专利名称：多计算机切换器的主从切换电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机切换器的主从切换电路，特别是一种以一组键盘、鼠标及屏幕操控所有计算机的多计算机切换器的主从切换电路。
背景技术：
所谓的多计算机切换器，又称做KVM切换器，K指的是键盘(keyboard)，V指的是影像(video)，M指的是鼠标(mouse)，这种切换器是一种可管理多台计算机的有效工具，只要一组键盘、鼠标及屏幕，即可轻易操控所有计算机。
在早期生产计算机主机者，必须测试至少48小时，为了测试须大量的屏幕与键盘，于是一种简单型计算机切换器就产生了，可以在生产测试时省去多余的屏幕、键盘，由于其操作系统大部份为DOS环境，再加上当时的网络尚未普遍，所以并不讲究太多的功能。
目前的多计算机切换器通常应用于一或多位管理员管理多台计算机的环境，或是一位使用者必须操作两台或多台计算机的环境，包括网络操作中心、数据中心、服务器机房、软件开发、测试实验室、服务中心、部门局域网络及桌面上同时安装多台计算机。
多计算机切换器具有非常多的优点，例如利用空间及整齐地重整桌面上或机架上两台、三台或更多计算机的设备。亦可以节省服务器机房及数据中心中不常使用的键盘、屏幕及鼠标等设备成本，更可以中央控制管理多台计算机，而不需麻烦的由一台使用者工作站换到另一台使用者工作站。
因此，一种多计算机切换器，以一组鼠标、键盘及屏幕，即可操作所有的计算机，不论对于生产厂商、或是服务器管理中心而言，实为一种相当必要的设备。且若具有主从切换的架构，更可仅利用两、三台多计算机切换器即可控制数十台计算机。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明的主要目的在于提供一种多计算机切换器的主从切换电路，藉以达到控制多部计算机的目的。
因此，为达上述目的，本发明所揭示的多计算机切换器的主从切换电路，使得一台以上的计算机可由一组鼠标与键盘控制，并将目前该鼠标与该键盘所控制的计算机通过一与该多计算机切换器连接的屏幕显示，包括有一第一微处理器，经由一PS/2总线连接至一总线切换器，该总线切换器连接至一个以上的PS/2连接端口；一第二微处理器，经由一PS/2总线连接至一总线切换器，该总线切换器连接至一个以上的PS/2连接端口；一第三微处理器，经由一I2C总线连接至该第一微处理器与该第二微处理器，以及经由一PS/2总线连接至一第一连接端口与一第二连接端口，用以处理鼠标讯号与键盘讯号，并将鼠标命令与键盘命令分别经由该第一微处理器与该第二微处理器传送至目前所控制的计算机；以及一影像讯号译码电路，连接至一影像切换器，该影像切换器连接至一个以上的影像连接端口，用以将目前所控制的计算机的一影像讯号经由该影像译码电路译码后，再经由一与该影像译码电路连接的一第三连接端口连接的该屏幕显示。此外更包括有一切换显示器，通过一译码电路连接至该影像讯号译码电路，用以输出一切换讯号以切换影像输出的信道，并将该切换讯号传送至该第三微处理器，使得该第三微处理器可将该鼠标命令与键盘命令传送至相对应的计算机。
为进一步了解有关本发明的特征与实施，现配合附图作最佳实施例详细说明。
图1为应用本发明的多计算机切换器的系统架构图；图2为本发明的多计算机切换器的电路方块图；图3为本发明的多计算机切换器的第三微处理器的主流程图；图4为本发明的多计算机切换器的第三微处理器的PS/2中断流程图；图5为本发明的多计算机切换器的第三微处理器的切换中断的流程图；图6为本发明的多计算机切换器的第三微处理器的内部计时中断的流程图；图7为本发明的多计算机切换器的第一微处理器与第二微处理器的主流程图；图8为本发明的多计算机切换器的第一微处理器与第二微处理器的I2C中断流程图；图9为本发明的多计算机切换器的扩充接口接脚示意图；以及图10为本发明的多计算机切换器的主从运作流程图。
