CN112788429B - 一种基于网络的屏幕共享*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于网络的屏幕共享***，包括外部网络设备和多组终端设备，每组终端设备包括计算机、显示屏和触控一体机，显示屏与计算机连接，触控一体机与计算机网络连接，各组终端设备的计算机之间、触控一体机之间均通过外部网络设备互连；计算机包括主板模块、显卡模块和网络交换模块，主板模块与显卡模块和网络交换模块连接，网络交换模块与外部网络设备网络连接，主板模块包括互连的编解码模块、视频切换模块和视频信号一分二模块，编解码模块与网络交换模块通过网口连接；视频切换模块和编解码模块还通过I2C总线连接。该***不占用CPU资源，不依赖于计算机操作***，BIOS阶段可实现视频共享，操作方便快捷。

Description

一种基于网络的屏幕共享***
技术领域
本发明属于视频技术领域，具体涉及一种基于网络的屏幕共享***。
背景技术
文档、视频以及其他数字内容正在越来越多地通过因特网或其他网络被共享。屏幕共享是一种常用的共享方式，其指代一个设备(发送端)通过网络将屏幕界面在允许的时间延迟内重现于另一个设备(接收端)的屏幕上，接收端具有与发送端同步的界面以查看所共享的内容。屏幕共享可用于许多场景，例如远程桌面(诸如协作办公、远程幻灯片展示)、视频会议、基于云的应用(诸如云游戏)等。
通常，采用基于视频的共享方案来实现屏幕共享，即在发送端采集视频的图像帧，然后将这些图像帧传输到接收端以合并形成视频。在基于视频的共享方案中，发送端捕获屏幕内容，并且使用视频编码器(例如H.264/AVC、H.265/HEVC、VP9、AVS等)来编码捕获的内容，然后将经编码的内容发送到接收端。接收端对接收到的编码内容进行解码，并将其绘制或渲染在接收端的屏幕上。在屏幕共享过程中，发送端屏幕的内容被同时传送给接收端，在一些场景中，接收端的用户还可以通过与接收端屏幕的交互来操控发送端的屏幕。但现有技术中存在如下缺陷：采用软件对屏幕进行录制，加大了CPU的负担；在不同的操作***下，需更换不同的软件来实现屏幕分享；在BIOS阶段无法实现屏幕共享。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提出一种基于网络的屏幕共享***，为通过独立的硬件平台实现屏幕共享，不占用CPU资源；不依赖于操作***，在BIOS阶段也可以实现屏幕共享。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
本发明提出的一种基于网络的屏幕共享***，包括外部网络设备和多组终端设备，每组终端设备包括计算机、显示屏和触控一体机，显示屏与计算机连接，触控一体机与计算机网络连接，各组终端设备的计算机之间、以及各组终端设备的触控一体机之间均通过外部网络设备互连进行网络通信；
计算机包括主板模块、显卡模块和网络交换模块，主板模块分别与显卡模块和网络交换模块连接，网络交换模块与外部网络设备网络连接，显卡模块输出第一视频信号；
主板模块包括相互连接的编解码模块、视频切换模块和视频信号一分二模块，编解码模块与网络交换模块通过网口连接；
视频信号一分二模块接收第一视频信号，并将第一视频信号转换为两路第二视频信号，一路第二视频信号发送至视频切换模块，另一路第二视频信号发送至编解码模块；
编解码模块对接收的第二视频信号进行编码，并将编码后的第二视频信号发送至其他终端设备的编解码模块，编解码模块还对接收的编码后的第二视频信号进行解码形成第三视频信号，第三视频信号发送至视频切换模块；
视频切换模块和编解码模块还通过I2C总线连接，编解码模块接收触控一体机的控制指令，并通过I2C总线控制视频切换模块输出第四视频信号，第四视频信号为视频切换模块接收的第二视频信号或第三视频信号，显示屏接收第四视频信号并显示。
