[發明專利]一種實現KVM多路音頻的遠距離傳輸的裝置

在審

• 申請號: 202210795489.0
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115331679A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 袁艷;彭瀚;曹衛華
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G10L19/008
• 分類號: G10L19/008;G10L19/16;H04L5/16;H04L25/08;H04L12/40
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 王佩

本發明提供了一種實現KVM多路音頻的遠距離傳輸的裝置，包括：模塊A、模塊B和被控主機，模塊A包括FPGA、RJ45接口1、RJ45接口2和RJ45接口3，模塊B包括RJ45、FPGA、MCU和USB接口，被控主機與模塊B的USB接口雙向連接，模塊A和模塊B的FPGA均使用BLVDS接口進行傳輸，其傳輸介質為一對差分線，形成半雙工通信，通信信號為BLVDS電平信號，模塊B的RJ45與模塊A的RJ45接口1雙向連接，模塊A的FPGA用于音頻解碼輸出。本發明的有益效果是：本發明在主處理器使用FPGA芯片進行處理，并且直接使用其BLVDS信號進行數據的傳輸，節省成本，并且能夠達到更快的傳輸速率。

技術領域

本發明涉及數據傳輸領域，尤其涉及一種實現KVM多路音頻的遠距離傳輸的裝置。

背景技術

如今地鐵機房中有許多服務器，主要包含通信、綜合監控、售票系統、乘客系統等服務器。為了保障這些服務器穩定可靠地運行，同時保證設備安全和人身安全，在對服務器維護和監測時要盡可能地減少相關人員進入機房現場操作。針對此，KVM系統應用而生，在某些應用場景中，不僅只需要被控主機的視頻畫面，也需要播放被控主機的音頻數據。特別是在同時控制多臺被控主機時，會有多路音頻數據同時傳輸，并且隨著傳輸距離的增加，存在信號衰減、扛干擾額能力差等缺點。如何處理多路音頻數據，并在較遠的控制主機處播放，成為需要解決的問題。為了解決這些問題，本發明使用差分信號進行音頻數據的傳輸，使得音頻數據的傳輸距離和抗干擾能力大大加強，傳輸線也僅為一根普通的超五類網線，甚至是普通的雙絞線即可，并能同時對多路音頻數據進行編碼播放。

現有技術中，在多路音頻的處理上采用音視頻選路器，選擇其中某一路進行傳輸，無法滿足多路音頻同時傳輸。在遠距離傳輸上，使用傳統的RS485傳輸，在FPGA處理芯片外增加額外的RS485收發器電路，增加了設計成本，而且傳統的RS485芯片的傳輸速率受限，最高只能到達10Mbps。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種實現KVM多路音頻的遠距離傳輸的裝置，采用MCU+FPGA控制的方法，具備了多路音頻的傳輸功能，還實現了多路音頻同時傳輸的功能，并且在遠距離傳輸上，不用增加額外的485芯片，FPGA不僅能夠實現對音頻的處理，也能直接使用其自帶的總線型低壓差分(BLVDS)進行遠距離傳輸，并且傳輸介質只需要一對差分線，網線中的一對差分線或者雙絞線，速率上能達到20Mbps-50Mbps，在成本和速率上有很大的提升。主要包括：模塊A、模塊B和被控主機，模塊A包括FPGA、RJ45接口1、RJ45接口2和RJ45接口3，模塊B包括RJ45、FPGA、MCU和USB接口，被控主機與模塊B的USB接口雙向連接，模塊A和模塊B的FPGA均使用BLVDS接口進行傳輸，其傳輸介質為一對差分線，形成半雙工通信，通信信號為BLVDS電平信號，模塊B的RJ45與模塊A的RJ45接口1雙向連接，模塊A的FPGA用于音頻解碼輸出。

進一步地，所述MCU包括STM32F103C8T6芯片及其外圍電路、晶振電路、復位電路和下載電路。

進一步地，所述差分線的連接方式連接在模塊A和模塊B的FPGA的IO口上，為了防止信號干擾以及相鄰兩對差分線的互擾，將差分線的P端設置成上拉，N端設置成下拉。

進一步地，模塊B的MCU讓被控主機識別到USB聲卡設備，同時利用SPI高速接口將音頻數據傳輸給模塊B的FPGA，模塊B的FPGA利用BLVDS接口將音頻數據或音頻請求通過網線發送至模塊A。

進一步地，模塊B的數據流向具體為：模塊B的FPGA接收到音頻請求命令，通過SPI1主機發送給MCU，MCU利用USB總線和被控主機交互，被控主機將音頻數據發送給MCU，MCU然后通過SPI2主機將數據發送給模塊B的FPGA，模塊B的FPGA利用BLVDS接口將數據發送至模塊A。

進一步地，當需要進行多路音頻的同時傳輸時，模塊A可以連接多個模塊B。