专利名称：多计算机切换器及其转接器的制作方法
技术领域：
本发明关于一种多计算机切换器的管理系统与方法，特别是一种运用通用串行总 线(Universal Serial Bus、USB)标准的转接器、管理系统与方法。
背景技术：
多计算机切换器(Keyboard-Video-Mouse Switch)可供使用者以单一组中控装置 管理多台被控计算机。传统的多计算机切换器可参考宏正自动科技(ATEN International)股份有限公 司所生产的多计算机切换器产品，例如KM0432、KM0832或KN4140等。在此类传统的多计算 机切换器中，其某些型号的转接器(adapter)具有一 USB连接器，可与被控计算机的USB连 接端口连接，用以将来自中控装置的USB鼠标/键盘信号传送至被控计算机。随着虚拟媒 体(Virtual media)的需求逐渐增加，在转接器中也必须额外增加USB人机接口装置类别 以外其它USB装置类别的功能，例如大量储存装置(Mass Storage Device)类别。请参阅图1，在传统技术中，具有USB连接端口的转接器通常仅有单一个USB装置 控制器(Device Controller) 60，所以当多计算机切换器欲提供两个以上的USB装置给同 一台被控计算机90时，此USB装置控制器60在与被控计算机主机板上90的USB主机控制 器95进行列举(enumeration)的过程中必须以复合式装置(composite device)的型态仿 真出两个以上的USB “接口” anterface)。然而，在KVM领域的应用中，这样的方式会导致 不同USB装置的间的移除或是连接会彼此相互干扰。例如当某一 USB装置(虚拟媒体)80 经由多计算机切换器重新耦接至被控计算机90时，此USB装置控制器60也必须重新进行 列举。如此将会导致另一 USB装置(键盘/鼠标)70的暂时中断而无法使用，对使用者造 成不便。另外，在传统技术中，此种仿真的USB复合式装置也会造成某些功能的失效。因为 依据USB协议，单一个USB装置控制器仅能提供一组“装置”描述元(DeviceDescriptor) 给被控计算机的USB主机控制器，而供货商识别码(Vendor ID ；VID)或是产品识别码 (Product ID ；PID)位于此“装置”描述元中，所以被控计算机并无法由单一 USB装置控制器 取得两组以上真正的供货商识别码或是产品识别码，进而无法选择最适当的驱动程序来控 制此USB复合式装置的多个接口，其将导致部分功能失效或是即插即用(Plug-and-Play) 功能无法实现，使用者被迫必须以手动方式来安装驱动程序。传统转接器的范例可进一步参考宏正自动科技股份有限公司所生产的KVM转接 器产品，例如KA9170、KA7170、KA7176等，此类转接器通常具有塑料壳体，且内含处理器芯 片/电路以及相关固件。关于上述传统的多计算机切换器与转接器的规格，可从宏正自动 科技股份有限公司的网站(http://www.aten. com. tw)上取得，在此不加以赘述。
发明内容
本发明的一方面在于提供一种多计算机切换器，其用于连接被控计算机的转接器使用至少两个独立的USB装置控制器(device controller)与被控计算机进行互动。本发明的另一方面在于提供一种计算机切换器，其用于连接被控计算机的转接器 同时使用至少两组以上不同的USB描述元与被控计算机进行互动。特别地，不同的USB描 述元可具有不同的VID (Vendor ID)及/或PID (Product ID)，而被控计算机可根据从转接 器所接收到的VID/PID，分别激活适当的驱动程序。在本发明的实施例中，一计算机管理系统中包含一多计算机切换器、一或多个转 接器，而中控装置透过多计算机切换器与一转接器耦接至一被控计算机。转接器将多计 算机切换器耦接至一被控计算机，更进一步包含一影像转换单元、一 USB集线器、一第一 USB装置控制器与一第二 USB装置控制器。影像转换单元用以将被控计算机输出的单端 (single-ended)影像信号转换为差动(differential)影像信号而被传送至多计算机切换 器。如此被控计算机与计算机切换器与之间的距离便可延伸至300-1000英呎。第一 USB装置控制器与第二 USB装置控制器分别经由USB集线器与被控计算机进 行通讯。当第一 USB装置耦接至多计算机切换器时，第一 USB装置控制器对被控计算机仿 真出第一 USB装置，而当第二 USB装置耦接至多计算机切换器时，第二 USB装置控制器对被 控计算机仿真出第二 USB装置。并且，当第一 USB装置被移除时，若该第二 USB装置控制器 已经耦接至该被控计算机，则该第二 USB装置控制器不需重新进行列举(Enumeration)过 程；当第二 USB装置被移除时，若该第一 USB装置控制器已经耦接至该被控计算机，则该第 一 USB装置控制器不需重新进行列举(Enumeration)过程。每个转接器与多计算机切换器 之间更以一 CAT-5缆線相互连接。在另一实施例中也提出一种在上述管理系统中将中控装置透过多计算机切换器 耦接至被控计算机的方法，其中包含下列步骤耦接第一 USB装置至多计算机切换器时，以 第一 USB装置控制器对被控计算机仿真出第一 USB装置；耦接第二 USB装置至多计算机切 换器时，以第二USB装置控制器对被控计算机仿真出第二USB装置；以及由影像转换单元将 被控计算机输出的单端影像信号转换为差动影像信号，并传送至多计算机切换器。通过以下的较佳实施例的叙述并配合
