一种KVM切换器的AUX自动应答装置及方法与流程

本发明涉及计算机控制技术领域，尤其是涉及一种kvm切换器的aux自动应答装置及方法。

背景技术：

kvm是keyboardvideomouse的缩写。kvm切换器是计算机主机管理中的常用设备，它能够实现用一套键盘、鼠标和显示器来控制多台设备。简单地说，就是用一组键盘、鼠标和显示器控制2台、4台、8台甚至更多的计算机主机，管理员可以在这些计算机主机中自由切换，提高工作效率。

displayport型kvm切换器就是视频接口为displayport形式的kvm切换器，通常用于连接显卡接口为displayport的主机。与之类似的还有dvi型kvm切换器，hdmi型kvm切换器等。

由于kvm切换器只有一个显示器接口，所以同一时刻只能有一台主机与显示器连接。如果几台主机同时启动，就必然出现一些主机没有显示器与之相连的情况。在这种情况下，部分种类的主机就无法正常完成显卡的初始化，即使以后把显示器切换到该主机上也无法正常工作。这种问题的出现是由displayport接口的特性决定的，在displayport接口中，除了传输音视频的高速主链路外，还配有一个用于信息交互的aux低速链路。主机可通过该aux低速链路读取显示器中的dpcd信息和edid信息，并根据这些信息对链路参数进行配置。如果启动时主机通过aux没有读到有用的信息，将导致主机显卡无法正常完成初始化。

目前的displayport型kvm切换器为解决上述问题，一般是将显示器切换到一台主机上，然后启动该主机，待这台主机启动完成后，再将显示器切换到下一台主机并启动主机，依次操作直到所有主机都启动完成。

但是，上述中的现有技术方案存在以下缺陷：依次将显示器切换到各个主机上并启动对应主机，直到所有主机都启动完成的操作较为复杂，这样复杂的操作给displayport型kvm切换器的使用带来了极大的不便。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种kvm切换器的aux自动应答装置及方法，其具有能够有效提高displayport型kvm切换器的易用性的效果。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种kvm切换器的aux自动应答装置，包括显示器和若干台主机，还包括：

控制板，其用于对kvm切换器的通道进行切换，并控制显示器与切换到的通道上的主机相连；

fpga模块，其用于虚拟出多个显示器aux代理，其还用于当主机未与显示器连接时，自动分配一个虚拟的显示器aux代理与该主机相连；

其中，所述显示器aux代理用于与对应主机的显卡进行通信并使该主机的显卡正确完成初始化过程。

通过采用上述技术方案，将kvm切换器中所有低速信号接入fpga模块中，由fpga模块虚拟出多个显示器aux代理，当主机没有与显示器连接时，fpga模块会自动分配一个虚拟的显示器aux代理与之连接，该虚拟显示器aux代理负责与主机显卡进行通信，接受主机的读写操作，并回复主机的查询，从而帮助主机显卡正确完成初始化过程。整个过程由fpga自动完成，不需要人工干预，极大地提高了displayport型kvm切换器的易用性。

本发明进一步设置为：所述fpga模块包括：

多个aux代理模块，所述显示器aux代理由对应的aux代理模块虚拟形成；

多个切换开关模块，所述切换开关模块与aux代理模块对应相连，用于控制所述aux代理模块与对应主机之间的连接状态；

aux读取器，其用于将所述显示器中的dpcd信息和edid信息读出并写入到所有的aux代理模块中。

通过采用上述技术方案，设备上电时，aux读取器通过aux总线将显示器中的dpcd和edid信息读入fpga，并且将它们写入到所有aux代理模块中。写入完成后，aux读取器根据控制板的选择控制切换开关模块的运作，被选中主机的aux总线直接与显示器的aux相连，其余未被选中的主机，其aux总线与相应的aux代理模块相连。所有的主机都可以正常aux通信，从而完成显卡的初始化，有效提升了kvm切换器的易用性。

本发明进一步设置为：所述aux读取器包括信息读取/开关控制模块，所述显示器中的dpcd信息和edid信息由信息读取/开关控制模块读出并写入到所有的aux代理模块中；所述信息读取/开关控制模块还用于根据控制板对kvm切换器的通道的选择控制切换开关模块的运作。

本发明进一步设置为：所述aux读取器还包括hpd控制模块；所述hpd控制模块用于当aux自动应答装置上电时，将所有主机的hpd信号置低；所述hpd控制模块还用于当信息读取/开关控制模块将显示器中的dpcd信息和edid信息写入到所有的aux代理模块中后，将所有主机的hpd信号置高。

