带双视频端口的KVM信号延长器的制作方法

带双视频端口的kvm信号延长器
技术领域
1.本实用新型涉及信号延长器领域，具体涉及带双视频端口的kvm信号延长器。


背景技术：

2.现有的技术：kvm信号延长器将计算机或服务器信号（包含音频，视频，鼠标键盘信号）采集后通过光纤或者普通网线进行信号延长，从而达到远距离传输和控制目标计算机或者摄像头等信号。
3.传统技术架构的产品特点主要就是成本低廉，未对设备的可靠性，恶劣环境下使用等方面进行考量，同时采用的是通用硬件技术平台进行开发，所有的软硬件逻辑代码均采用的是芯片原厂，无法对其二次修改，而且只能同步传输一路视频信号（dvi或hdmi），由于采用的是通用技术平台，原始芯片厂家并未对硬件底层逻辑进行开放，一旦出现兼容性问题，基本属于无解状态，对使用者或用户造成的损失不可估量，简要概括国内设备优缺点如下：
4.优势：造价低廉，可以以超低售价推向市场；缺点：1：键盘鼠标等操作外设远程传输端口单一，只能传输ps/2或usb键盘其中一种信号；
5.2：视频远程传输端口单一，只能传输vga，dvi或hdmi其中一种信号；
6.3：结构单一，不具备模块化设计，不支持热拔插；
7.4：供电方式单一，只能选择交流或直流供电，无法满足高海拔环境使用；
8.5: 缺少显示信号均衡与增益功能，只能驱动短距离显示线缆；
9.6: 没有设备状态监测功能，无法对设备状态采集并汇总至大数据平台。


技术实现要素：

10.为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供带双视频端口的kvm信号延长器。
11.技术方案为：包括发送端、接收端，其特征在于，所述发送端设有与计算机dvi数字显示端口、hdmi数字显示端口、ps/2键盘端口、ps/2鼠标端口、usb端口、3.5mm音频端口互联的dvi数字视频输入端口、hdmi数字视频输入端口、第一ps/2键盘通信端口、第一ps/2鼠标通信端口、usb2.0通信端口、 3.5mm模拟音频输入端口，还设有连接光纤的一个第一sfp光纤输入端口，由fpga处理器对端口信号进行采集和编码，然后通过光模块对编码后的信号进行电信号-光信号转换，经与光模块连接的sfp光纤输入端口，通过光纤传输给接收端；
12.所述接收端设有与显示器dvi视频输入端口、hdmi视频输入端口连接的dvi数字视频输出端口、hdmi数字视频输出端口，设有与usb端口键盘连接的usb键盘端口、与usb端口鼠标连接的usb鼠标端口，设有与usb端口键盘、鼠标连接两个usb2.0端口，与计算机连接的第二ps/2键盘通信端口、第二ps/2鼠标通信端口，设有连接3.5mm音箱的3.5mm模拟音频输入端口，还设有连接光纤的第二sfp光纤输入端口，接收端经sfp光纤输入端口收到发送端编码传输的光信号后，通过光模块对信号进行光信号-电信号转换，再由fpga处理器对电信号进行解码与还原，并通过显示器、3.5mm音箱对计算机显示信号进行远程显示与声音还
原，并通过usb键盘鼠标，ps/2键盘、ps/2鼠标对计算机进行远程操控。
13.优选地，所述发送端还设有一个第一ac/dc供电输入端口（4）；接收端还设有一个第二ac/dc供电输入端口。
14.优选地，所述发送端设有一个设备状态监测端口，对视频输入信号，ps/2信号，音频信号，光纤信号，显示器信号链路的一些列状态进行实时采集和监测。
15.优选地，所述接收端的dvi数字视频输入端口、hdmi数字视频输入端口和显示器的dvi视频输入端口、hdmi视频输入端口之间单独增加了均衡器及增益电路。
16.本实用新型的有益效果是：1，kvm信号延长器发送端、接收端同时设置ps/2键盘端口、ps/2鼠标端口、usb端口，解决键盘鼠标等操作外设远程传输端口单一，只能传输ps/2或usb键盘其中一种信号的问题；
