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申请/专利权人：矩阵时光数字科技有限公司

摘要：本发明公开了一种基于FPGA实现高集成度的KVM切换系统及方法，该系统包括切换控制模块、指令接收模块、图像帧缓存模块、显示编码模块、USB切换模块、开关机切换模块和解码模块；其中，切换控制模块、指令接收模块、图像帧缓存模块、显示编码模块均集成在FPGA芯片内部，集成度高，节约空间及成本，同时运行速度快；显示编码模块按照输出时序运行，从图像帧缓存模块中进行不间断读取缓存的帧图像数据转换为HDMI图像数据，并将HDMI图像数据输出至显示设备，保证了无缝切换及无黑屏现象发生；本发明还能实现USB外设的切换和开关机的切换，操作使用更加简便。

主权项：1.一种基于FPGA实现高集成度的KVM切换系统，其特征在于：该系统包括切换控制模块、指令接收模块、图像帧缓存模块、显示编码模块、USB切换模块、开关机切换模块和解码模块；切换控制模块分别与指令接收模块、图像帧缓存模块、USB切换模块、开关机切换模块和解码模块相连接，图像帧缓存模块与显示编码模块相连接；所述切换控制模块、指令接收模块、图像帧缓存模块、显示编码模块均集成在FPGA芯片内部；所述指令接收模块，用于接收上位机的控制指令，并将控制指令发送给切换控制模块；所述切换控制模块，用于接收来自指令接收模块的控制指令，并根据控制指令执行开关机的切换、图像的切换和USB外设的切换中一种或多种切换；所述解码模块，用于实时将HDMI图像数据转换为待显示的帧图像数据；解码模块设有多个，每个解码模块将对应的HDMI图像数据转换为待显示的帧图像数据，等待图像的切换；所述图像帧缓存模块，用于将待显示的帧图像数据进行缓存处理，并发送给显示编码模块；所述显示编码模块，用于将接收来自图像帧缓存模块的待显示帧图像数据转换为待显示的HDMI图像数据，并输出至显示设备；所述USB切换模块，用于根据指令执行USB外设的切换；所述开关机切换模块，用于根据指令执行开关机的切换；所述图像帧缓存模块包括DDR缓存单元、DDR控制单元、写入FIFO单元、读取FIFO单元及读写状态单元；所述读写状态单元根据解码模块产生的帧图像输入时序对写入FIFO单元进行写入控制，将帧图像数据写入至写入FIFO单元进行缓存；当写入FIFO单元中的帧图像数据值到达预设的值时，读写状态单元将控制DDR控制单元从写入FIFO单元中读取帧图像数据，并将该数据写入至DDR缓存单元缓存；同时，读写状态单元会控制DDR控制单元从DDR缓存单元中读取缓存的帧图像数据写入到读取FIFO单元中，然后读写状态单元根据帧图像输出时序读取读取FIFO单元中帧图像数据输出到显示编码模块；所述DDR缓存单元设置有第一至第三bank逻辑空间，每个bank逻辑空间均缓存一帧的待显示的帧图像数据；所述DDR缓存单元的第一至第三bank逻辑空间写入与读取帧图像数据的顺序为第一bank逻辑空间到第三bank逻辑空间循环往复进行，其具体工作流程为：（1）写入的帧图像数据写入至第一bank逻辑空间时，读取缓存的帧图像数据从第三bank逻辑空间读取；（2）写入的帧图像数据写入至第二bank逻辑空间时，读取缓存的帧图像数据从第一bank逻辑空间读取；（3）写入的帧图像数据写入至第三bank逻辑空间时，读取缓存的帧图像数据从第二bank逻辑空间读取；通过以上流程不断循环，DDR缓存单元在写入帧图像数据的同时也在读取已写入好的帧图像数据，读取的位置为当前写入帧图像数据的前一个bank逻辑空间，保证了帧图像数据的写入与读出互不干扰；当写入的帧图像数据写入至bank逻辑空间时，切换控制模块执行图像切换，其具体操作如下：执行图像切换后，当前写入的bank逻辑空间中部分帧图像数据为切换前的帧图像数据，部分帧图像数据为切换后的帧图像数据，此时读取缓存的帧图像数据为上一bank逻辑空间中的切换前的帧图像数据；接着，下一bank逻辑空间写入切换后的帧图像数据，此时读取的bank逻辑空间中，由于部分帧图像数据为切换前的帧图像数据，部分帧图像数据为切换后的帧图像数据，则该bank逻辑空间中的一帧图像数据读取失败，但一帧图像数据的显示时长为毫秒级，人眼无法察觉，从而实现无缝切换；之后的bank逻辑空间写入与读取帧图像数据的工作流程与DDR缓存单元的第一bank逻辑空间到第三bank逻辑空间循环往复进行的工作流程相同。

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