通过采用上述技术方案，hpd信号是热插拔指示信号，对于显示器来说hpd信号是输出，用于通知主机有显示器插入，对于主机来说hpd信号是输入，当hpd为高时，主机知道有显示器连接。hpd控制模块与信息读取/开关控制模块配合工作，设备上电时，hpd控制模块将所有主机的hpd信号置低，待aux代理模块的dpcd信息和edid信息写入完成后，hpd控制模块将所有主机的hpd信号置高，通知主机可以进行aux通信。此时，被选中的主机aux与显示器直接通信，其余未被选中的主机aux与aux代理模块通信。当hpd控制模块将所有主机的hpd信号都置高后，所有的主机都可以正常进行aux通信，不必将显示器切换到主机上即可完成显卡的初始化，有效提高了工作效率。

本发明进一步设置为：所述控制板上设置有切换按键，所述切换按键用于向信息读取/开关控制模块传输切换kvm切换器的通道的切换信号。

通过采用上述技术方案，切换开关模块由切换信号s0s1控制，当s0s1选中某一个端口时，该端口的主机与显示器直接相连，没有选中的主机与相应的aux代理模块相连，具有方便切换主机的效果。

本发明进一步设置为：所述切换按键传输的切换信号为二进制数字信号。

通过采用上述技术方案，二进制数字信号具有抗干扰能力强、便于存储、处理和交换等优点，以4台主机为例，s0s1可以00、01、10或11。当s0s1=00时，选择切换到第1台主机；当s0s1=01时，选择切换到第2台主机；当s0s1=10时，选择切换到第3台主机；当s0s1=11时，选择切换到第4台主机。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种kvm切换器的aux自动应答方法，包括以下步骤：

步骤s1，在kvm切换器的基础上增加一个基于fpga的自动应答装置；

步骤s2，在fpga内部搭建一个aux读取模块、多个aux代理和多个切换开关，并使fpga连接一个切换按键模块；

步骤s3，当自动应答装置上电时，aux读取模块通过aux总线将显示器中的dpcd信息和edid信息读出并写入到所有的aux代理中；

步骤s4，aux读取模块根据切换按键模块传输的切换信号控制各个切换开关运作，使被选中主机的aux总线与显示器的aux总线相连，使未被选中主机的aux总线与相应的aux代理相连并进行通信。

通过采用上述技术方案，只需要在现有displayport型kvm切换器的基础上增加一个基于fpga的aux自动应答装置，在主机启动时fpga中的aux代理自动与主机完成交互，响应主机的读写操作，帮助主机顺利完成显卡初始化，解决了主机在没有显示器情况下不能正常启动的问题，具有能够有效提高displayport型kvm切换器的易用性的效果。

本发明进一步设置为：所述步骤s3包括以下子步骤：

步骤s31，当自动应答装置上电时，aux读取模块将所有主机的hpd信号置低；

步骤s32，aux读取模块通过aux总线将显示器中的dpcd信息和edid信息读出并写入到所有的aux代理中；

步骤s33，aux读取模块将所有主机的hpd信号置高，通知相应的主机可以进行aux通信。

本发明进一步设置为：所述步骤s4中切换按键模块传输的切换信号为二进制数字信号。

通过采用上述技术方案，自动应答装置在启动时，aux读取模块首先将显示器中的dpcd信息和edid信息读出来，并将这些信息写入到所有aux代理中，然后aux读取模块进入离线状态。主机启动时，没有与显示器连接的主机会与aux代理进行通信，从aux代理中获取显示器的dpcd和edid信息，不需要将显示器切换到主机上即可正常完成显卡的初始化，有效提高了工作效率。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.通过fpga模块和控制板的设置，具有能够有效提高displayport型kvm切换器的易用性的效果；

2.通过切换开关、hpd控制模块和信息读取/开关控制模块的设置，具有能够保证所有主机均可正常完成显卡的初始化、有效了提高工作效率的作用。

附图说明

图1是本发明实施例一示出的kvm切换器的aux自动应答装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例二示出的kvm切换器的aux自动应答方法的流程图；

图3是本发明实施例二中步骤s3的流程图；

图4是本发明实施例二中用于体现fpga工作过程的流程图。

图中，10、控制板；11、切换按键；20、fpga模块；21、aux代理模块；22、切换开关模块；23、aux读取器；24、信息读取/开关控制模块；25、hpd控制模块；30、显示器；40、主机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一

参照图1，为本发明公开的一种kvm切换器的aux自动应答装置，kvm切换器连接有一台显示器30和若干台主机40，aux自动应答装置包括控制板10和fpga模块20。控制板10用于对kvm切换器的通道进行切换，并控制显示器30与切换到的通道上的主机40相连。fpga模块20用于虚拟出多个显示器aux代理，以及用于当主机40未与显示器30连接时，自动分配一个虚拟的显示器aux代理与该主机40相连。应当注意的是，本申请的技术方案也适用于使用除fpga以外的其它可编程器件（如pld，cpld，单片机，微处理器等）来实现的情况。

