Konsolen-Umschalter

Im Prinzip ist das Thema veraltet, dafür gibt es elektronische KVM-Switches, für 2 oder 4 PCs.

Wer sich einen neuen PC kauft, will seinen alten nicht immer gleich wegwerfen. Auch gibt es Situationen, wo 2 (oder mehr) PCs am Arbeitsplatz sinnvoll oder wichtig sind.

Monitorgesteuerter KM-Umschalter (1998)

Für das Relais in der Box muss nur das Schaltsignal des Monitors abgegriffen werden — das eigentliche Kunststück

Hat der Monitor bereits zwei Eingänge, ist eine Tastatur-Mitschaltung mittels zweipoligem Relais (vom Monitor versorgt und an seine Rückwand angehangen) dringend angeraten. (Siehe FAQ.) Man spart sich den Umschalter mit seiner murphyschen Eigenschaft, stets „falsch“ zu stehen.

Mit oder ohne Umschalter; mit einem lokalen Netzwerk sollten die Computer schon verbunden sein.

Im Foto zu sehen ist auch eine experimentelle, aber bisher ungetestete Maus-Umschaltung.

Der große Vorteil ist die garantiert verlustfreie Video-Umschaltung.

Mechanischer KVM-Umschalter (2002)

Solche einfachen Umschalter schalten stur alle Tastatur- und SubD-Leitungen. Die Zuführung zum Schalter erfolgt über ca. 15 cm lange Litzedrähte. Der Schalter selbst ist reichlich gefettet.

Die Folgen:

Das Bild hat auffallende Geisterbilder, verursacht durch Reflexionen auf der Leitung am falschen Wellenwiderstand der Litzen.
Häufige (Masse-)Wackelkontakte erschweren den Gebrauch.
Beim Schalten stürzt die Tastatur ab, und man braucht eine glückliche Hand, damit der darin enthaltene Controller-Chip richtig anläuft; der PC quittiert jeden Schaltvorgang mit Piepsen, bisweilen mit Absturz (NT)!
Je nach Grafikkarte bootet der Rechner bei weggeschaltetem Monitor im Graustufen-Modus (weil Monitor-ID fehlt)

Insgesamt ist ein solches Gerät unbefriedigend.
Immerhin lässt es sich mit mäßigem Aufwand so umrüsten, dass alle Probleme verschwinden. Das Verwertbare daran ist das robuste Gehäuse und der vielpolige Schalter. Da man viel weniger Umschaltkontakte braucht als vorhanden, bleibt viel Reserve; man kann auch einige parallel schalten, oder einen Kreuzschalter bauen, und für's nächste Mal reicht als Ausgangspunkt ein weitaus billigerer LPT- oder COM-Umschalter (bei Reichelt für ca. 5 Euro).

Schalter putzen

Der Schalter ist komplett abzulöten und auseinanderzunehmen. Danach werden die Schaltflächen vom übermäßigen Fettauftrag befreit und Kontaktspray eingetropft. Dann kann der Schalter - durchaus nass in nass - zusammengebaut werden.

Monitor-Umschaltung

VGA-Monitorkabel ohne Stecker vermeiden Qualitätseinbußen

Im Vorfeld ist zu klären, ob man Monitorkabel mit 2x Stecker oder lieber Verlängerungskabel zukaufen möchte. Im letzteren Fall kann man diese Kabel auch anderweitig verwenden, braucht aber noch zwei Einbau-SubD-Stecker.

Für den Monitor müssen die RGB-Signale mit Koaxialkabel an den Schalter geführt werden. Also SubD Pin 1,2,3 (Innenleiter); die Außenleiter (Pin 6,7,8) werden in Schalternähe dauerhaft verbunden. Die Leitungen 10 (GND) und 11 (Monitor-ID: VGA) liegen ohnehin zusammen auf Masse, Leitungen 4,5,9 entfallen. Die übrigen Kontakte 12,13,14,15 müssen geschaltet werden (HSync, VSync und 2x DCC).

Wer wie im Bild alte Monitorkabel verwendet, erspart sich einen Teil der Lötarbeiten, braucht keine Buchsen, spart Platz im und hinter dem Gehäuse. Die Bildqualität kann nur besser sein. Aber in meinem Fall hatten diese Leitungen keine DCC-Signale. Auch ist die Demontage etwas erschwert; deshalb habe ich diese Leitungen alle unten angelötet, damit sie möglichst wenig stören.