，本发明的目的、特征与优点将更 为清楚。
图1为传统技术的仿真USB复合式装置的架构图；图2A为本发明实施例中管理统的架构图；图2B显示本发明实施例中转接器的架构图；以及图3显示本发明实施例中方法流程图。
具体实施例方式图2A显示本发明计算机管理系统10的一实施例。此系统10包含多一多计算机 切换器110、一或多个转接器130，用以耦接一或多台被控计算机设备(例如个人计算机、 服务器或是大型资料主机)150。此外，系统10可选择性地包含一组中控模块(Console Module) 115，用以连接一组中控装置170 (例如键盘、屏幕及鼠标)、作为虚拟媒体的USB 大量储存装置(USB Mass Storage Device) 180、或是智能卡卡片阅读机(smart cardreader) 190。此中控模块115与多计算机切换器110之间以一 CAT-5缆線相互连接。或者 是，在没有此中控模块115的架构下，作为虚拟媒体的USB大量储存装置180、或是智能卡卡 片阅读机190可直接连接至此多计算机切换器110。或者是，中控装置170可透过一中控计算机(未显示)以及一网络(未显示)与 多计算机切换器110耦接。此种情况下的计算机切换器110为一具有网络接口的多计算机 切换器(通常称为KVM-Over-ΙΡ)，中控计算机上所执行的一管理程序使管理计算机可与多 计算机切换器110进行网络通讯，例如使中控装置170输出的键盘/鼠标信号被转换为网 络封包并经由网络传送至多计算机切换器110。另一方面，多计算机切换器110会将来自被 控计算机150的影像信号转换为网络封包后经由网络传送至中控计算机。如此，中控计算 机便可经由网络管理多计算机切换器110及被控计算机150。本实施例中的多计算机切换器110可基于宏正自动科技股份有限公司所生产的 多计算机切换器产品KM0432、KM0832或KN4140等的硬件架构予以实施，但本发明不欲局 限于此。此外本发明实施例的管理系统10可包含多个多计算机切换器110以连接更多台 的被控计算机设备150，且多个多计算机切换器110的间可以菊链(Daisy Chain)与堆栈 (Cascade)的方式加以连结以增加被控计算机的数目，但为了清楚说明本发明，以下实施例 中仅含有一个多计算机切换器110以及一台被控计算机设备150，熟此技艺者应知本发明 不欲局限于此。图2B进一步显示本发明转接器130的一实施例。此转接器亦可称为服务器接口 模块(Server Interface Module ；SIM) 0转接器130的“外观”，可类似宏正自动科技股份 有限公司所生产的转接器产品KA9170、KA7170、或KA7176。其具有塑料壳体131，壳体131 具有与多计算机切换器110相接的连接器132 (例如RJ-45连接器)，而在壳体131的外另 有与被控计算机150相接的连接器133，并透过缆线与而壳体131中的电路(详述于后)连 接。在一实施例中，连接器133包含一 USB Type A连接器以及一 HDB-15连接器，其中USB Type A连接器主要用来连接被控计算机的某一 USB连接端口，以传送键盘/鼠标信号至被 控计算机150，但亦可用来传送其它的数字信号(例如虚拟媒体信号)，而HDB-15连接器则 用来接收被控计算机150所输出的单端影像信号，除此之外，连接器133亦可包含例如一或 多个Ministereo插头，用以传送及/或接收扬声器及麦克风的音频信号。转接器130在壳体131中具有一 USB集线器134、一第一 USB装置控制器(Device Controller) 135、与一第二 USB装置控制器136、一影像转换单元137、以及一处理器138。 影像转换单元134透过连接器133接收被控计算机150输出的单端(single-ended)影 像信号，并将其转换为差动(differential)影像信号，再经由连接器132将差动影像信 号传送至多计算机切换器150。在一较佳实施例中，影像转换单元134包含至少一运算放 大器(Operational Amplifier)。由于转接器130与多计算机切换器110之间的距离可 能导致影像品质的衰减，所以此转接器130可选择性地具有一信号产生器(未图标)以送 出一或多个测试信号，以使多计算机切换器110或前述图2A中的中控模块115可因应于 此测试信号自动地对转接器130传来的影像信号进行补偿。此信号产生器可为一震荡器 (oscillator)0第一 USB装置控制器135与第二 USB装置控制器136分别连接至USB集线器 134的两个下游端口，进而透过连接器133与被控计算机150的USB主机控制器(未显
