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方案调研
1）ATEN总体方案
图 错误！文档中没有指定样式的文字。‑1切换方案
切换过程分为两个部分：视频切换和键盘鼠标切换。视频切换采用两片ASIC芯片，PI5C3883用于RGB模拟开关，QS3257用于行场切换，使能端连接单片机，由外部按键触发，或通过键盘按键触发。键盘鼠标切换使用单片机切换。切换流程图如下：
图 错误！文档中没有指定样式的文字。‑2
切换流程图
2）关键问题
视频切换部分：硬件方案比较成熟，但是由于VGA模拟信号容易受到干扰，因此布线有一定难度。另外，在切换瞬间如何保证显示图像不抖动，不花屏，不拖影，实现同步无失真的切换比较困难。
键盘鼠标切换：键盘鼠标采用单片机进行切换，切换流程如下图所示。一是室内没有KVM相关技术积累；二是无单片机程序编写经验和积累，三是网络公共资源没有相应的方案。单片机程序编写存在如下问题（目前能想到的）：1）主机上电时序问题：由于是PS/2接口，所以单片机要在开机过程中和两台主机建立联系，两台主机上电顺序有：同时上电；一台先上电，一台后上电；仅有一台上电。单片机如何根据不同的上电组合完成响应过程是个难题。2）键盘鼠标缺失：用户可以仅使用一路键盘鼠标，也可以两路公用，也可能鼠标键盘接反，或有一个键盘或鼠标接触不良，如何判断异常情况，并处理是个难题。3）扫描按键问题：按照原来的设计，KVM可以通过键盘切换，也可以通过鼠标切换，用户可能同时按键，或错误操作，处理异常是个难题。4）键盘鼠标的默认路径问题：单片机是否对输入的键盘鼠标信号进行了处理，还是仅仅作为缓冲，切换机制还没有调查清楚。5）程序稳定性问题：由于外部电平不稳定，程序可能产生异常响应，导致用户无**常使用。另外，程序需要长时间运行测试，和大量的非正常使用测试，这样才能使用。否则，在长时间运行中很容易出现问题。
2
详细设计
1）
PI5C3383用于RGB切换，但是为什么不采用AD8188/AD8199等的专用模拟多路复用器件，而选择一款总线切换器件？同理IDT QS3257也有很多同类型的器件，如74系列器件，为什么选择这个方案？C3383和QS3257工作温度-40～+85度，存储温度-65～+150度。所以要下载ATEN（艾腾）CS-82A的资料看一看
2）
C3383控制引脚切换表
C3383和QS3257封装形式为QSOP封装
BX
| L
| H
| 输出
| AxBus-RGB1
| BxBus-RGB2
|
QS3257的控制引脚切换表
4）
指示灯显示：
黄灯（在线等）——当主机键盘接口接入后等就一直亮，可以两个灯同时亮。绿灯（切换灯）——切换到那路主机，相应那路灯就亮。
5）
视频切换方案系统框图
图错误！文档中没有指定样式的文字。‑3 RGB切换原理框图
问：为什么选择PI5C3383和IDTQS3257，同类型的芯片有AD8188和74系列芯片，是因为价格因素还是其他因素？
答：根据目前的理解，采用74HC14D对输入行场和切换后的行场整形的目的是为了提高系统的隔离度（关于隔离度的概念参考硕士论文《宽带视频切换矩阵模块的关键技术研究》），因为对于多输入输出的系统，输出的信道之间有很强的干扰，如何消除干扰是一个关键问题，需要继续研究!
6）
键盘鼠标切换设计：
7）
系统供电设计：PI5C3383最大功耗0.5W，QS3257最大功耗0.5W，74HC14D最大功耗0.5W，单片机最大功耗5×0.025A=0.075W，所以系统最大功耗0.5=0.5+0.5+0.075=1.575W，78L05最大提供0.1A的输出电流，即0.5W的功率，但是键盘鼠标的输入电压可以提供一定的功率。所以ATEN的设计合理。
8）
单片机外围电路设计
系统采用PIC16F73/6单片机，单片机详细资料见手册。
（1）
晶振电路设计
PIC单片机有四种振荡方式可供选择，振荡方式经配置寄存器CONFIG的F0SC1,F0SC0位加以选择，并在EPROM编程时写入。
表：振荡器类型选择
图 错误！文档中没有指定样式的文字。‑4
晶体振荡模式对应的频率范围参考
晶体振荡器/陶瓷振荡器：
XT、 LP、HS三种方式中，需一晶体或陶瓷谐振器连接到单片机的OSC1/CLKIN和OSC2/CLKOUT引脚上，以建立振荡，如下图所示。电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。在晶体振荡下，电阻RF≈10MΩ。对于32KHZ以上的晶体振荡器，当VDD>4.5V时，建议C1=C2≈30PF。（C1：相位调节电容； C2：增益调节电容。）
系统使用的晶振电路为：
图 错误！文档中没有指定样式的文字。‑5
1.如何选择晶体？
对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显，原因时上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容，激励功率，温度特性，长期稳定性。
2.如何判断晶振是否被过分驱动？
电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升。可用一台示波器检测OSC输出脚，如果检测一非常清晰的正弦波，且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要，则晶振未被过分驱动；相反，如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波形成为方形，则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动。判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，一直到正弦波不再被削平为止。通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。
3.如何选择电容C1，C2？
I.因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。
II.在许可范围内，C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。
III.应使C2值大于C1值，这样可使上电时，加快晶振起振。
（2）
扬声器电路设计
系统扬声器电路图
扬声器工作原理，以及扬声器选型需要分析，另外，实际的发生是由单片机编程产生的。因此要编写相应的发生程序。
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问：触发电路有什么作用？R31是否必须？
（3）
掉电保护电路设计
常用掉电保护：在实际应用中，有时需要考虑电源电压VDD的下降情况。电源下降保护电路如图1所示。在这个电路中，当VDD≤VD+0.7V时，则会产生复位，原理为稳压管的稳压值VD和晶体管Q1的e、b正向压降之和大于VDD，稳压管Vz截止，晶体管Q1截止，MCLR端为低电平，单片机处于复位状态。
图 错误！文档中没有指定样式的文字。‑7
图4是另一种保护电路，电路中用电阻代替了稳压管，价格较低，但效果较差，当VDD≤(R1+R4)×0.7/R4时，晶体管截止，MCLR为低电平，单片机复位。
系统掉电防护电路原理图：
图错误！文档中没有指定样式的文字。‑8
单片机掉电保护电路
2SC2413K为NPN三极管，T=25oC，IC=50mA时，UBE=0.7V。当供电电压为+5V时，U1处电压计算为1.26V，Q2导通，U2为0V，Q1截至，U3处电压为R40,R44分压，计算得为4.79V。当输入电压为VCC时，若R43/R42×VCC<0.7V，Q2截至，U2为VCC，若VCC>0.7V，Q1导通，U3为0V，MCLR引脚被拉低，单片机复位。通过计算当供电电压下降到0.7<Vd<2.8时，单片机被复位。 |
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