Politechnika Wrocławska

Transkrypt

1 Politechnika Wrocławska Instytut ybernetyki Technicznej Systemy mikroprocesorowe w automatyce Projekt Mikroprocesorowy przełącznik sygnału monitora, klawiatury i myszy. Prowadzący: dr inż. Marek Wnuk Wykonał: Marek Firgolski nr indeksu 0 Wrocław, czerwiec 00 Marek Firgolski Przełącznik sygnału monitora, klawiatury i myszy. Strona z

2 . Idea projektu Inspiracją do wykonania układu przełączającego sygnał z dwóch różnych komputerów do jednego zestawu urządzeń peryferyjnych była chęć stworzenia domowego "kompaktowego" stanowiska łączącego funkcję administracji serwerem sieci lokalnej (konsola) oraz komputera osobistego (stacja robocza). Zakładając, że obydwa komputery znajdują się w tym samym pomieszczeniu oraz jedna i ta sama osoba sprawuje pieczę zarówno na serwerem jak i pracuje na osobistym komputerze, uzasadnione jest zastosowanie tylko jednego monitora, klawiatury i myszy do obsługi obydwu stanowisk. Przykładową architekturę takiego rozwiązania przedstawia poniższy rysunek. SRWR "Master" Układ przełączający Komputer Osobisty "Slave" Rys. Organizacja stanowiska pracy Zalety proponowanego rozwiązania: - oszczędność miejsca na stanowisku pracy - niższa kwota zakupu sprzętu - mniejsze zużycie energii elektrycznej - komfort pracy (błyskawicznie przełączanie pomiędzy stanowiskami) Marek Firgolski Przełącznik sygnału monitora, klawiatury i myszy. Strona z

3 . Podstawowe założenia. Głównym założeniem projektowym jest ciągła praca jednego z komputerów - "master". iorąc pod uwagę fakt, iż zwykle serwer jest urządzeniem pracującym bez przerwy spełnienie tego warunku nie stanowi problemu. Pozostałe założenia lub fakty (w większości wynikają z założenia głównego):. Układ jest zasilany z komputera "master" przez co nie ma potrzeby stosowania dodatkowych układów zasilających.. W stanie "spoczynkowym" przełącznik ustawiony jest na komputer "master".. Przy włączeniu zasilania drugiego komputera - "slave", przełącznik automatycznie ustawi się na "slave" aby umożliwić skuteczny start systemu (boot).. Zasilanie klawiatury i myszy pobierane jest z komputera "master" bez względu czy aktywny jest "master" czy "slave".. Funkcje przełącznika.. Automatyczne lub manualne przekazywanie sygnału z klawiatury i myszy do jednego z dwóch komputerów oraz sygnału z wybranego komputera do monitora.. Wizualizacja stanu przełącznika czyli informacja do której jednostki centralnej są aktualnie dołączone peryferia.. Wizualizacja podłączenia przewodów sygnałowych - klawiatury oraz myszy każdego z komputerów do przełącznika. Poniższy rysunek przedstawia wygląd płyty czołowej z proponowanym rozmieszczeniem elementów informacyjnych (diody L). Klawiatura A Mysz A Aktywny A Aktywny A / Klawiatura Mysz Aktywny Rys. Płyta czołowa przełącznika. Marek Firgolski Przełącznik sygnału monitora, klawiatury i myszy. Strona z

