一种通用、低成本的KVM over IP控制器的设计方案

芯片还提供丰富的外设接口，包括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信号连接到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的模拟视频和图像输入提供A/D 转换和解码的完整解决方案。芯片内含3路10 b A/D，处理速度高达165 MHz，支持各种分量输入视频标准，如480i/p，576i/p，720p，1 080i/p;支持最高UXGA（1 600×1 200）分辨率的PC 图像信号输入。输出信号支持RGB 或者YCbCr颜色空间，支持RGB/YCbCr 4∶4∶4和YCbCr 4∶2∶2的输出模式。芯片的工作模式由DM365通过I2C总线对其内部寄存器编程实现。

　　VGA 输入经TVP7002 转换为16 b 4∶2∶2 的YCbCr信号后可以直接送给DM365 的视频处理前端，中间无须进行任何数据格式的转换。

　　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隔离变换后，通过RJ45连接到网络，实现KVM数据的以太网传输。

　　1.3 系统软件设计

　　TI达芬奇技术的软件框架分为ARM端的应用层、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系统MontaVista Linux来支持其对外设的驱动，如I2C、USB接口、以太网接口等；信号处理层SPL 包括实时操作系统DSP/BIOS、音视频编解码算法、Codec Engine;应用层APL 主要负责多线程的管理，并通过Codec Engine 的VISA API（Video/Im-age/Speech/Audio）调用DSP 侧的算法，通过EPSI API（Easy Peripheral Software Interface）访问和操作Davinci的外设，用以支持高级应用的开发。

　　基于该系统框架，TI及第三方提供了丰富的系统程序接口SPI、应用程序接口API以及多媒体算法组件，它们与操作系统、中间件一起构成了一个应用系统的大部分内容。在此基础上，开发者只需在系统的用户空间上添加特定的功能和发挥自己的特色，加以封装后即可快速推出代码可移植的高可用性产品。

　　对于采用DM365的KVMoIP控制器来说，内嵌Java处理能力的ARM926用作Web Server，远程客户端通过Web 页面访问控制器的Web 服务端，实现KVMoIP 功能。控制器的用户空间软件系统主要分为系统控制模块、编解码模块和网络传输模块三个部分。

　　1.3.1 系统控制模块

　　系统控制模块主要负责参数设置、系统初始化、协调各模块的运行以及进程管理，并通过消息队列和共享内存实现进程间的通信。

　　1.3.2 编解码压缩模块

　　该模块是整个KVMoIP 系统的关键。该模块的功能是调用TVP7002 驱动获取video 数据，并调用CodecEngine 对video 数据进行相应格式的编码压缩，交给网络传输模块，通过网络送到客户端解码显示。

　　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。对于这么高带宽的视频数据，只有经过特定的处理后才能在目前的百兆网络上实时传输到客户端并清晰显示图文信息。为了减少网络带宽占用，一方面DSP核要采用适合的压缩算法，并提高实时性；再者，结合KVMoIP 远程控制的特性，编码压缩模块对帧间video数据的差异进行比对，只对变化帧的video数据才调用Codec Engine进行编码压缩，最后交给网络传输模块送到远端。

　　本模块帧间比对及压缩算法的优劣直接决定了客户端视频还原的质量。

　　1.3.3 网络传输模块

　　该模块主要由TCP/IP协议栈构成。在DM365上建立HTTP的Web服务器，为了保证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服务器对编码压缩后的视频数据进行AES加密，通过TCP/IP，调用网口驱动程序发给客户端。

　　客户端运行Web 浏览器，经认证后登录KVMoIP控制器即DM365 的Web 服务端，接收发来的加密视频报文，经解密及解码后显示受控服务器的视频图像，管理员输入、点击的键盘鼠标数据形成加密报文，发给服务端。

　　服务端收到客户端的键盘鼠标报文后，经解密还原为键盘鼠标数据，调用USB驱动传给受控服务器，响应客户端的操作。

　　2 结语

本文设计的基于TMS320DM365的KVMoIP控制器，支持多种视频格式，包括VGA，SVGA，XGA，SXGA等，最高分辨率可达UXGA（1 600×1 200@16 bpp，60 Hz）。视频处理与压缩算法能够有效利用网络带宽，且实时性好，客户端操作的响应速度快。同时，鉴权机制和数