图中符号说明100多计算机切换器200计算机300键盘400鼠标500屏幕101第一总线切换器102第二总线切换器103影像切换器111第一连接端口112第二连接端口
113 第三连接端口121 第一微处理器122 第二微处理器123 第三微处理器140 影像讯号译码电路141 译码器142 多任务器143 切换显示器144 译码电路145 保护电路146 状态读入器147 扩充接口149 逻辑门151 PS/2总线152 PS/2总线153 I2C总线1～25第一接脚～第二十五接脚步骤610 接收鼠标与键盘数据步骤611 建立显示的初始化数据步骤612 I2C总线是否有数据步骤613 接收数据步骤620 PS/2中断步骤621 将数据传送到I2C总线步骤622 回到程序断点步骤630 切换中断步骤631 变换影像传输信道步骤632 回到程序断点步骤640 内部计时中断步骤641 更新电源状态表步骤642 回到程序断点步骤710 初始化总线切换器步骤711 PS/2总线是否有数据传送步骤712 接收数据步骤720 I2C中断步骤721 接收数据并传送至总线步骤722 回到程序断点步骤810 是有有排线插入步骤820 单机作业步骤830 判断本身为主或从多计算机切换器步骤840 主作业程序步骤850 从作业程序具体实施方式
首先，请参考图1，为应用本发明的系统架构图。如图1所示，本发明所揭示的多计算机切换器100，可连接至少一台以上的计算机200。计算机200并未连接有键盘、鼠标等外围设备以及屏幕等显示设备，而通过多计算机切换器100，使得键盘300、鼠标400可以操控多台计算机，并通过多计算机切换器100，将目前所操控的计算机显示于屏幕500上。
此处指的计算机200并非仅连接至一台计算机，而是代表连接至多台计算机，仅以一台计算机为代表是为了便于说明以下所指计算机，若未特别说明，同样代表为多台计算机。
请参考图2，为多计算机切换器100中的内部组成。包括有第一总线切换器101以及一第二总线切换器102，其中第一总线切换器101用以连接至计算机200的键盘连接端口，例如PS/2连接端口或AT连接端口，可以使用多个具有个连接端口的切换器串接而成，例如四对一多任务器，即可达成操控多台计算机的目的。而第二总线切换器102，用以连接至计算机200的鼠标连接端口，例如，PS/2连接端口，同样可以使用多个具有个连接端口的切换器串接而成，例如四对一多任务器。
另外尚有与周边控制设备相连接的连接端口，包括有第一连接端口111连接至一键盘，第二连接端口112连接至一鼠标。第一连接端口111并不一定要连接键盘，亦可连接鼠标，仅在于连接时，第一总线切换器所连接的连接端口必须与能与第一连接端口连接的周边能沟通讯号即可。以下说明，将以第一代表连接键盘，第二代表连接鼠标。
第一总线切换器101与一第一微处理器121通过PS2总线151相接，同样地，第二总线切换器102与一第二微处理器122通过PS2总线152相接，第一微处理器121系用接收计算机200所输出的键盘讯号，并输出至第三微处理器123；第二微处理器122用接收计算机200所输出的鼠标讯号，并输出至第三微处理器123。第三微处理器123用以处理计算机200的鼠标讯号、键盘讯号，以及键盘命令以及鼠标命令。第一微处理器121、第二微处理器122以及第三微处理器123间均以I2C总线作为讯号传递的接口，I2C总线为一种与周边输出入零组件间的沟通接口。此处运用三个微处理器主要的目的为减轻第三微处理器123的运算量，使得监控计算机200的讯号可以更完整，而不会有讯号遗失的状况发生。