优选地，计算机为CPCIE架构。
优选地，计算机与显示屏通过HDMI接口连接。
优选地，主板模块与显卡模块通过PCIE接口和HDMI接口连接。
优选地，编解码模块与网络交换模块通过SERDES接口或LAN接口连接。
优选地，计算机还包括电源模块，电源模块与主板模块、显卡模块和网络交换模块连接并进行供电。
优选地，外部网络设备为交换机。
优选地，各终端设备互为发送端或接收端，当需要屏幕共享时，发送端触控一体机接收接收端触控一体机的共享请求命令并同意应答后，发送接收端终端设备的编解码模块的IP地址和控制指令至发送端终端设备的编解码模块，接收端触控一体机发送发送端终端设备的编解码模块的IP地址和控制指令至接收端终端设备的编解码模块，实现对应的编解码模块的互连，接收端终端设备的编解码模块接收发送端终端设备的编解码模块发出的编码后的第二视频信号并进行解码输出第三视频信号至视频切换模块，接收端终端设备的编解码模块还控制视频切换模块输出第四视频信号，且第四视频信号由视频切换模块接收的第二视频信号切换至第三视频信号，显示屏显示共享的第三视频信号；否则，显示屏默认显示视频切换模块接收的第二视频信号。
优选地，视频信号一分二模块包括依次连接的HDMI转MIPI模块、MIPI转LVDS模块、主控芯片、LVDS转MIPI模块和MIPI转HDMI模块，HDMI转MIPI模块与显卡模块通过HDMI接口连接，MIPI转HDMI模块与视频切换模块连接，LVDS转MIPI模块还与编解码模块连接。
优选地，主控芯片为FPGA芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)采用编解码模块和视频信号分配电路，实现对本地视频信息网络共享，也可通过编解码模块对网络共享来的视频信息进行解码显示实现共享，该屏幕共享***基于硬件，适用于不同的操作***，且不占用CPU资源；
2)不依赖于计算机的操作***，BIOS阶段可实现视频共享；
3)通过触控一体机实现屏幕分享和显示分享屏幕的功能切换，操作方便快捷。
附图说明
图1为本发明的基于网络的屏幕共享***的结构示意图；
图2为本发明的计算机内部原理图；
图3为本发明的主板模块的内部视频处理流程图。
附图标记说明：1、计算机；2、显示屏；3、触控一体机；4、外部网络设备。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。
如图1-3所示，一种基于网络的屏幕共享***，包括外部网络设备4和多组终端设备，每组终端设备包括计算机1、显示屏2和触控一体机3，显示屏2与计算机1连接，触控一体机3与计算机1网络连接，各组终端设备的计算机1之间、以及各组终端设备的触控一体机3之间均通过外部网络设备4互连进行网络通信；
计算机1包括主板模块、显卡模块和网络交换模块，主板模块分别与显卡模块和网络交换模块连接，网络交换模块与外部网络设备4网络连接，显卡模块输出第一视频信号；
主板模块包括相互连接的编解码模块、视频切换模块和视频信号一分二模块，编解码模块与网络交换模块通过网口连接；
视频信号一分二模块接收第一视频信号，并将第一视频信号转换为两路第二视频信号，一路第二视频信号发送至视频切换模块，另一路第二视频信号发送至编解码模块；
编解码模块对接收的第二视频信号进行编码，并将编码后的第二视频信号发送至其他终端设备的编解码模块，编解码模块还对接收的编码后的第二视频信号进行解码形成第三视频信号，第三视频信号发送至视频切换模块；
视频切换模块和编解码模块还通过I2C总线连接，编解码模块接收触控一体机3的控制指令，并通过I2C总线控制视频切换模块输出第四视频信号，第四视频信号为视频切换模块接收的第二视频信号或第三视频信号，显示屏2接收第四视频信号并显示。
