一种基于FPGA实现八切一的切换器的制作方法

本实用新型涉及计算机管理技术领域，具体提供一种基于FPGA实现八切一的切换器。

背景技术：

随着社会经济的飞速发展，计算机的应用越来越广泛，计算机技术也得到越来越多的改进。随着计算机高新技术的发展，一个个大型计算机中心相继建立。传统计算机往往需要选配键盘、鼠标、显示器外部设备使用。大型计算机中心的计算机数量增多，外部设备数量也相应的增多。对于企业而言，购买及维护外部设备的成本将会越来越大，较多外部设备所占用的空间也越来越大。

KVM是键盘（Keyboard）、显示器（Video）和鼠标（Mouse）的缩写。KVM切换器可以将一组KVM设备连接到多台主机，从而控制多台主机或者服务器。KWM切换器的使用，能降低能源消耗，节省机架和机房空间，避免多余键盘、显示器与鼠标所造成的杂乱，从而减少大型计算机中心外部设备数量，减少外部设备占用空间及维护外部设备的成本，节约企业成本。但是现有技术中的KVM切换器在同时能控制的计算机数量方面存在一定的局限性，有待进一步改进。

技术实现要素：

为了解决以上存在的问题，本实用新型提供一种结构设计简单合理，支持八路DVI和VGA混合切换，支持八路USB和PS/2键鼠信号混合切换的基于FPGA实现八切一的切换器。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种基于FPGA实现八切一的切换器，包括FPGA模块、PS/2和USB接口检测模块、PS/2鼠标接口模块、PS/2键盘接口模块、键鼠信号输入接口模块、信号切换模块、显示信号输入接口模块、显示信号输出接口模块、通道切换按键检测模块和电平转换模块，所述PS/2和USB接口检测模块、PS/2鼠标接口模块、PS/2键盘接口模块、通道切换按键检测模块、电平转换模块、信号切换模块分别与FPGA模块相连接，键鼠信号输入接口模块与PS/2和USB接口检测模块、信号切换模块分别连接，显示信号输入接口模块、显示信号输出接口模块分别与信号切换模块相连接。

所述FPGA模块内置ARM Cortex-M3硬核和可编程逻辑门阵列。ARM Cortex-M3硬核负责PS/2和USB接口检测模块、通道切换按键检测模块、信号切换模块、PS/2鼠标接口模块初始化、PS/2键盘接口模块初始化、USB接口的初始化与FPGA模块的通信。PS/2和USB接口检测模块是在接口上电等待芯片稳定后，判断接口类型。通道切换按键检测模块和信号切换模块通过读取和控制FPGA模块发出的信号来实现。USB接口的初始化主要为USB设备枚举过程，包括获取设备的各类描述符表。PS/2鼠标接口模块初始化、PS/2键盘接口模块初始化主要通过执行相应的初始化程序完成。可编程逻辑门阵列负责PS/2主机接口的初始化和PS/2数据的处理。PS/2主机接口的初始化，通过执行相应的初始化程序完成。PS/2数据的处理，当FPGA模块检测到主机端发送的指令时，跳转到相应程序段处理该指令。

所述切换器支持8路DVI和VGA混合切换，支持8路USB和PS/2键鼠信号混合切换。利用内置的ARM Cortex-M3硬核，结合多线程微型操作系统实现8路USB通信和PS/2主机功能。利用可编程逻辑门阵列设计实现8路PS/2键盘鼠标接口，处理主机的初始化指令，并向ARM Cortex-M3硬核提供数据发送接口，配置接口和主机命令中断接口。ARM Cortex-M3硬核通过控制切换模块实现信号的切换。DVI和VGA均采用切换模块进行切换，其信号不经过FPGA模块，能减少信号的延时与失真。

作为优选，所述FPGA模块采用M2S050-1FGG484I芯片。M2S050-1FGG484I芯片外接8路内置底层协议的USB收发芯片（CH372）实现与8路USB主机通信。

作为优选，所述信号切换模块、PS/2和USB接口检测模块、通道切换按键检测模块分别通过GPIO接口与FPGA模块相连接。

PS/2和USB接口检测模块是在接口上电等待芯片稳定后，通过GPIO电平判断接口类型。通道切换按键检测模块和信号切换模块通过读取和控制GPIO实现。

与现有技术相比，本实用新型的基于FPGA实现八切一的切换器具有以下突出的有益效果：所述切换器支持八路DVI和VGA混合切换，支持八路USB和PS/2键鼠信号混合切换，便于大型计算机中心外部设备的维护，节省企业成本，具有良好的实用性。

附图说明

图1是本实用新型所述基于FPGA实现八切一的切换器的结构示意图；

图2是本实用新型所述基于FPGA实现八切一的切换器的FPGA模块的功能模块布局示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本实用新型的基于FPGA实现八切一的切换器作进一步详细说明。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

实施例

如图1所示，本实用新型的基于FPGA实现八切一的切换器主要由M2S050-1FGG484I芯片、PS/2和USB接口检测模块、PS/2鼠标接口模块、PS/2键盘接口模块、键鼠信号输入接口模块、信号切换芯片、显示信号输入接口模块、显示信号输出接口模块、通道切换按键检测模块和电平转换模块构成。

如图2所示，M2S050-1FGG484I芯片内置ARM Cortex-M3硬核和可编程逻辑门阵列。PS/2和USB接口检测模块、通道切换按键检测模块、信号切换芯片分别通过GPIO接口与M2S050-1FGG484I芯片相连接。PS/2和USB接口检测模块是在接口上电等待芯片稳定后，通过GPIO电平判断接口类型。通道切换按键检测模块和信号切换模块通过读取和控制GPIO实现。M2S050-1FGG484I芯片外接8路内置底层协议的USB收发芯片（CH372）实现与8路USB主机通信。PS/2鼠标接口模块、PS/2键盘接口模块、电平转换模块分别与M2S050-1FGG484I芯片相连接。键鼠信号输入接口模块与PS/2和USB接口检测模块、信号切换芯片分别连接。DVI和VGA均采用切换芯片进行切换，其信号不经过M2S050-1FGG484I芯片，能减少信号的延时与失真。显示信号输入接口模块、显示信号输出接口模块分别与信号切换芯片相连接。利用可编程逻辑门阵列设计实现8路PS/2键盘鼠标接口，处理主机的初始化指令，并向ARM内核提供数据发送接口，配置接口和主机命令中断接口。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。