17.2，kvm信号延长器发送端、接收端具备两种显示端口dvi+hdmi，使用者可以根据不同计算机选择对应的端口使用，且这两个端口同时可以显示并输出相同视频画面；
18.3，1u机箱模块化结构设计，机柜端可以进行灵活的可快速维护，设备出现问题，可以直接将问题模块抽出，然后将新模块直接插入即可完成更换，无需对整体结构进行拆卸，节约设备维护时间，提升维护效率；
19.4，设备集成交流/直流混合供电的高海拔电源，支持交流和直流混合供电，具备超宽的动态电压输入范围,85-264vac交流（ac）输入,100-370vdc直流（dc）输入，能满足高海拔电源要求；
20.5，显示器dvi视频输入端口、hdmi视频输入端口和接收端的dvi数字视频输入端口5、hdmi数字视频输入端口6之间均单独增加了均衡器及增益功能电路，能在显示信号质量降低的情况下驱动10米以上显示信号线并消除现黑屏，拖尾，虚边等问题；
21.6，设置设备状态监测端口，能对视频输入信号，ps/2信号，音频信号，光纤信号，显示器信号链路的一些列状态进行实时采集和监测，并将这些数据实时上传至用户服务器。
附图说明
22.图1：本实用新型发送端、接收端功能实现逻辑框图。
23.图2：本实用新型发送端的1u机箱前面板示意图。
24.图3：本实用新型发送端的1u机箱后面板示意图。
25.图4：本实用新型接收端的1u机箱前面板示意图。
26.图5：本实用新型接收端的1u机箱后面板示意图。
27.图6：本实用新型ac/dc混接整流模块电源原理图。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图1至附图2，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.实施例一：带双视频端口的kvm信号延长器，包括发送端、接收端，所述发送端设有与计算机（也即远端，包括计算机或服务器）dvi数字显示端口、hdmi数字显示端口、ps/2键
盘端口、ps/2鼠标端口、usb端口、3.5mm音频端口互联的dvi数字视频输入端口5、hdmi数字视频输入端口6、ps/2键盘通信端口8、ps/2鼠标通信端口7 、usb2.0通信端口12 、3.5mm模拟音频输入端口10，还设有连接光纤的一个sfp光纤输入端口9，由fpga处理器对端口信号进行采集和编码，然后通过光模块对编码后的信号进行电信号-光信号转换，经与光模块连接的sfp光纤输入端口，通过光纤传输给接收端，发送端具备两种视频输入端口，使用者可以任意选择，发送端配置1u机箱，1u机箱采用标准1u机架式安装结构同时具备两个功能模块插槽，用户可以在1个机箱内配置两个功能模块，而无需再增加一台1u机箱，既可以节约机柜空间，亦可以节省成本，当用户仅使用一个发送端时，闲置的功能模块插槽配置一个插槽补缝板3进行遮挡，可以防止灰尘进入，发送端可以通过松开面板两侧的松不脱弹簧螺钉2进行快速拔插，无需拆装1u机箱即可完成功能模块的替换与维护工作，具体的，前面板配置如图2所示，包括kvm信号延长器发送端1u机箱挂耳1，为机架式安装提供固定、手拧松不脱弹簧螺钉2,用于将kvm延长器发送端固定在1u箱体内，同时便于维护，仅需松开两个松不脱螺钉即可完成发送端的拆卸与替换、kvm信号延长器发送端机箱模块插槽补缝板3，当kvm延长器1u机箱仅配置一个功能模块时，闲置的插槽配置一个补缝板、ac/dc供电输入端口4、dvi数字视频输入端口5、 hdmi数字视频输入端口6、ps/2鼠标通信端口7 、ps/2键盘通信端口8、sfp光纤输入端口9、3.5mm模拟音频输入端口10、设备状态监测端口11、usb2.0通信端口12；后面板如图3所示，包括指示灯13，用于查看视频，光纤，电源状态指示、发送端功能模块面板14，用于固定安装核心pcba、1u机箱15，提供上架安装结构、1u机箱上盖16、1u机箱前面板指示灯17，用于观测a插槽设备状态、1u机箱前面板指示灯18，用于观测b插槽设备状态；
