(V-sync)极性恢复单元52能够将水平同步信号(H-sync)与垂直同步信号(V-sync)信号恢复成原始极性。

在预处理电路18中，水平同步信号(H-sync)极性检测单元32检测来自计算机10的水平同步信号(H-sync)信号端子的信号的原始极性，且垂直同步信号(V-sync)极性检测单元34检测来自计算机10的垂直同步信号(V-sync)信号端子的信号的原始极性，以便将水平同步信号(H-sync)与垂直同步信号(V-sync)信号的原始极性提供给微处理器22。同时，水平同步信号(H-sync)极性检测单元32与垂直同步信号(V-sync)极性检测单元34的检测结果，也能做为水平同步信号(H-sync)极性转换单元28与垂直同步信号(V-sync)极性转换单元的依据。

为了正极性的水平同步信号(H-sync)与垂直同步信号(V-sync)信号给差分驱动单元16，以便进行差分传输，水平同步信号(H-sync)极性转换单元28转换来自计算机10的水平同步信号(H-sync)信号端子的信号成预定极性(即正极性)的水平同步信号(H-sync)信号。垂直同步信号(V-sync)极性转换单元30则转换来自计算机10的垂直同步信号(V-sync)信号端子的信号成预定极性的垂直同步信号(V-sync)信号。

但是，来自计算机10的水平同步信号(H-sync)信号端子的信号可为水平同步信号(H-sync)信号或HV组合信号，同时来自计算机10的垂直同步信号(V-sync)信号端子可为垂直同步信号(V-sync)信号或无信号。换句话说，计算机10可能只经由水平同步信号(H-sync)信号端子传送HV组合信号。因此，为了后续测量线长8Mhz脉冲控制，遇到这种情况时，还需利用垂直同步信号(V-sync)取出单元36，针对来自水平同步信号(H-sync)极性转换单元28的HV组合信号，从HV组合信号中取出垂直同步信号(V-sync)信号。因此，提供给长度测量信号源20的垂直同步信号(V-sync)信号可经由OR逻辑38来自垂直同步信号(V-sync)极性转换单元30或垂直同步信号(V-sync)取出单元36。此外，由于8M信号的同步要求精度较低，因此垂直同步信号(V-sync)取出单元36可为简单的电阻与电容(RC)电路即可。

综上所述，若计算机10可能只经由水平同步信号(H-sync)信号端子传送HV组合信号时，为了降低附加装置12的复杂度与成本，预处理电路18可忽略HV组合信号，直接传递给差分驱动单元16，而把要求精度较高的HV分离和后期处理电路改由如图3所示的主切换装置40集中作进一步处理。

如图3所示，在本发明远程监控系统中的主切换装置40主要可通过多台计算机10个别所属的附加装置12(如图1所示)，而远程监控这些计算机10。主切换装置40主要包含差分接收单元44、控制显示装置60的银幕上显示单元(on-screnn display，OSD)58、FPGA 42。在主切换装置40中的FPGA 42则提供了预处理电路18未提供的处理单元(即组合信号检测单元46、垂直同步信号(V-sync)取出单元48、垂直同步信号(V-sync)去除单元54、毛刺去除单元56、切换单元62)，但仍包含水平同步信号(H-sync)极性恢复单元50、垂直同步信号(V-sync)极性恢复单元52。

当差分接收单元44接收这些计算机10所属附加装置12所发出的信号，并分别通过水平同步信号(H-sync)与垂直同步信号(V-sync)端子输出信号时，FPGA 42即可开始作相对的处理工作。这其中，水平同步信号(H-sync)信号端子的信号可为水平同步信号(H-sync)信号或HV组合信号，而垂直同步信号(V-sync)信号端子的信号可为垂直同步信号(V-sync)信号或无信号。

为了提供原始极性的水平同步信号(H-sync)信号、垂直同步信号(V-sync)信号至显示装置60，电性连接至差分接收单元44的水平同步信号(H-sync)极性恢复(resume)单元50会依据附加装置12所提供的原始极性，将差分接收单元44的水平同步信号(H-sync)信号端子的信号恢复成原始极性的水平同步信号(H-sync)信号，再输入至显示装置60。电性连接至差分接收单元44的垂直同步信号(V-sync)极性恢复(resume)单元52则并依据附加装置12所提供的原始极性，将差分接收单元44的垂直同步信号(V-sync)信号端子的信号恢复成原始极性的垂直同步信号(V-sync)信号，再输入至显示装置60。但是，提供给OSD 58的信号则必须经过精密处理，因此FPGA 42会进行精度很高的HV组合信号的分离、判断以及毛刺(glitch)处理。

由于OSD58需要完全分离并且为正极性的HV信号，因此在主切换装置40中，需先借着电性连接至差分接收单元44的组合信号检测单元46检测水平同步信号(H-sync)信号端子的信号是否包含有HV组合信号。若组合信号检测单元46的检测到水平同步信号(H-sync)信号端子的信号包含有HV组合信号时，则通过电性连接至差分接收单元44的垂直同步信号(V-sync)取出单元48针对来自差分接收单元44的HV组合信号，从HV组合信号中取出垂直同步信号(V-sync)信号。接着，垂直同步信号(V-sync)去除单元54则针对来自差分接收单元44的HV组合信号，从HV组合信号中去除垂直同步信号(V-sync)信号，并输出水平同步信号(H-sync)信号给毛刺(glitch)去除单元56。毛刺(glitch)去除单元56则针对垂直同步信号(V-sync)去除单元54所输出的水平同步信号(H-sync)信号作毛刺(glitch)去除，并提供给OSD58。

若组合信号检测单元46的未检测到水平同步信号(H-sync)信号端子的信号包含有HV组合信号时，切换单元62则电性导通差分接收单元44与OSD58，直接让差分接收单元44输出垂直同步信号(V-sync)信号至OSD58。同时，仍由毛刺(glitch)去除单元56输出水平同步信号(H-sync)信号至OSD58。

为了随着是否有HV组合信号，仍对OSD58提供信号，切换单元62电性连接至差分接收单元44、组合信号检测单元46、垂直同步信号(V-sync)取出单元48、OSD58，并依据组合信号检测单元46的检测结果，电性导通垂直同步信号(V-sync)取出单元48与OSD58或是导通差分接收单元44与OSD58。

这其中，若组合信号检测单元46的检测到水平同步信号(H-sync)信号端子的信号包含有HV组合信号时，则电性导通垂直同步信号(V-sync)取出单元48与OSD58。若组合信号检测单元46的未检测到水平同步信号(H-sync)信号端子的信号包含有HV组合信号时，则电性导通差分接收单元44与OSD58。

综上所述，利用FPGA 42来进行上述HV组合信号的分离和后期处理，更能提供较佳的精度，使得图像比传统电路作的要更稳定、兼容性更好、bug更少。例如传统电路对某些LCD支持较差，会产生闪烁、偏移甚至无法显示等问题。

藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明权利要求书要求保护范围的范畴内。