4 . Prezentacja zastosowanych w układzie rozwiązań. Praktycznie zawsze podstawowym kryterium przy projektowaniu wszelkich układów elektronicznych jest przede wszystkim niezawodność. Istotna jest również złożoność konstrukcji - najlepiej możliwie mała oraz prostota obsługi gotowego urządzenia. Mając na uwadze powyższe kryteria określiłem swoje założenia projektowe, które były podstawą wyboru określonych rozwiązań. Przyjęte w pierwszej fazie teoretyczne rozwiązanie ewoluowały wraz z rozwojem projektu i doprowadziły do formy prezentowanej poniżej. hcąc zapewnić wysoką niezawodność układu postanowiłem ograniczyć do minimum ilość elementów mechanicznych. Praktycznie do wszystkich przełączanych sygnałów postanowiłem zastosować układy elektroniczne. Wyjątkiem miało być zasilanie myszy i klawiatury przełączane mechanicznie (za pomocą przekaźnika) ze względu na stosunkowo wysoki prąd (kilkadziesiąt do kilkaset miliamper). o przełączania sygnałów zegarowych oraz danych klawiatury i myszy chciałem użyć kluczy elektronicznych wykonanych w technologii MOS dostępne w układach 0 lub 0. Opisane rozwiązanie przedstawia schemat ideowy Rys. Mimo iż podejście wydawało się być dobre postanowiłem zbudować praktyczne urządzenie pozwalające zmierzyć spadek napięcia na złączu klucza. Zmierzona wartość spadku napięcia wynosiła (w zależności od prądu) od kilkudziesięciu do nie więcej niż 00 [mv] co dawało podstawy by sądzić, iż układ będzie działał poprawnie. Jednak postanowiłem zbudować drugi układ, który miał przetestować działanie kluczy elektronicznych przy przekazywaniu sygnału danych i zegara z klawiatury do komputera. Niestety test wypadł niepomyślnie przez co musiałem zrezygnować z zastosowania kluczy elektronicznych do przełączania sygnałów z klawiatury i myszy. Schematy obydwu układów testowych prezentuje Rys.. natomiast poniżej na Rys został pokazany praktycznie wykonany układ drugi. W poszukiwaniu kompromisu ostatecznie zdecydowałem się zastosować dwa przekaźniki (jeden dla klawiatury drugi dla myszy), które będą przełączać "niewygodne" sygnały. Zrezygnowałem natomiast z przekaźnika przełączającego zasilenie ponieważ przyjąłem, że klawiatura i mysz będą zasilane niezmiennie z komputera "master" (patrz pkt..). Rys. Marek Firgolski Przełącznik sygnału monitora, klawiatury i myszy. Strona z

5 Z zupełnie innego rodzaju problemami mamy do czynienia w przypadku sygnału do przesyłanego do monitora. I tak do przełączania wysokoczęstotliwościowych sygnałów wizyjnych postanowiłem zastosować specjalizowany układ firmy MAXIM dwu kanałowy przełącznik Video RG - MAX. Natomiast sygnały synchronizacji pionowej i poziomej oraz sygnały identyfikacyjne monitora będące w rzeczywistości sygnałami cyfrowymi zdecydowałem się przesyłać za pośrednictwem multiplekserów UY. Schemat ideowy całego układu przełączającego przedstawia Rys.. Układ sterujący przełącznikami postanowiłem wykonać przy użyciu mikrokontrolera MH0JA. Wybór mikrokontrolera z rodziny H0 firmy Motorola. jest w tym przypadku jak najbardziej uzasadniony ponieważ dysponuje on wystarczająca ilością portów potrzebnych do obsługi wszystkich procesów sterowania przełącznikiem. Z drugiej strony można się zastanawiać czy nie wystarczyłby układ logiczny zbudowany ze zwykłych bramek, który z powodzeniem mógłby zastąpić mikrokontroler? Jednak za zastosowaniem mikrokontrolera przemawiają głównie dwa czynniki t.j.: przejrzystość konstrukcji całego układu sterowania oraz pełna dowolność przy konfigurowaniu portów we / wy przez co w posiada się dużą swobodę działania procesie projektowania i uruchamiania układu. Schemat ideowy układu sterującego przedstawia Rys... Zmiany wprowadzone w procesie konstrukcji układu.. liminacja sygnałów identyfikujących monitor Monitor I it 0 - Monitor I it.. Zmiany zaplanowane na przyszłość.. liminacja jednego przekaźnika na rzecz multipleksera tzn. przesyłanie sygnału zegarowego zarówno klawiatury jak i myszy poprzez multiplekser.. odanie przełącznika (mechanicznego) pozwalającego określić, które z wejść przyporządkowane będą do komputera "master" a które do "slave" Marek Firgolski Przełącznik sygnału monitora, klawiatury i myszy. Strona z

6 Monitor Keyboard Keyboard A Mouse A A A A A IN0A GN A GN L A A INA N A GN A0 A A INA S 0 0 V- HAR V- V- OUT0 IN0 V 0 GN OUT A IN GN A GN V A IN OUT A US - MAX 0uF 0.uF 0 0.uF 0uF 0 N G -V GN V MUX X0 X X Y Y0 0 Y Z A A Z0 Z US - UY INH K? 0 A N G US - 0 A MUX A X0 X X Y A 0 Y0 Y Z A Z0 US - UY Z JP? Rys. Wstepny projekt ukladu przelaczajacego INH 0 A Title Mikroprocesorowy przelacznik sygnalu manitora, klawiatury i myszy. Size ocument Number Rev US - 0 A Uklady Mikroprocesorowe - Projekt. Wyk. Marek Firgolski 0 Monitor A Mouse HAR Keyboard OUT Mouse OUT ate: JP? Tuesday, June 0, 00 Sheet of Monitor OUT