参照图1，在本实施例中，主机40设置有4台，即虚拟的显示器aux代理也具有4个。当第一台主机40与显示器30相连时，其余3台主机40与相应的显示器aux代理相连。显示器aux代理负责与对应主机40的显卡进行通信，接受该主机40的读写操作，并回复该主机40的查询，从而帮助该主机40顺利完成显卡的初始化。需要说明的是，aux自动应答装置可与kvm切换器中的其它部分做在同一个电路板上，也可以作为一个独立的电路板模块。

虽然本申请中以4台主机40为例对本申请的应用场景进行介绍，但是本领域技术人员可以理解，本申请的技术方案适用于各种不同的场景，如2台主机40、8台主机40等，本申请对此不作具体限定。

参照图1，fpga模块20包括aux读取器23、4个aux代理模块21和4个切换开关模块22，4个显示器aux代理分别由对应的aux代理模块21虚拟形成。切换开关模块22与aux代理模块21一一对应相连，用于控制aux代理模块21与对应主机40之间的连接状态。其中，当某一主机40通过切换开关模块22直接与显示器30相连时，其余3台主机40与相应的aux代理模块21相连。aux读取器23用于将显示器30中的dpcd信息和edid信息读出，并将这些信息写入到所有的aux代理模块21中（即写入到对应的显示器aux代理中）。当主机40与对应的显示器aux代理相连时，该主机40从当前的显示器aux代理中获取显示器30的dpcd信息和edid信息，从而正常完成主机40显卡的初始化。

需要说明的是，在本申请中，以aux读取器23为例来具体介绍本申请的技术方案，但是本领域技术人员可以理解，本申请的技术方案还适用于不包括aux读取器23，直接将显示器30的dpcd信息和edid信息写入显示器aux代理的情况。

参照图1，aux读取器23包括信息读取/开关控制模块24和hpd控制模块25，hpd控制模块25与信息读取/开关控制模块24相连。显示器30中的dpcd信息和edid信息由信息读取/开关控制模块24读出并写入到所有的aux代理模块21中，信息读取/开关控制模块24还用于根据控制板10对kvm切换器的通道的选择控制切换开关模块22的运作。hpd控制模块25还与4个主机40相连，当aux自动应答装置上电时，hpd控制模块25将所有主机40的hpd信号置低；当信息读取/开关控制模块24将显示器30中的dpcd信息和edid信息写入到所有的aux代理模块21中后，hpd控制模块25将所有主机40的hpd信号置高。需要说明的是，hpd信号是热插拔指示信号，对于显示器30来说，hpd信号是输出，用于通知主机40有显示器30插入，对于主机40来说，hpd信号是输入，当hpd信号为高时，主机40知道有显示器30接入。

参照图1，控制板10上设置有切换按键11，切换按键11用于向信息读取/开关控制模块24传输切换kvm切换器的通道的切换信号，通过该切换信号，fpga模块20可以知道用户想要把键盘、鼠标和显示器30与哪一个通道上的主机40相连。优选的，为了简化复杂度，也可以让fpga模块20直接接收切换按键11发出的切换信号。需要说明的是，在本实施例中，切换按键11传输的切换信号为二进制数字信号s0s1，当s0s1=00时，选择切换到第1台主机40；当s0s1=01时，选择切换到第2台主机40；当s0s1=10时，选择切换到第3台主机40；当s0s1=11时，选择切换到第4台主机40。当主机40的数量大于4台时，切换按键11传输的切换信号可以为大于两位的多位二进制数字信号。

上述实施例的实施原理为：

当aux自动应答装置上电时，信息读取/开关控制模块24通过aux总线将显示器30中的dpcd信息和edid信息读入fpga模块20，并且将它们写入到4个aux代理模块21中。写入完成后，信息读取/开关控制模块24根据切换按键11的选择控制切换开关模块22的运作。当被选中主机40的aux总线直接与显示器30的aux总线相连时，其余3台未被选中的主机40的aux总线与相应的aux代理模块21相连。

其中，hpd控制模块25与信息读取/开关控制模块24配合工作，当aux自动应答装置上电时，hpd控制模块25将所有主机40的hpd信号置低，待aux代理模块21的aux写入完成后，hpd控制模块25将所有主机40的hpd信号置高，通知主机40可以进行aux通信。此时，被切换按键11选中的主机40与显示器30直接通信，其余3台未被选中的主机40与相应的aux代理模块21通信。通过本申请的技术方案，所有的主机40都可以正常aux通信，完成显卡的初始化，解决了主机40在没有显示器30情况下不能正常启动的问题。