30.所述接收端设有与显示器（也即近端，包括键盘、鼠标、显示器、音箱外设）dvi视频输入端口、hdmi视频输入端口连接的dvi数字视频输出端口20、hdmi数字视频输出端口21，设有与usb端口键盘连接的usb键盘端口27、与usb端口鼠标连接的usb鼠标端口28，与计算机连接的ps/2键盘通信端口23、ps/2鼠标通信端口22，设有连接3.5mm音箱的3.5mm模拟音频输出端口25，还设有连接光纤的sfp光纤输入端口24，接收端经sfp光纤输入端口收到发送端编码传输的光信号后，通过光模块对信号进行光信号-电信号转换，再由fpga处理器对电信号进行解码与还原，并通过显示器、3.5mm音箱对计算机显示信号进行远程显示与声音还原，并通过usb键盘鼠标，ps/2键盘、ps/2鼠标对计算机进行远程操控，接收端具备两种视频输出端口，可以双屏同时显示，使用者可以任意选择，发送端配置1u机箱，其为承载结构，同时为kvm信号延长器发送端提供电力供应，前面板配置如图3所示，包括ac/dc供电输入端口19、dvi数字视频输出端口20、hdmi数字视频输出端口21、ps/2鼠标通信端口22、 ps/2键盘通信端口23、sfp光纤输入端口24、3.5mm模拟音频输出端口25、固件升级维护端口26，用于kvm信号延长器固件升级与维护、usb键盘端口27、usb鼠标端口28；后面板配置如图4所示，包括后面板指示灯29，用于查看视频，光纤，电源状态指示、接收端机箱30，用于固定kvm信号延长器接收端pcba、kvm信号延长器接收端机箱上盖31、接收端机箱前面板指示灯32，用于观测设备状态。
31.实施例二：在上述实施例一的基础上，所述发送端还设有一个ac/dc供电输入端口4；接收端还设有一个ac/dc供电输入端口19，使用者可以在同一个电源输入端口上选择使用交流电或直流电。
32.实施例三：在上述实施例二的基础上，所述ac/dc供电输入端口内置ac/dc混接整流模块电源，同时支持交流和直流混合供电，具备超宽的动态电压输入范围,85-264vac交流（ac）输入,100-370vdc直流（dc）输入，集成交流/直流混合供电的高海拔电源，满足铁路或民航特殊领域对高海拔5500米低气压环境使用需求，内置低气压专用电源，固化结构设计，电气绝缘间距满足低气压恶劣条件下使用。
33.实施例四：在上述实施例二的基础上，所述发送端设有一个设备状态监测端口11，对视频输入信号，ps/2信号，音频信号，光纤信号，显示器信号链路的一些列状态进行实时采集和监测，并将这些数据实时上传至用户服务器，解决市场上一般设备，属于离散状态，且相互独立，无法做到实时监测和集中管理，设备使用过程中一旦出现问题，只能人工现场排查和检修，无法应用到大数据集中化管理的场景。
34.实施例五：在上述实施例四的基础上，所述设备状态监测端口11与计算机（或服务器）的rs-232端口连接，在此设备状态监测端口11也即为 rs-232通信接口，通过开放的硬件状态数据api直接调用监测对象数据，由设备状态监测端口以rs-232标准协议传递给服务器（管理服务器或数据中心）进行状态监测，具体为，kvm信号延长器的设备状态监测端口11对硬件内部i/o端口工作状态的电平信号状态进行编码，然后通过rs-232端口传输给服务器，服务器通过rs-232端口采集到周期性变化的电平信号后，再根据代码对应的规则对当前数据进行状态的判断，具体软件代码定义规范和释义在此不再详述，如果用户使用大数据联网进行数据采集，需要用户自行配置一台可联网的串口服务器，将kvm信号延长器的设备状态监测端口11与串口服务器连接，便可以对全国任意范围内的设备进行状态监测，一旦设备出现异常，可以立刻作出应对措施，极大的减少了由于设备故障停机带来的安全隐患以及经济损失。