6示)进行USB相关的通讯。举例来说，USB集线器1；34可参考TexasInstruments公司 所生产的USB集线器；第一 USB装置控制器135与第二 USB装置控制器136则可参考 Cypress Semiconductor公司或NXP Semiconductors公司所生产的USB装置控制器，例如 CY7C63732。而熟悉此技艺者可视需要，依据本发明的精神修改这些在市面上已可取得的 USB集线器与USB装置控制器的轫体(firmware)，来实现本发明实施例的USB集线器134 与USB装置控制器135、136。在一实施例中，上述的第一 USB装置可为中控装置170中的键盘与鼠标，或是其它 USB人机接口装置(USB HID Device)；而第二USB装置可为USB大量储存装置180或是卡片 阅读机190。较佳地，第一 USB装置与第二 USB装置具有不同的USB装置类别(USB Device Class)，但第一 USB装置与第二 USB装置仍可为两个同类别的USB装置，例如为两组以上的 键盘/鼠标或是两个不同容量的USB大量储存装置180。而在另外的实施例中，上述的第一 USB装置与第二 USB装置以可为打印机、扫描仪、扩音机、麦克风等其它USB装置，本发明并 不欲加以限制。值得一提的是，在此实施例中，第一 USB装置控制器135与第二 USB装置控制器 136其固件所维持的USB描述元(descriptors)乃对于与多计算机切换器110直接或间接 耦接的一第一 USB装置与一第二 USB装置(例如图2A中所示的中控装置170、USB大量储 存装置180、或智能卡卡片阅读机190)。其中较佳地，第一 USB装置控制器135与第二 USB 装置控制器136其固件所维持的VID (Vendor ID)及/或PID (Product ID)乃对应于多计 算机切换器110直接或间接耦接的第一 USB装置与第二 USB装置。当第一 USB装置控制器 135与第二 USB装置控制器136分别通过其个别的装置描述元(Device Descriptor)传送 代表第一 USB装置与第二 USB装置的USB的VID及/或PID至被控计算机150之后，被控 计算机150的USB主机控制器与操作系统可藉此分别选择适合第一 USB装置与第二 USB装 置的驱动程序，并执行相对应的应用程序以实现即插即用(Plug-and-Play)。通过上述的设置，虽然第一 USB装置与第二 USB装置并非与被控主机150的一 USB 主机控制器(未图标)直接连接，但第一 USB装置控制器135与第二 USB装置控制器136 可经由列举(Enumeration)过程对被控主机150的USB主机控制器分别仿真出第一 USB装 置与第二 USB装置(例如中控装置170、USB大量储存装置180、或智能卡卡片阅读机190)。 换言之，被控计算机150会“认为”中控装置170、USB大量储存装置180、或智能卡卡片阅 读机190与其直接连接，并且来自不同的装置(并非一复合式装置)，而“分别”激活相对应 的驱动程序或应用程序，并利用第一 USB装置控制器135与第二 USB装置控制器136各自 的端点(endpoint)进行数据传输。例如，第一 USB装置控制器135与控主机150之间主要 进行中断传输(Interrupt transfer)，而第二 USB装置控制器1336与控主机150之间主 要进行巨量传输(Bulk transfer) 0之后亦可“分别”卸除由第一 USB装置控制器135与第 二 USB装置控制器136所仿真的中控装置170、USB大量储存装置180、或智能卡卡片阅读 机190，且这些不同USB装置的移除/连接彼此并不会互相干扰。例如，当第一 USB装置卸 除时，第二 USB装置仍可保持在连接(attach)的状态。又例如，当仿真的第一 USB装置连 接时，第二 USB装置仍可保持在连接的状态。换句话说，无论第一 USB装置移除或是连接， 第二 USB装置都不需与被控计算机150重新进行列举过程(反之亦然)，所以使用者不会感 觉到使用上的中断与不便。