第一微处理器121、第二微处理器122与第三微处理器123均采用一种优先中断控制微处理器(Priority Interrupt Controller(PIC)MicroProcessor))。
而连接至计算机200影像输出入端口的为一影像切换器103，通过影像总线(VGA Bus)连接。第一总线切换器101与第二总线切换器102皆为双向数字式的切换器，影像切换器103为单向模拟式的切换器。影像切换器103仅用以输出影像讯号至屏幕显示，因此采用单向的切换器即可。通过第三连接端口113连接到一屏幕，而将目前所操控的计算机的讯息显示出来。影像切换器103与第三连接端口113间连接有一译码器141与一解多任务器142所组成的影像讯号译码电路140，译码器141为一具有译码功能的集成电路芯片(IC)，解多任务器142为二对一的解多任务器，用以将影像切换器103所输出的影像讯号译码后显示于与第三连接端口连接113的屏幕上。
除了上述组件外，更包括有一切换显示器143，用以切换所要控制的计算机，并可以LED显示灯显示目前所切换的计算机，通过一译码电路144连接至译码器141，用以将所选择的输出信道译码以供切换显示器143显示。切换显示器143仅选择影像应输出的信道，并未对第一总线101与第二总线102作切换的操作。第三微处理器123系根据切换显示器143所输出的切换讯号，将鼠标命令与键盘命令传送至相对应的计算机。第三微处理器123与切换显示器143间更包括有一保护电路145，为一史密特(Schmitt)电路，用以防止在切换时，所产生的不稳定信号而影响第三微处理器123的运作。
另有一状态读入器146，为一平行输入串行输出(parallel in/serialout)的集成电路芯片，用以将电源的状态读入第三微处理器123中。而连接至解多任务器142与第三微处理器123的扩充接口147用以与另一组多计算机切换器以堆栈方式相接，以控制更多台的计算机。第三微处理器132更连接有一逻辑门149，逻辑门149为一具有致能脚位的逻辑门，用以检测使用者是否有在使用鼠标或键盘，亦即用以接收是否有鼠标命令或键盘命令。
以下以流程图说明第一微处理器、第二微处理器、以及第三微处理器内部运作的过程。第一微处理器与第二微处理器主要用以监控是否有数据要传递给第三微处理器，第三微处理器为多计算机切换器的核心，用以处理来自计算机200的鼠标数据与键盘数据，并将鼠标命令与键盘命令传送给计算机200。
请参考图3，为第三微处理器的主流程图。第三微处理器主要用以通过第一连接端口第二连接端口连接鼠标、键盘并处理鼠标命令与键盘命令。
当开机后，第三微处理器将检测键盘与鼠标(步骤610)，并建立初始显示的初始化数据(步骤611)，亦即自切换单元获取目前所设定的显示信道(display channel)。接着持续监控12C总线否有数据(步骤612，如果有的话，则执行I2C中断程序(步骤613)。这里指的I2C中断是指中断由I2C引擎所触发的中断。
第三微处理器为一种内建有可支持I2C总线的微处理器，当I2C总线有数据要输入至第三微处理器时，内建的I2C引擎将自动中断目前所执行的程序。当I2C总线有数据的时候，第三微处理器将接收并处理来自第一微处理器与第二微处理器的鼠标数据以及键盘数据。
请参考图4，为第三微处理器的PS/2中断流程图，第三微处理器除了执行上述的流程外，尚包括三个中断程序。当有鼠标命令或键盘命令要传送到计算机200时，第三微处理器会执行一PS/2中断程序(步骤620)，以中断目前第三微处理器所执行的程序。接着，第三微处理器将鼠标命令或键盘命令传送至I2C总线后(步骤621)，程序将回到中断起始点(步骤622)。