实施例二

参照图2，为本发明公开的一种kvm切换器的aux自动应答方法，包括以下步骤：

步骤s1，在kvm切换器的基础上增加一个基于fpga的自动应答装置；

应当注意的是，自动应答装置也适用于使用除fpga以外的其它可编程器件（如pld，cpld，单片机，微处理器等）来实现的情况。

步骤s2，在fpga内部搭建一个aux读取模块、多个aux代理和多个切换开关，并使fpga连接一个切换按键模块；

其中，切换开关与aux代理一一对应连接，用于控制对应的主机与对应的aux代理相连或与显示器直接相连；

步骤s3，当自动应答装置上电时，aux读取模块通过aux总线将显示器中的dpcd信息和edid信息读出并写入到所有的aux代理中；

具体的，当主机与对应的aux代理相连时，该主机从当前的aux代理中获取显示器的dpcd信息和edid信息，从而正常完成该主机显卡的初始化；

步骤s4，aux读取模块根据切换按键模块传输的切换信号控制各个切换开关运作，使被选中主机的aux总线与显示器的aux总线相连，使未被选中主机的aux总线与相应的aux代理相连并进行通信。

需要说明的是，切换按键模块用于向fpga传输切换kvm切换器的通道的切换信号，通过该切换信号，fpga可以知道用户想要把键盘、鼠标和显示器与哪一个通道上的主机相连。在本实施例中，以4台主机为例，切换按键模块传输的切换信号为二进制数字信号s0s1，当s0s1=00时，选择切换到第1台主机；当s0s1=01时，选择切换到第2台主机；当s0s1=10时，选择切换到第3台主机；当s0s1=11时，选择切换到第4台主机；当主机数量大于4台时，切换按键模块传输的切换信号可以为大于两位的多位二进制数字信号。

参照图3，步骤s3包括以下子步骤：

步骤s31，当自动应答装置上电时，aux读取模块将所有主机的hpd信号置低；

步骤s32，aux读取模块通过aux总线将显示器中的dpcd信息和edid信息读出并写入到所有的aux代理中；

步骤s33，aux读取模块将所有主机的hpd信号置高，通知相应的主机可以进行aux通信。

需要说明的是，aux读取模块与所有的主机相连，hpd信号是热插拔指示信号，对于显示器来说，hpd信号是输出，用于通知主机有显示器插入；对于主机来说，hpd信号是输入，当hpd信号为高时，主机知道有显示器接入。

参照图4，其示出了基于fpga的自动应答装置上电后的工作流程。fpga初始化后，fpga会读取显示器的edid信息和dpcd信息，期间，fpga会判断显示器的edid信息和dpcd信息是否读取完成。以4台显示器为例，若fpga读取显示器中的dpcd信息和edid信息已完成，则将这些信息写入到aux代理1、aux代理2、aux代理3和aux代理4中；若未读取完成，fpga则继续读取显示器中的edid信息和dpcd信息。进一步的，以aux代理1为例，若判断aux代理1的dpcd信息和edid信息已写入完成，则判断切换按键模块选择的是否为当前口；若判断aux代理1的dpcd信息和edid信息未写入完成，则继续向aux代理1写入dpcd信息和edid信息。aux代理1的dpcd信息和edid信息写入完成后，若切换按键模块选择的是当前口，则控制对应的切换开关运作，使当前主机与显示器相连（即aux1连aux0）；若切换按键模块选择的不是当前口，则控制对应的切换开关运作，使当前主机与aux代理1相连（即aux1连aux代理1）。

上述实施例的实施原理为：

方法中的自动应答装置由fpga主要由aux代理、aux读取模块、切换开关几部分组成。当自动应答装置上电时，aux读取模块通过aux总线将显示器中的dpcd信息和edid信息读入fpga，并且将它们写入到所有的aux代理中。写入完成后，aux读取模块根据切换按键模块的选择控制切换开关的运作。当被选中主机的aux总线直接与显示器的aux总线相连时，其余未被选中的主机的aux总线与相应的aux代理相连。

当自动应答装置上电时，aux读取模块将所有主机的hpd信号置低，待aux代理的aux写入完成后，aux读取模块将所有主机的hpd信号置高，通知主机可以进行aux通信。此时，被切换按键模块选中的主机与显示器直接通信，其余未被选中的主机与相应的aux代理通信连接。通过本申请的技术方案，所有的主机都可以正常aux通信，从而完成其显卡的初始化，解决了主机在没有显示器情况下不能正常启动的问题。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。