35.实施例六：在上述一至五任一实施例的基础上，所述接收端的dvi数字视频输入端口5、hdmi数字视频输入端口6和显示器的dvi视频输入端口、hdmi视频输入端口之间单独增加了均衡器及增益电路（均衡器及增益电路可为maxim推出的自适应均衡器电路，具体结构原理为现有技术，在此不再详述），工业现场，由于调度指挥系统场景的结构限制，导致kvm延长器接收端与显示器之间的距离经常会超过5米;不论dvi还是hdmi均为高速差分信号，由于显示信号底层协议限制，使用对应端口的显示信号线在超过5米以上时便会降低显示差分信号的质量，显示器就会出现显示画面闪烁，抖动，虚边，拖影的一些列影响视觉观感的问题，如铁路以及民航等领域对设备稳定性要求极高的应用场合，显示器是提供软件以及各项系统功能观测的唯一显示界面，一旦显示信号质量下降导致出现黑屏或其他问题，将会带来不可预估的严重后果，而目前市场在售的一般通用设备在设计与制造时并未考虑这些因素，导致目前此类关键任务场合用户没有解决方案，只能在现有应用场景下再以极高的代价购买一套完整的硬件设备（包括机房设备）作为备份，同时还要配置一组工作人员，极大地造成了资源浪费，本次发明的设备为彻底解决这一问题，专门在发送端以及接收端内设计了信号均衡器以及增益功能，在视频信号质量降低时对信号提升增益效果，同时将增益后的信号进行均衡，并实现10米以上的视频信号高质量传输能在显示信号质量降低的情况下驱动10米以上显示信号线并消除现黑屏，拖尾，虚边等问题。
36.本实用新型具体使用时，发送端设有dvi数字视频输入端口、hdmi数字视频输入端口、ps/2键盘通信端口、ps/2鼠标通信端口、usb2.0通信端口、 3.5mm模拟音频输入端口、
sfp光纤输入端口，由fpga处理器对端口信号进行采集和编码，然后通过光模块对编码后的信号进行电信号-光信号转换，经与光模块连接的sfp光纤输入端口，通过光纤传输给接收端，还设置ac/dc供电输入端口，支持交流和直流混合供电，具备超宽的动态电压输入范围,85-264vac交流（ac）输入,100-370vdc直流（dc）输入，能满足高海拔电源要求，设置有设备状态监测端口，与计算机的rs-232端口连接，通过开放的硬件状态数据api直接调用监测对象数据，对视频输入信号，ps/2信号，音频信号，光纤信号，显示器信号链路的一些列状态进行实时采集和监测，由设备状态监测端口以rs-232标准协议传递给服务器进行状态监测；
37.所述接收端设有dvi数字视频输出端口、hdmi数字视频输出端口、usb键盘端口27、usb鼠标端口28、ps/2键盘通信端口23 、ps/2鼠标通信端口22、3.5mm模拟音频输出端口、sfp光纤输入端口，接收端经sfp光纤输入端口收到发送端编码传输的光信号后，通过光模块对信号进行光信号-电信号转换，再由fpga处理器对电信号进行解码与还原，并通过显示器、3.5mm音箱对计算机显示信号进行远程显示与声音还原，并通过usb键盘鼠标，ps/2键盘、ps/2鼠标对计算机进行远程操控，还设置ac/dc供电输入端口，支持交流和直流混合供电，具备超宽的动态电压输入范围,85-264vac交流（ac）输入,100-370vdc直流（dc）输入，能满足高海拔电源要求，接收端的dvi数字视频输入端口、hdmi数字视频输入端口和显示器的dvi视频输入端口、hdmi视频输入端口内部均单独增加了均衡器及增益电路，能在显示信号质量降低的情况下驱动10米以上显示信号线并消除现黑屏，拖尾，虚边等问题。

技术特征：