第三微处理器的另一个中断程序为切换中断，切换中断指的是中断由切换信道所触发的中断。当切换显示器切换显示信道时，表示目前所将变换目前所操控的计算机，此切换讯号由切换显示器所发出而触发第三微处理器。
请参考图5，为第三微处理器的切换中断的流程图，当使用者以切换单元切换所操控的计算机的时候，第三微处理器将接收一切换中断讯号，即执行切换中断程序(步骤630)，将影像传输信道切换到切换单元所设定的的影像传输信道(步骤631)的后，再重新同到程序的断点(步骤632)。此时，第三微处理器将根据切换讯号，将鼠标命令与键盘命令经由第一总线切换器与第二总线切换器传送至相对应的计算机。
最后一个中断程序为内部计时中断，内部计时中断由第三微处理器内部的定时器所触发，用以更新目前的电源状态表，使得第一总线切换器与第二总线切换器可以根据更新后的电源状态表监控计算机，而不用将每一的总线切换器中的每一个连接端口都监控，以降低整体的效能。
请参考图6，为第三微处理器的内部计时中断的流程图，当内部定时器触发内部计时中断(步骤640)时，第三微处理器将从状态读入器所输出的序列数据读入目前的电源状态，并更新第三微处理器中的电源状态表(步骤641)，并改变显示信道与切换显示器上的显示灯，最后再回到程序断点(步骤642)。
接着说明第一微处理器与第二微处理器的运作流程，第一微处理器与第二微处理器的运作方式相同，因此，以下说明将同时适用于第一微处理器与第二微处理器。
请参考图7，为第一微处理器与第二微处理器的主流程图，第一微处理器与第二微处理器用以不断的监控计算机200中是否有鼠标数据与键盘数据，当多计算机切换器开机时，内部的总线切换器会进行初始化的程序(步骤710)，以便同时监控所有已连接的至多计算机切换器的鼠标与键盘是否有数据要进行传输。初始化的后，便由第一微处理器与第二微处理器持续的进行监控，亦即不断的进行监控是PS/2否有数据要传输(步骤711)，当有数据要传输时，则将数据由PS/2总线传送至第一微处理器与第二微处理器，再送出至I2C总线(步骤712)，由第三微处理器接收。最后程序再回到步骤711。
第一微处理器与第二微处理器中有一中断程序，为I2C中断，指的是当第三微处理器有鼠标命令与键盘命令要传送至计算机200时，I2C的引擎会进行一内部中断(internal interrupt)程序(步骤)，亦即这个中断程序在第三微处理器要传送命令时会进行，使得第一微处理器与第二微处理器可以接收鼠标命令与键盘命令，并传送至PS/2总线以对计算机300进行控制。
请参考图8，为第一微处理器与第二微处理器的I2C中断流程图。当第三微处理器要传送命令时第一微处理器与第二微处理器内部会执行I2C中断(步骤720)，第一微处理器与第二微处理器会自I2C总线接收鼠标命令或键盘命令(步骤721)，并将命令经由总线切换器传送至PS/2总线再进入计算机中。传送完毕后，第一微处理器内部的监控程序将回到断点(步骤步骤722)，再继续进行监控计算机的是否数据传输。
请参考图9，为将扩充接口147的接脚示意图。如图9所示，共有将每一接脚的功用说明如下第一接脚1检测是否有排线连接，有排线连接表示有另一多计算机切换器连接，成为主从切换架构。若第一接脚电位为低电位(LOW)，表示有另一台多计算机切换器连接。
第二接脚2，提供VGA信号中的RED，利用第二接脚提供VGA信号给第二多计算机切换器。此处所指的第二多计算机切换器为另一连接的多计算机切换器，亦即为从(SLAVE)。
第四接脚4，提供VGA信号中的GREEN，利用第四接脚提供VGA信号给第二多计算机切换器。
