0 导言
KVM是Keyboard(键盘)、Video(显现器)、Mouse(鼠标)的缩写，常特指KVM Switch(操控器)，即多台核算机的规范I/O口衔接到一台KVM Switch上，经过切换开关，同享Switch上衔接的一套键盘、显现器和鼠标，以简化资源配置和操作，完成一对多的操控，在核算机房的办理和维护中得到了很多的运用。但由于是电缆衔接，运用间隔受限，影响了这种模仿KVM 的操控规模和扩展性。
KVM over IP,一般又简写为KVMoIP,也称为数字KVM.它是从本地核算机上收集视频信号，经过模数转化成为数字信息，紧缩成IP包后，经过互联网或专用网络进行传送，长途操控台收到IP 包后，将其解包、转化，在操控台的屏幕上出现;办理人员据此操作操控台的键盘、鼠标，宣布的一系列操控指令由操控台组合成IP包，经过网络再回送到本地侧，解包后复原为键盘鼠标信号，然后让本地核算机履行相应的动作，完成了长途操控。
1 根据TI 达芬奇技能的KVMoIP 规划
KVMoIP的产品形状首要有外置式和内置式两种。
图1是外置式KVMoIP的典型组网暗示图，一方面经过线缆把各本地端的KVM 信号接到操控器，由操控器进行信号的处理和转化，最终供给网口供远端用户运用。图1中暗示的是菊链式KVMoIP切换器，关于已有的模仿同享式KVM切换器，为维护出资，也可以外接IP接入模块来进行KVMoIP的功用扩展，以节省本钱。
内置式KVMoIP 是将该功用直接集成在核算机主板上，由主板上的BMC 芯片(如ASPEED 公司的AST2050)来完成。如图2所示，基板办理操控器(Base-board Management Controller,BMC)，经过LPC 总线和PCIe总线接到Intel Xeon芯片组的桥片PCH上，BMC除了支撑智能渠道办理接口(IPMI)规范完成硬件资源的监控办理外，还供给KVMoIP的功用。
与传统的模仿式KVM比较，KVM over IP具有不受间隔约束的长处，完成了恣意时刻、恣意地址的办理拜访。别的，和一些盛行的长途操控软件PcAnywhere、Radmin 等比较，KVMoIP 有着更共同的强壮功用，如BIOS 级的存取，带外办理不受限于设备的运转状况，与被监控设备的操作体系和硬件渠道无关。因此，KVMoIP具有杰出的通用性和可扩展性，在互联网数据中心IDC、通讯网络操作中心NOC等环境范畴得到了广泛运用，可以说KVMoIP已经是当今IT架构中重要的组成部分之一，已成为核算机长途办理的必然趋势。
图1 中的KVMoIP 体系分为两个部分：接入层的KVM操控器和办理层的长途客户端。客户端经过Web方法接入操控器，充分使用IP 技能出现丰厚的操控功用，供给集中化办理战略以及安全办理，如接纳服务器软件发送的视频紧缩数据，显现解紧缩之后的视频图画;完成键盘、鼠标编码的发送并在方针设备间快速切换，确保网络传输的安全性和实时性。本文重点在单路KVM操控器的技能完成。图1中的KVM操控器大多选用Raritan公司的专用芯片KIRA100完成[3],专用性强且本钱高，本计划选用TI达芬奇技能，作为一种低本钱的通用性规划。
1.1 达芬奇技能简介
达芬奇(DaVinci)技能是TI公司推出的嵌入式多媒体运用计划，选用了高度集成的片上体系(SOC)，为ARM+DSP的双核架构。ARM核是通用处理器架构，利于使命调度，合适对外设的办理和操控;DSP核善于编解码算法，合适于数字音视频处理，两相结合，这一特征使达芬奇技能特别合适用来开发智能多媒体体系。DaVinci技能还供给了底层驱动、开发包(DVSDK)、规范库以及丰厚的运用编程接口(API)等组件作为配套解决计划，可高效的开发数字多媒体产品，加快商场运用。因此，DaVinci技能一经推出就遭到开发者的喜爱，在视频监控、多媒体网络和移动通讯等范畴得到了越来越多的运用。
1.2 体系硬件规划
根据达芬奇技能的KVMoIP 操控器的硬件框图如图3所示，分为主控模块、KVM模块、网络传输模块三个部分。
1.2.1 主控模块
主控模块选用TMS320DM365,它是TI近年推出、面向高清视频处理的DaVinci系列的一款处理器，内部集成了ARM9 内核，图画处理子体系VPSS,H.264 高清编码协处理引擎HDVICP 和MPEG-4/JPEG 协处理引擎MJCP.ARM9 担任整个体系的操控，VPSS 不只供给灵敏的视频输入接口，如BT.601/BT.656/BT.1120 数字YCbCr(8/16 b)接口，用于支撑多种类型的CCD/CMOS图画传感器，还支撑RGB/YUV 数字信号输出和PAL/NTSC制式的复合视频信号输出，用于衔接多种类型的显现设备。HDV%&&&&&%P和MJCP支撑H.264、MPEG4、JPEG和WMV9/VC1等格局编解码，可以以30 f/s的速度对高清(720P)视频进行H.264 编解码。芯片还供给丰厚的外设接口，包含USB 2.0、SDIO、SPI、UART、I2C、EMAC和Voice Codec(如G.711/G.723、MP3、WMA)等。图3 中，DM365 的外围电路扩展了程序存储器NAND FLASH、DDR2 数据存储器、USB 和EMAC 接口等。