7 A V V JUMPR JUMPR,k I/O O/I I/O O/I I/O O/I I/O O/I I/O O/I 0 I/O O/I 0 I/O O/I I/O O/I TRLA TRLA TRL TRL TRL TRL TRL TRL VSS V 0 0 VSS V,k,k Probny uklad do sprawdzenia dzialania kluczy elektronicznych układu 0 oraz pomiaru spadku napięcia na styku elektronicznym. Keyboard omputer Uklad testowy do sprawdzenia mozliwosci przeslania sygnalu zagarowego (Keyboard lock) i sygnlu danych (Keyboard ata) z klawiatury do komputera za posrednictwem kluczy elektronicznych z układu 0. Rys. Aplikacje testowe Title Aplikacje testowe. Size ocument Number Rev A {oc} {Revode} A ate: Wednesday, June 0, 00 Sheet of

8 A JP? US US IN0A GN A A L GN L A N INA N A A A A0 GN A0 S INA S 0 A A Pk 0 V- V- V- OUT0 IN0 V 0 GN OUT A IN GN A GN V A IN OUT A US - MAX 0uF 0.uF 0 0.uF 0uF 0 N G -V GN V MUX A K? 0 0k A K A K K A US - UY Monitor A Monitor Keyboard A Mouse A M A U? US - UY LV AP OS 0uF V M AP- Rys. Uklad przelaczajacy GN V - V Title GN VOUT Mikroprocesorowy przelacznik sygnalu manitora, klawiatury i myszy. US - IL0 M Size ocument Number Rev 0,uF 0uF A Uklady Mikroprocesorowe - Projekt. Wyk. Marek Firgolski Mouse K A K,k N K A G K? K KA K A MA M MUX M K M A A M M A M A 0 Keyboard Keyboard OUT Mouse OUT Monitor OUT A ate: Friday, June 0, 00 Sheet of

9 A V Aktywny P - A Aktywny P - PA 0 OS PA 0 PA pf MHz OS PA PA PA PA V 0 0 PA PA PA 0 VSS PA PA PA PA PA pf 0,uF PA PA RST P 0 P P 0 P RST P IRQ P PU - MH0JA P 0 US P US PA 0 L Przelacznie A / PA N PA A0 V PA S,k,k PA Pk P 0 P P P P P 0 P P P P KA MA K M Klawiatura A - O.K. 0 Mysz A - O.K. 0 Klawiatura - O.K. 0 Mysz - O.K. Rys. Uklad sterujacy. Title Mikroprocesorowy przelacznik sygnalu manitora, klawiatury i myszy. Size ocument Number Rev A Uklady Mikroprocesorowe - Projekt. Wyk. Marek Firgolski A ate: Friday, June 0, 00 Sheet of

10 Załącznik Mouse (PS/) (At the computer) PIN MINI-IN FMAL (PS/ STYL) at the computer. Pin Name ir escription ATA <-> Key ata n/c - Not connected GN --- Gnd V -> Power, V LK -> lock n/c - Not connected Keyboard ( P) (At the computer) PIN MINI-IN FMAL (PS/ STYL) at the computer. Pin Name ir escription ATA Key ata n/c - Not connected GN Gnd V Power, V LK lock n/c - Not connected Marek Firgolski Przełącznik sygnału monitora, klawiatury i myszy - załącznik. Strona z

11 VGA () VGA=Video Graphics Adapter or Video Graphics Array. Videotype: Analogue. (At the videocard) (At the monitor cable) PIN HIGHNSITY -SU FMAL at the videocard. PIN HIGHNSITY -SU MAL at the monitor cable. Pin Name ir escription R Red Video ( ohm, 0. V p-p) GRN Green Video ( ohm, 0. V p-p) LU lue Video ( ohm, 0. V p-p) I Monitor I it GN Ground RGN Red Ground GGN Green Ground GN lue Ground KY - Key (No pin) 0 SGN Sync Ground I0 Monitor I it 0 I or SA Monitor I it HSYN or SYN Horizontal Sync (or omposite Sync) VSYN Vertical Sync I or SL Monitor I it Marek Firgolski Przełącznik sygnału monitora, klawiatury i myszy - załącznik. Strona z

12 VGA () VGA=Video Graphics Adapter or Video Graphics Array. Videotype: Analogue. (At the videocard) (At the monitor cable) PIN -SU FMAL at the videocard. PIN -SU MAL at the monitor cable. Pin Name ir escription R Red Video GRN Green Video LU lue Video HSYN Horizontal Sync VSYN Vertical Sync RGN Red Ground GGN Green Ground GN lue Ground SGN Sync Ground Marek Firgolski Przełącznik sygnału monitora, klawiatury i myszy - załącznik. Strona z