第五接脚5，提供VGA信号中的水平同步信号(H_SYNC)，利用第四接脚提供VGA信号给第二多计算机切换器。
第七接脚7，系用以输入I2C总线中的时脉。
第九接脚9，用以接收第二多计算机切换器中的VGA信号中的水平同步信号。
第十接脚10，用以接收第二多计算机切换器中的VGA的GREEN信号。
第十二接脚12，用以接收第二多计算机切换器中的VGA的RED信号。
第十三接脚13，当有排线插入时，第十三接脚的电位将送到第二多计算机切换器中的扩充接口中的第一接脚。
第十五接脚15，提供VGA信号中的BLES，利用第四接脚提供VGA信号给第二多计算机切换器。
第十七接脚17，提供VGA信号中的垂直同步信号(V_SYNC)，利用第十七接脚提供VGA信号给第二多计算机切换器。
第十八接脚18，当有多台多计算机切换器连接时，以此接脚来判断本身为主(MASTER)或从(SLAVE)。当第十八接脚为高电位时，代表为主多计算机切换器。
第十九接脚19，I2C总线中的数据接脚。
第二十接脚20，I2C总线中的数据接脚。
第二十一接脚21，为保留接脚。
第二十二接脚22，用以接收第二多计算机切换器中的VGA信号中的垂直同步信号。
第二十三接脚23，用以接收第二多计算机切换器中的VGA信号中的BLUE信号。
第三接脚3、第六接脚6、第八接脚8、第十一接脚11、第十四接脚14、第十六接脚16、第二十三接脚23、第二十五接脚25，系用以当有多台多计算机切换器连接时，提供电位参考的接脚。
接着，请参考『图10』，为主从连接时的流程图。当多计算机连接器开机时，第三微处理器123会去检测是否有排线插上(步骤810)，若没有另一台多计算机切换器的连接，亦即没有排线插上的时候，仅有一台多计算机切换器，为单机作业(步骤820)。若有，则判断本身为主多计算机切换器或从多计算机切换器(步骤830)。判断主或从系判断第十八接脚是否为高电位，若为高电位，则本身为主多计算机切换器，若否，为从多计算机切换器。当为主多计算机切换器时，则进行主作业程序(步骤840)。若为从多计算机切换器时，则进行从作业程序(步骤850)。
当为从多计算机切换器时，第三微处理器123会通过I2C总线接收主多计算机切换器的控制信号，并传送数据给主多计算机切换器。且由扩充接口107的第二接脚、第四接脚、第五接脚、第十五接脚以及第十七接脚，将VGA信号传送给主多计算机切换器。
当为主多计算机切换器时，第三微处理器123经由I2C会传送控制信号给从多计算机切换器，并接收从多计算机切换器的ㄌ要。且经由扩充接面107中的第九接脚、第十接脚、第十二接脚、第二十二接脚、第二十四接脚接收从多计算机切换器中的VGA信号，以便显示于显示器中。
本发明所揭示的多计算机切换器，采电子式设计，非一般市场所建传统机械式产品，因此在切换过程中不会计算机当机或键盘/鼠标无法工作的状况，同时安装容易，随插即用，不须加装任何适配卡或安装任何程序。在计算机开机状态中，临时安装亦不会造成计算机当机，非常适用于计算机机房，无须将服务器主机关机，照样可以放心安心操作。
此外，更具有下列优点架构上容易扩充具模块化，韧体容易开发通过I2C总线，可以达成切换器的堆栈以操控更多的计算机更换微处理器以及总线的型态(Bus Type)即可轻易使堆栈数增加。
连接的计算机可随时开关机，不影响其它计算机的操作。
可随计算机任意时间开机自动连接其键盘、鼠标功能。
具计算机开关机发光二极管(LED)显示及选择开关，方便变换操作的计算机。
虽然本发明以前述的较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书和权利要求的范围所界定者为准。