其中，屏幕共享***包括外部网络设备4和多组终端设备，终端设备的数量可根据需求设置，每组终端设备包括计算机1、显示屏2和触控一体机3，计算机1与显示屏2连接并提供给显示屏2显示信号，触控一体机3则与计算机1通过网络连接，并发送控制指令给计算机1，实现控制屏幕共享功能的作用，本实施例中网络连接为有线网络连接。各组终端设备的计算机1之间、以及各组终端设备的触控一体机3之间均通过外部网络设备4互连进行网络通信。且主板模块的编解码模块采用独立的网口与网络交换模块连接，不依赖于计算机1的操作***，可独立进行工作，在BIOS阶段亦可实现屏幕共享。
需要说明的是，触控一体机是一种输入设备，利用该技术对计算机操作从而实现人机交互为本领域技术人员熟知的技术，在此不再赘述。且上述网络连接还可为无线网络连接。
主板模块在屏幕共享功能中起到如下作用：1)视频信号编解码作用；2)视频信号切换作用。具体工作为：主板模块的编解码模块接收触控一体机3发送的控制指令，当控制指令为共享请求命令时，则输出到显示器2的视频信号为计算机1内部的显卡模块输出的第一视频信号，同时由视频信号一分二模块将第一视频信号转换为两路第二视频信号，把一路第二视频信号传输给编解码模块，经编码后通过网络输出；当接收到触控一体机3发来的接收其他终端设备输出的编码后的第二视频信号时，则一方面主板模块的编解码模块把接收到的编码后的第二视频信号进行解码输出第三视频信号，一方面主板模块的视频切换模块把输出到显示器2的另一路第二视频信号切换至第三视频信号上。即在编解码模块接收触控一体机3的控制指令后，编解码模块通过I2C总线控制视频切换模块输出第四视频信号，此时，显示屏2接收的第四视频信号为第三视频信号并进行显示。
该***采用编解码模块和视频信号分配电路，实现对本地视频信息网络共享，也可通过编解码模块对网络共享来的视频信息进行解码显示实现共享，该屏幕共享***基于硬件，适用于不同的操作***，不占用CPU资源；不依赖于计算机的操作***，BIOS阶段可实现视频共享；通过触控一体机3实现屏幕分享和显示分享屏幕的功能切换，操作方便快捷。
在一实施例中，计算机1为CPCIE架构。
其中，本实施例采用CPCIE架构的计算机作为显示控制平台，CPCIE架构具有高带宽、抗恶劣环境的特点，数据处理能力和实时处理性能好，应用广泛。
在一实施例中，计算机1与显示屏2通过HDMI接口连接。
其中，本实施例计算机1与显示屏2通过HDMI接口连接，用于将需要显示的HDMI信号提供给显示屏2。
在一实施例中，主板模块与显卡模块通过PCIE接口和HDMI接口连接。
其中，主板模块与显卡模块通过PCIE接口和HDMI接口连接进行数据交互，显卡模块接收主板模块的数据，并输出HDMI视频信号回传给主板模块用于显示屏2的显示，PCIE接口可为PCIE2.0或PCIE3.0。
在一实施例中，编解码模块与网络交换模块通过SERDES接口或LAN接口连接。
其中，主板模块的编解码模块与网络交换模块通过SERDES接口或LAN接口连接，使主板模块可以和外部网络设备4进行网络通信，从而实现屏幕共享***中不同计算机1之间的通信进行屏幕共享，还可如图2所示，采用SERDES接口和LAN接口冗余互连，以适应不同接口需求。同时编解码模块采用独立的网口与网络交换模块连接，不依赖于计算机1的操作***，可独立进行工作，在BIOS阶段亦可实现屏幕共享。
在一实施例中，计算机1还包括电源模块，电源模块与主板模块、显卡模块和网络交换模块连接并进行供电。
其中，本实施例电源模块输入24V直流电压，并输出12V和5V直流电压给主板模块、显卡模块和网络交换模块供电。需要说明的是，电源模块的输入电压和输出电压应适应各模块的实际需求进行设计。
在一实施例中，外部网络设备为交换机。
其中，本实施例中外部网络设备为交换机。且还可采用路由器等外部网络交换设备。