值得注意的是，若前述连接器133具有两个USB Type A连接器，用以连接被控计 算机150的不同USB连接端口，则前述第一 USB装置控制器135与第二 USB装置控制器136 便可经由被控计算机150的USB根集线器(Root Hub)与USB主机控制器进行通讯，而转接 器130当中的集线器134便可以省略。而关于USB装置控制器与USB主机控制器之间的互动、USB装置类别、端 点、USB 描述元(descriptors)以及 PID/VID 的说明，可参见 Universal Serial BusSpecification(Rev. L 1 或 Rev. 2. 0)以 及 Device Class Definition for Human InterfaceDevices(HID) (Version 1. 11),上述两文件皆可从 http://www. usb. org 下载取得。处理器138可例如是Winbond Electronics公司所制作的微控制器W90N740，其分 别耦接第一 USB装置控制器135与第二 USB装置控制器136。在一实施例中，处理器138用 以将第一 USB装置控制器135或第二 USB装置控制器136所接收来自被控计算机150的USB 信号转换为RS232信号，而较佳地，转接器130可更包含RS485收发器(transceiver) 139， 用以将该RS232信号(单端信号)转换为RS485信号(差动信号)，并将RS485信号透过 连接器132传送至多计算机切换器110。其可以Analog Devices公司所提供的ADM485来 实现。关于将RS232信号/RS485信号之间互换的技术细节，可参考http://WWW. airborn. com. au/layout/232cnv. html 或是 http://www. rmv. com/rs232-rs485-cv_mi. htm。图3显示本发明方法实施例的流程图，并配合图2A所示的系统10与图2B所示的 转接器130来说明本发明。在步骤300，将转接器130分别耦接多计算机切换器110与被控 计算机150。需说明的是，在步骤300后，本流程图中所例示的顺序并不欲对本发明造成限制， 部份步骤的顺序可以交换或同时进行。在步骤302，将中控装置(屏幕、键盘、鼠标)170利 用中控模块115耦接至多计算机切换器110，而第一 USB装置控制器135对被控计算机150 仿真出键盘/鼠标170，其中第一 USB装置控制器135将代表键盘/鼠标170的一组USB 描述元(包含VID与PID等讯息)传送至被控计算机150，被控计算机150藉此选择适合 键盘/鼠标170的驱动程序或执行相对应的应用程序。此USB描述元至少包含“装置”描 述元(Device Descriptor)、“配置，，描述元(Configuration Descriptor)、“接 口，，描述元 (Interface Descriptor)及“端点”描述元(Endpoint Descriptor)。在此“配置”描述元 中，bNumlnterface字段的值为1或2。步骤304中，将USB大量储存装置180(或卡片阅读机190)利用中控模块115耦 接至多计算机切换器110，而第二 USB装置控制器136对被控计算机150仿真出USB大量储 存装置180 (或卡片阅读机190)，其中第二 USB装置控制器136将代表USB大量储存装置 180 (或卡片阅读机190)的一组USB描述元(包含VID与PID等讯息)传送至被控计算机 150，被控计算机150藉此选择适合USB大量储存装置180(或卡片阅读机190)的驱动程序 或执行相对应的应用程序。此USB描述元至少包含“装置”描述元(Device Descriptor), “配置”描述元(Configuration Descriptor)、“接口” 描述元(Interface Descriptor)及 “端点”描述元(Endpoint Descriptor)。在此“配置”描述元中，bNumlnterface字段的值 为1。在步骤306，由影像转换单元137将被控计算机150所输出的单端影像信号转换为差动影像信号，并使此差动影像信号被传送至多计算机切换器110，中控模块115或是多计 算机切换器110再将差动影像信号还原为单端影像信号，以使中控装置170中的屏幕可以 显示被控计算机输出的影像。选择性地，在步骤308中处理器137将第一 USB装置控制器135或第二 USB装置 控制器136所接收来自被控计算机150的USB信号转换为RS232信号，而在步骤310中， RS485收发器139将RS232信号转换为RS485信号，并将RS485信号传送至多计算机切换器 110。虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何具有本发明所 属技术领域的通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，并可 思揣其它不同的实施例，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种多计算机切换器，具有一转接器以连接至一被控计算机，且该多计算机切换器 可由一组中控装置所控制，该转接器至少包含一壳体；一影像转换单元，设置于该壳体内，用以将该被控计算机输出的一单端影像信号转换 为一差动影像信号，且该差动影像信号被传送至该多计算机切换器；一 USB集线器，设置于该壳体内，；一第一 USB装置控制器，设置于该壳体内，经由该USB集线器与该被控计算机进行通讯；一第二 USB装置控制器，设置于该壳体内，经由该USB集线器与该计算机进行通讯；其中当一第一 USB装置耦接至该多计算机切换器时，该第一 USB装置控制器对该被控 计算机仿真出该第一 USB装置，当一第二 USB装置耦接至该多计算机切换器时，该第二 USB 装置控制器对该被控计算机仿真出该第二 USB装置。
2.如权利要求1所述的多计算机切换器，其特征在于，该第一USB装置控制器更将代 表该第一 USB装置的一组USB描述元传送至该被控计算机，以仿真该第一 USB装置；且该第 二 USB装置控制器更将代表该第二 USB装置的一组描述元传送至该被控计算机，以仿真该 第二 USB装置。
3.如权利要求1所述的多计算机切换器，其特征在于，该第一USB装置控制器更将代表 该第一 USB装置的VID及/或PID传送至该被控计算机，以使该被控计算机根据该VID及 /或PID选择一适合于该第一 USB装置的驱动程序。
4.如权利要求1所述的多计算机切换器，其特征在于，该第二USB装置控制器更将代 表该第二 USB装置的VID及/或PID传送至该被控计算机，以使该被控计算机可因应于该 VID及/或PID选择一适合于该第二 USB装置的驱动程序。
5.如权利要求1所述的多计算机切换器，其特征在于，该第一USB装置与该第二 USB装 置具有不同的USB装置类别。
6.如权利要求1所述的多计算机切换器，其特征在于，该第一USB装置为一 USB人机接 口装置，且其中该第二 USB装置为一 USB大量储存装置或一智能卡卡片阅读机。
7.如权利要求1所述的多计算机切换器，其特征在于，当该第二USB装置自该被控计算 机移除时，若该第一 USB装置控制器已经耦接至该被控计算机，则该第一 USB装置控制器不 需重新进行列举过程。
8.如权利要求1所述的多计算机切换器，其特征在于，当该第一USB装置自该被控计算 机移除时，若该第二 USB装置控制器已经耦接至该被控计算机，则该第二 USB装置控制器不 需重新进行列举过程。
9.一种计算机管理系统，至少包含一多计算机切换器，耦接至一中控装置；一转接器，用以将该多计算机切换器耦接至一被控计算机，该转接器更至少包含一影像转换单元，用以将该被控计算机输出的一单端影像信号转换为一差动影像信 号，该差动影像信号被传送至该多计算机切换器；一 USB集线器；一第一 USB装置控制器，经由该USB集线器与该被控计算机进行通讯；一第二 USB装置控制器，经由该USB集线器与该被控计算机进行通讯；其中当一第一 USB装置耦接至该多计算机切换器时，该第一 USB装置控制器对该被控 计算机仿真出该第一 USB装置，当一第二 USB装置耦接至该多计算机切换器时，该第二 USB 装置控制器对该被控计算机仿真出该第二 USB装置。
10. 一种在一计算机管理系统中将一组中控装置透过一多计算机切换器耦接至至少一 被控计算机的方法，该计算机管理系统包含该多计算机切换器与一转接器供该多计算机切 换器耦接至该被控计算机，该转接器包含一影像转换单元、一 USB集线器、一第一 USB装置 控制器、与一第二 USB装置控制器，该方法至少包含下列步骤(a)耦接一第一USB装置至该多计算机切换器时，且该第一 USB装置控制器对该被控计 算机仿真出该第一 USB装置；(b)耦接一第二USB装置至该多计算机切换器时，且该第二 USB装置控制器对该被控计 算机仿真出该第二 USB装置；以及(c)由影像转换单元将该被控计算机所输出的一单端影像信号转换为一差动影像信 号，并传送该差动影像信号至该多计算机切换器。
全文摘要
本发明公开了一种多计算机切换器及其转接器，具有至少一个转接器，用以将多计算机切换器耦接至一被控计算机。此转接器至少包含一影像转换单元、一USB集线器、一第一USB装置控制器、与一第二USB装置控制器。影像转换单元用以将被控计算机输出的单端影像信号转换为差动影像信号而被传送至多计算机切换器。第一USB装置控制器与第二USB装置控制器分别仿真出不同的USB装置。
文档编号G06F3/06GK102081455SQ20091025310
公开日2011年6月1日 申请日期2009年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者曹党生 申请人:宏正自动科技股份有限公司