权利要求1.一种多计算机切换器的主从切换电路，使得一台以上的计算机可由一组鼠标与键盘控制，并将目前该鼠标与该键盘所控制的计算机通过一与该多计算机切换器连接的屏幕显示，该多计算机切换器包括有一第一微处理器，经由一PS/2总线连接至一总线切换器，该总线切换器连接至一个以上的PS/2连接端口；一第二微处理器，经由一PS/2总线连接至一总线切换器，该总线切换器连接至一个以上的PS/2连接端口；一第三微处理器，经由一I2C总线连接至该第一微处理器与该第二微处理器，以及经由一PS/2总线连接至一第一连接端口与一第二连接端口，用以处理鼠标讯号与键盘讯号，并将鼠标命令与键盘命令分别经由该第一微处理器与该第二微处理器传送至目前所控制的计算机；以及一影像讯号译码电路，连接至一影像切换器，该影像切换器连接至一个以上的影像连接端口，用以将目前所控制的计算机的一影像讯号经由该影像译码电路译码后，再经由一与该影像译码电路连接的一第三连接端口连接的该屏幕显示；其特征在于更包括有一扩充接口，连接至该解多任务器与该第三微处理器，用以将该多计算机切换器与另一多计算机切换器堆栈连接。
2.如权利要求1所述的多计算机切换器的主从切换电路，其特征在于，该扩充接口为一25接脚的连接器，分别为第一接脚至第二十五接脚。
3.如权利要求2所述的多计算机切换器的主从切换电路，其特征在于，该第一接脚用以检测是否有一排线连接。
4.如权利要求2所述的多计算机切换器的主从切换电路，其特征在于，该第二接脚、该第四接脚、该第五接脚、该第十五接脚、该第十七接脚用以传送VGA信号。
5.如权利要求2所述的多计算机切换器的主从切换电路，其特征在于，该第七接脚，用以输入一I2C总线中的时脉。
6.如权利要求2所述的多计算机切换器的主从切换电路，其特征在于，该第九接脚、该第十接脚、该第十二接脚、该第二十二接脚、该第二十三接脚用以接收VGA信号。
7.如权利要求2所述的多计算机切换器的主从切换电路，其特征在于，该第十三接脚用以当有排线插入时，传送该第十三接脚的电位至另一扩充接口中的第一接脚。
8.如权利要求2所述的多计算机切换器的主从切换电路，其特征在于，该第十八接脚用以判断本身为主(MASTER)或从(SLAVE)。
9.如权利要求2所述的多计算机切换器的主从切换电路，其特征在于，该第十九接脚及该第二十接脚为I2C总线中的数据接脚。
10.如权利要求2所述的多计算机切换器的主从切换电路，其特征在于，该第二十一接脚，为保留接脚。
11.如权利要求2所述的多计算机切换器的主从切换电路，其特征在于，该第三接脚、该第六接脚、该第八接脚、该第十一接脚、该第十四接脚、该第十六接脚、该第二十三接脚、该第二十五接脚用以提供电位参考的接脚。
专利摘要一种多计算机切换器的主从切换电路，使得一台以上的计算机可由一组鼠标与键盘控制，并将目前该鼠标与该键盘所控制的计算机通过一与该多计算机切换器连接的屏幕显示，包括有一第一微处理器以及一第二微处理器，用以将鼠标数据与键盘数据传递至一第三微处理器，并由第三微处理器将鼠标命令与键盘命令分别经由该第一微处理器与该第二微处理器传送至目前所控制的计算机；以及一影像讯号译码电路，用以将目前所控制的计算机的一影像讯号经由该影像译码电路译码后于一屏幕显示。此外更包括有一切换显示器，用以输出一切换讯号以切换影像输出的信道，并将该切换讯号传送至该第三微处理器，使得该第三微处理器可将该鼠标命令与键盘命令传送至相对应的计算机。其特征在于更包括有一扩充接口，连接至该解多任务器与该第三微处理器，用以将该多计算机切换器与另一多计算机切换器堆栈连接。
文档编号G06F3/02GK2622757SQ0320138
公开日2004年6月30日 申请日期2003年1月21日 优先权日2003年1月21日
发明者李俊良, 魏志成 申请人:英业达股份有限公司