在一实施例中，各终端设备互为发送端或接收端，当需要屏幕共享时，发送端触控一体机3接收接收端触控一体机3的共享请求命令并同意应答后，发送接收端终端设备的编解码模块的IP地址和控制指令至发送端终端设备的编解码模块，接收端触控一体机3发送发送端终端设备的编解码模块的IP地址和控制指令至接收端终端设备的编解码模块，实现对应的编解码模块的互连，接收端终端设备的编解码模块接收发送端终端设备的编解码模块发出的编码后的第二视频信号并进行解码输出第三视频信号至视频切换模块，接收端终端设备的编解码模块还控制视频切换模块输出第四视频信号，且第四视频信号由视频切换模块接收的第二视频信号切换至第三视频信号，显示屏2显示共享的第三视频信号；否则，显示屏2默认显示视频切换模块接收的第二视频信号。
在一实施例中，视频信号一分二模块包括依次连接的HDMI转MIPI模块、MIPI转LVDS模块、主控芯片、LVDS转MIPI模块和MIPI转HDMI模块，HDMI转MIPI模块与显卡模块通过HDMI接口连接，MIPI转HDMI模块与视频切换模块连接，LVDS转MIPI模块还与编解码模块连接。
在一实施例中，主控芯片为FPGA芯片。
其中，本实施例基于网络的屏幕共享***的屏幕共享功能的实现，主要依靠计算机1的主板模块，主板模块由编解码模块、视频切换模块和视频信号一分二模块组成，如图3所示，具体如下：
1)计算机1内部的显卡模块输出第一视频信号，第一视频信号为HDMI信号HDMI1，HDMI1通过HDMI转MIPI模块(如芯片LT6911UXC)和MIPI转LVDS模块(如芯片MC20901)，转换为便于FPGA芯片(如芯片JFM7VX690T80)处理的LVDS信号LVDS1。
2)LVDS1经过FPGA芯片分成两路第二视频信号，第二视频信号为LVDS信号，图3中分别为LVDS2和LVDS3，LVDS2、LVDS3与LVDS1信号相同，然后两路第二视频信号再通过LVDS转MIPI模块(如芯片MC20901)转换为MIPI信号，图3中LVDS2和LVDS3分别对应转换为MIPI2和MIPI3。需要说明的是，两路第二视频信号经过的LVDS转MIPI模块可为同一个模块或两个独立的模块。
3)一路MIPI信号MIPI2经MIPI转HDMI模块(如芯片LT9611UXC)后，转换为HDMI信号HDMI2输入到视频切换模块(如芯片LT8641UX)。
4)另一路MIPI信号MIPI3则输入到编解码模块(如采用基于海思芯片Hi3559A/C平台)中，当为屏幕共享功能时，编解码模块将MIPI信号MIPI3编码后通过网络传输至其他终端设备。
5)编解码模块还可接收其他终端设备传来的编码后的第二视频信号，通过内部解码后直接输出第三视频信号，第三视频信号为HDMI信号HDMI3，第三视频信号输出到视频切换模块中。
6)同时编解码模块接收网络上来自触控一体机的控制指令，并通过I2C接口控制视频切换模块(芯片LT8641UX)输出第四视频信号。
具体地，视频切换模块是一个视频二切一的模块，同时接收两路HDMI信号，如图3中HDMI2和HDMI3，且仅输出一路第四视频信号，如图3中HDMI4，即第四视频信号为HDMI2或HDMI3，具体是哪一路，由编解码模块通过I2C总线控制实现，切换工作流程如下：
当本地终端设备的屏幕要共享时，则触控一体机发送控制指令，视频切换模块输出本地视频，同时把本地视频通过编解码模块编码后上传至网络。当本地终端设备要观看其他终端设备共享的屏幕信息时，则本地终端设备的编解码模块控制视频切换模块输出解码后的视频信号。