1.2.2 KVM模块
键盘、鼠标的USB信号衔接到DM365的USB接口，VGA信号由TVP7002接入处理。
TVP7002 是TI 的一款高清视频解码芯片，能为RGB/YPbPr的模仿视频和图画输入供给A/D 转化和解码的完好解决计划。芯片内含3路10 b A/D,处理速度高达165 MHz,支撑各种重量输入视频规范，如480i/p,576i/p,720p,1 080i/p;支撑最高UXGA(1 600×1 200)分辨率的PC 图画信号输入。输出信号支撑RGB 或许YCbCr色彩空间，支撑RGB/YCbCr 4∶4∶4和YCbCr 4∶2∶2的输出形式。芯片的作业形式由DM365经过I2C总线对其内部寄存器编程完成。
VGA 输入经TVP7002 转化为16 b 4∶2∶2 的YCbCr信号后可以直接送给DM365 的视频处理前端，中心无须进行任何数据格局的转化。
1.2.3 网络传输模块
DM365 在EMAC 接口外接一片10/100M 以太网PHY芯片，经网络变压器进行信号的阻隔改换后，经过RJ45衔接到网络，完成KVM数据的以太网传输。
1.3 体系软件规划
TI达芬奇技能的软件结构分为ARM端的运用层、I/O层以及DSP端的信号处理层三个部分，如图4所示。
I/O层以嵌入式实时操作体系MontaVista Linux来支撑其对外设的驱动，如I2C、USB接口、以太网接口等;信号处理层SPL 包含实时操作体系DSP/BIOS、音视频编解码算法、Codec Engine;运用层APL 首要担任多线程的办理，并经过Codec Engine 的VISA API(Video/Im-age/Speech/Audio)调用DSP 侧的算法，经过EPSI API(Easy Peripheral Software Interface)拜访和操作Davinci的外设，用以支撑高档运用的开发。
根据该体系结构，TI及第三方供给了丰厚的体系程序接口SPI、运用程序接口API以及多媒体算法组件，它们与操作体系、中心件一同构成了一个运用体系的大部分内容。在此基础上，开发者只需在体系的用户空间上增加特定的功用和发挥自己的特征，加以封装后即可快速推出代码可移植的高可用性产品。
关于选用DM365的KVMoIP操控器来说，内嵌Java处理才能的ARM926用作Web Server,长途客户端经过Web 页面拜访操控器的Web 服务端，完成KVMoIP 功用。操控器的用户空间软件体系首要分为体系操控模块、编解码模块和网络传输模块三个部分。
1.3.1 体系操控模块
体系操控模块首要担任参数设置、体系初始化、和谐各模块的运转以及进程办理，并经过音讯行列和同享内存完成进程间的通讯。
1.3.2 编解码紧缩模块
该模块是整个KVMoIP 体系的要害。该模块的功用是调用TVP7002 驱动获取video 数据，并调用CodecEngine 对video 数据进行相应格局的编码紧缩，交给网络传输模块，经过网络送到客户端解码显现。
视频数据的带宽高，尤其是1 600×1 200分辨率的UXGA视频数据，在16 bpp@60 Hz下更是高达近2 Gb/s的信号传输带宽。关于这么高带宽的视频数据，只要经过特定的处理后才能在现在的百兆网络上实时传输到客户端并明晰显现图文信息。为了削减网络带宽占用，一方面DSP核要选用合适的紧缩算法，并进步实时性;再者，结合KVMoIP 长途操控的特性，编码紧缩模块对帧间video数据的差异进行比对，只对改变帧的video数据才调用Codec Engine进行编码紧缩，最终交给网络传输模块送到远端。
本模块帧间比对及紧缩算法的好坏直接决议了客户端视频复原的质量。
1.3.3 网络传输模块
该模块首要由TCP/IP协议栈构成。在DM365上树立HTTP的Web服务器，为了确保KVM数据在网络上传输的安全性，模块还内置了认证授权机制，以及128位AES加密算法。Web服务器对编码紧缩后的视频数据进行AES加密，经过TCP/IP,调用网口驱动程序发给客户端。
客户端运转Web 浏览器，经认证后登录KVMoIP操控器即DM365 的Web 服务端，接纳发来的加密视频报文，经解密及解码后显现受控服务器的视频图画，办理员输入、点击的键盘鼠标数据构成加密报文，发给服务端。
服务端收到客户端的键盘鼠标报文后，经解密复原为键盘鼠标数据，调用USB驱动传给受控服务器，呼应客户端的操作。
2 结语
本文规划的根据TMS320DM365的KVMoIP操控器，支撑多种视频格局，包含VGA,SVGA,XGA,SXGA等，最高分辨率可达UXGA(1 600×1 200@16 bpp,60 Hz)。视频处理与紧缩算法可以有用使用网络带宽，且实时性好，客户端操作的呼应速度快。一起，鉴权机制和数据加密可以确保KVM数据在TCP/IP网络上传输的安全性。
本文根据TMS320DM365 的KVMoIP 操控器，其性能参数及基本功用与现在