1.带双视频端口的kvm信号延长器，包括发送端、接收端，其特征在于，所述发送端设有与计算机dvi数字显示端口、hdmi数字显示端口、ps/2键盘端口、ps/2鼠标端口、usb端口、3.5mm音频端口互联的dvi数字视频输入端口（5）、hdmi数字视频输入端口（6）、第一ps/2键盘通信端口（8）、第一ps/2鼠标通信端口（7）、usb2.0通信端口（12）、 3.5mm模拟音频输入端口（10），还设有连接光纤的一个第一sfp光纤输入端口（9），由fpga处理器对端口信号进行采集和编码，然后通过光模块对编码后的信号进行电信号-光信号转换，经与光模块连接的sfp光纤输入端口，通过光纤传输给接收端；所述接收端设有与显示器dvi视频输入端口、hdmi视频输入端口连接的dvi数字视频输出端口（20）、hdmi数字视频输出端口（21），设有与usb端口键盘连接的usb键盘端口（27）、与usb端口鼠标连接的usb鼠标端口（28），与计算机连接的第二ps/2键盘通信端口（23）、第二ps/2鼠标通信端口（22），设有连接3.5mm音箱的3.5mm模拟音频输出端口（25），还设有连接光纤的第二sfp光纤输入端口（24），接收端经sfp光纤输入端口收到发送端编码传输的光信号后，通过光模块对信号进行光信号-电信号转换，再由fpga处理器对电信号进行解码与还原，并通过显示器、3.5mm音箱对计算机显示信号进行远程显示与声音还原，并通过usb键盘鼠标，ps/2键盘、ps/2鼠标对计算机进行远程操控。2.根据权利要求1所述的带双视频端口的kvm信号延长器，其特征在于，所述发送端还设有一个第一ac/dc供电输入端口（4）；接收端还设有一个第二ac/dc供电输入端口（19）。3.根据权利要求2所述的带双视频端口的kvm信号延长器，其特征在于，所述ac/dc供电输入端口内置ac/dc混接整流模块电源，同时支持交流和直流混合供电。4.根据权利要求1所述的带双视频端口的kvm信号延长器，其特征在于，所述发送端设有一个设备状态监测端口（11），对视频输入信号，ps/2信号，音频信号，光纤信号，显示器信号链路的一些状态进行实时采集和监测。5.根据权利要求4所述的带双视频端口的kvm信号延长器，其特征在于，所述设备状态监测端口（11）与计算机的rs-232端口连接，通过开放的硬件状态数据api直接调用监测对象数据，由设备状态监测端口传递给服务器进行状态监测。6.根据权利要求1至5中任一项所述的带双视频端口的kvm信号延长器，其特征在于，所述接收端的dvi数字视频输入端口（5）、hdmi数字视频输入端口（6）和显示器的dvi视频输入端口、hdmi视频输入端口之间单独增加了均衡器及增益电路。

技术总结
本实用新型带双视频端口的KVM信号延长器，发送端设有DVI数字视频输入端口、HDMI数字视频输入端口、PS/2键盘通信端口、PS/2鼠标通信端口、USB2.0通信端口、3.5mm模拟音频输入端口、SFP光纤输入端口，还设置AC/DC供电输入端口，支持交直流混合供电，设置有设备状态监测端口，对设备状态进行实时采集和监测；接收端设有DVI数字视频输出端口、HDMI数字视频输出端口、USB键盘端口27、USB鼠标端口28、PS/2键盘通信端口23、PS/2鼠标通信端口22、3.5mm模拟音频输出端口、SFP光纤输入端口，还设置AC/DC供电输入端口，支持交直流混合供电，接收端的DVI数字视频输入端口、HDMI数字视频输入端口和显示器的DVI视频输入端口、HDMI视频输入端口内部均单独增加了均衡器及增益电路。部均单独增加了均衡器及增益电路。部均单独增加了均衡器及增益电路。


技术研发人员：李茂林
受保护的技术使用者：北京杰微视讯技术有限公司
技术研发日：2021.09.07
技术公布日：2022/3/8