需要说明的是，主板模块中的视频信号一分二模块还可通过其他电路实现，如采用其他集成芯片，或CPU、DSP、MCU等电路通过软件实现。且各模块之间通过简单的数据接口或网络接口进行连接实现数据传输，各模块均为现有的模块设计，在此不在赘述。触控一体机兼容有屏幕共享管理软件，屏幕共享管理软件可为现有技术或根据实际需求自主开发设计的软件，如采用现有技术中用于实现桌面远程控制、视频会议等的软件，进一步地，如ScreenConnect屏幕共享软件是一款页面简洁直观、操作速度快的网络辅助软件，拥有强大功能，任何人在任何操作***上立即连接，可远程控制访问其他设备进行屏幕分享。
触控一体机3与计算机1网络连接，因计算机1内部集成有网络交换模块，网络交换模块与外部网络设备4网络连接，屏幕共享***所有终端设备中的触控一体机3和计算机1的编解码模块的IP地址均设置为同一网络段，则触控一体机3既可以和计算机1内部的编解码模块网络通信，也可以和其他终端设备的触控一体机3进行网络通信。触控一体机3的具体工作如下：
1)各触控一体机3安装有屏幕共享管理软件，屏幕共享管理软件中可以设置屏幕共享***的每个终端设备的别名，并将别名和对应的终端设备的编解码模块IP地址、触控一体机IP地址绑定到一起。各终端设备互为屏幕共享发送端或接收端。
2)发送端触控一体机3接收其他接收端终端设备的屏幕共享请求，屏幕共享管理软件根据请求的IP地址，确定该终端请求，并弹出选择框，提示操作人员，是否允许设备屏幕共享给请求端(即接收端)，操作人员根据别名，确定终端设备，并选择是否允许，若允许，则发送端触控一体机3首先回应请求端允许共享，然后发送端触控一体机3发送接收端终端设备的编解码模块IP地址和控制指令至发送端终端设备的计算机1的编解码模块，实现屏幕共享。
3)接收端触控一体机3可以在屏幕共享管理软件上，选择要屏幕共享的终端设备的别名，并点击选择请求共享，当接收到被请求端(即发送端)的允许请求应答后，接收端触控一体机3发送发送端的编解码模块IP地址以及控制指令至接收端终端设备的计算机1的编解码模块，控制计算机1视频输出切换到接收屏幕共享模式。
该***的工作流程如图1所示。图中各组终端设备通过外部网络设备4相连接，外部网络设备4为交换机，组成一个局域网，此时设置各终端设备的IP地址为同一局域网网段。具体应用时，例如终端设备B要共享终端设备A的屏幕，则终端设备B的触控一体机3通过屏幕共享管理软件，向终端设备A的触控一体机3发出共享请求命令，终端设备A的触控一体机3的屏幕共享管理软件上弹出选择框，显示出终端设备B发出的共享请求，操作人员选择同意后，则终端设备A的触控一体机3首先向终端设备B的触控一体机3发出同意应答，然后终端设备A的触控一体机3控制终端设备A的计算机1内部的编解码模块，把终端设备A的计算机1内部的显卡模块输出的第一视频信号通过编解码模块编码后传输到指定IP，即终端设备A的触控一体机3发来的终端设备B的计算机1中的编解码模块的IP。然后终端设备B的触控一体机3通过屏幕共享管理软件接收到终端设备A的允许共享的应答后，把终端设备A的编解码模块的IP地址和控制指令一起发送给终端设备B的计算机1内部的编解码模块，终端设备B的计算机1内部的编解码模块通过终端设备A的编解码模块的IP地址可以和终端设备A的编解码模块连接，终端设备B的计算机1内部的编解码模块接收终端设备A的编解码模块传来的视频信号并进行解码，该视频信号为终端设备A的编解码模块进行编码后的第二视频信号，终端设备B的计算机1内部的编解码模块控制终端设备B的视频切换模块，使解码后得到的第三视频信号输出到终端设备B的显示屏2。同理，其他终端设备C、D、E也如同终端设备B一样工作，即可实现屏幕共享功能。由于主板模块的编解码模块独立于计算机的操作***，可以实现BIOS阶段的显示。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请描述较为具体和详细的实施例，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于网络的屏幕共享***，其特征在于：所述基于网络的屏幕共享***包括外部网络设备(4)和多组终端设备，每组所述终端设备包括计算机(1)、显示屏(2)和触控一体机(3)，所述显示屏(2)与计算机(1)连接，所述触控一体机(3)与计算机(1)网络连接，各组所述终端设备的计算机(1)之间、以及各组所述终端设备的触控一体机(3)之间均通过所述外部网络设备(4)互连进行网络通信；
所述计算机(1)包括主板模块、显卡模块和网络交换模块，所述主板模块分别与所述显卡模块和网络交换模块连接，所述网络交换模块与外部网络设备(4)网络连接，所述显卡模块输出第一视频信号，所述计算机(1)为CPCIE架构，还包括电源模块，所述电源模块与所述主板模块、显卡模块和网络交换模块连接并进行供电；
所述主板模块包括相互连接的编解码模块、视频切换模块和视频信号一分二模块，所述编解码模块与网络交换模块通过网口连接；
所述视频信号一分二模块接收所述第一视频信号，并将所述第一视频信号转换为两路第二视频信号，一路所述第二视频信号发送至所述视频切换模块，另一路所述第二视频信号发送至所述编解码模块；
所述编解码模块对接收的所述第二视频信号进行编码，并将编码后的所述第二视频信号发送至其他所述终端设备的编解码模块，所述编解码模块还对接收的编码后的所述第二视频信号进行解码形成第三视频信号，所述第三视频信号发送至所述视频切换模块；
所述视频切换模块和编解码模块还通过I2C总线连接，所述编解码模块接收所述触控一体机(3)的控制指令，并通过所述I2C总线控制所述视频切换模块输出第四视频信号，所述第四视频信号为所述视频切换模块接收的所述第二视频信号或第三视频信号，所述显示屏(2)接收所述第四视频信号并显示。
2.如权利要求1所述的基于网络的屏幕共享***，其特征在于：所述计算机(1)与显示屏(2)通过HDMI接口连接。
3.如权利要求1所述的基于网络的屏幕共享***，其特征在于：所述主板模块与显卡模块通过PCIE接口和HDMI接口连接。
4.如权利要求1所述的基于网络的屏幕共享***，其特征在于：所述编解码模块与网络交换模块通过SERDES接口或LAN接口连接。
5.如权利要求1所述的基于网络的屏幕共享***，其特征在于：所述外部网络设备(4)为交换机。
6.如权利要求1所述的基于网络的屏幕共享***，其特征在于：各所述终端设备互为发送端或接收端，当需要屏幕共享时，发送端所述触控一体机(3)接收接收端所述触控一体机(3)的共享请求命令并同意应答后，发送接收端终端设备的所述编解码模块的IP地址和控制指令至发送端终端设备的所述编解码模块，接收端所述触控一体机(3)发送发送端终端设备的所述编解码模块的IP地址和控制指令至接收端终端设备的所述编解码模块，实现对应的所述编解码模块的互连，接收端终端设备的所述编解码模块接收发送端终端设备的编解码模块发出的编码后的第二视频信号并进行解码输出第三视频信号至所述视频切换模块，接收端终端设备的所述编解码模块还控制所述视频切换模块输出所述第四视频信号，且所述第四视频信号由所述视频切换模块接收的所述第二视频信号切换至所述第三视频信号，所述显示屏(2)显示共享的所述第三视频信号；否则，所述显示屏(2)默认显示所述视频切换模块接收的所述第二视频信号。
7.如权利要求1至6任一权利要求所述的基于网络的屏幕共享***，其特征在于：所述视频信号一分二模块包括依次连接的HDMI转MIPI模块、MIPI转LVDS模块、主控芯片、LVDS转MIPI模块和MIPI转HDMI模块，所述HDMI转MIPI模块与显卡模块通过HDMI接口连接，所述MIPI转HDMI模块与视频切换模块连接，所述LVDS转MIPI模块还与所述编解码模块连接。
8.如权利要求7所述的基于网络的屏幕共享***，其特征在于：所述主控芯片为FPGA芯片。
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