Tastatur-Umschaltung

Dafür benötigt man gerade mal 2 Umschalt-Kontakte! Auf eine Umschaltung sollte man keinesfalls verzichten. Wenn ein Rechner (bzw. der Bildschirm, auf den man gerade guckt) nicht auf Tastendrücke reagiert, ist man sehr schnell geneigt, das schlimmste zu vermuten, und versucht automatisch immer „härtere“ Tastenkombinationen, etwa Strg-C — Strg-Untbr — Alt-Enter — Strg-Esc — Strg-Alt-Entf. Wer daraufhin schon mal den falschen Rechner gebootet hatte, weiß, wovon hier die Rede ist.

Für Diodenstecker gilt:

Pin 1: schalten
Pin 2: schalten
Pin 3: weglassen (war früher mal Tastatur-Reset; wäre schön, könnte man heute damit den PC von der Tastatur aus rücksetzen)
Pin 4: verbinden (Masse)
Pin 5: mit Schottky-Dioden (z. B. BAT47, oder Doppeldioden mit gemeinsamer Katode aus alten Netzteilen) zur Tastaturbuchse führen und nicht schalten! Siehe FAQ.

Für PS/2-Stecker gilt bei anderer Pin-Belegung sinngemäß das gleiche. Aber dafür gibt es ja auch Adapter.

Wer wie ich alte Tastaturkabel verwendet, spart Platz und Lötarbeiten, denn es gibt ohnehin keine Tastaturkabel mit 2x Stecker zu kaufen, oder? Audio-Diodenkabel sind weniger geeignet, da der Schirm dort an Pin 2 nicht an Masse, sondern an einer Datenleitung zu liegen kommt. Liegt der Schirm obendrein gar an der Steckerabschirmung, baut man Kurzschlüsse! Solche Kabel sind hierfür unbrauchbar.

Problematisch bleibt nur der Bootvorgang von Windows 2000 und XP: Ohne Tastatur während des Bootens laden diese Systeme schlichtweg keinen Treiber, und wie gibt man wohl das Passwort mit der Maus ein? Oder startet den Rechner in „sanfter“ Weise? - Hau wech die Scheiße!

Fertig ist die Melkmaschine!

Maus-Umschaltung inklusive?

Eine Maus-Umschaltung ist nicht so wichtig, da es nach meiner Erfahrung noch gut möglich ist, neben der Tastatur zwei Mäuse zu haben. Dass man gerade die falsche Maus benutzt, bemerkt man sehr schnell intuitiv, weil man ohnehin immer erst mal „wackelt“, um zu sehen, wo der Mauspfeil gerade ist.
(Die menschliche Seh-Wahrnehmung ist eher auf bewegte Objekte fixiert; eine Eingenschaft, aus der es kein Entrinnen gibt, und was schamlos von der Werbe-Industrie ausgenutzt wird.)

Zunächst müssen beide Rechner die Maus an der gleichen Schnittstelle betreiben können.

Serielle Schnittstelle

Die Umschaltung der Maus ist nur bei einer klassischen 3-Tasten-Maus möglich. Man benötigt nur einen Umschaltkontakt auf RxD.

Bei 2-Tasten-Mäusen oder Logitech-Mäusen sollte ein Kreuzschalter dafür sorgen, dass immer jeder Computer eine Maus abbekommt: dafür baut man in das Innere des Umschalters eine tote Maus! Nur der Chip muss funktionieren und dem Computer zur gegebenen Zeit ein „M“ schicken. (Ob das „M“ für „Mouse“ oder „Microsoft“ steht, konnten Computergeschichtsexperten bis heute noch nicht endgültig erklären.) Die beiden (+ und -) Versorgungsspannungen sollten wie bei der Tastatur mit Dioden zusammengeführt werden; bei den meisten Mäusen müssen es nicht unbedingt Schottky-Dioden sein.

Busmaus

Man muss zwei gleiche Karten haben und die aktiven Leitungen schalten. Aber wer benutzt heutzutage noch zwei solch museale Stücke?

PS/2-Maus

Ungetestet. Die Stromversorgung sollte wie bei der Tastatur gelöst werden. Es genügt auch, die Tastatur-Dioden gleich mit zu verwenden.

USB-Maus

Ungetestet. USB-Umschaltung als solche ist zweifellos zukunftsträchtig. Ob man die Speisespannung mit Dioden zusammenführt oder diese besser auch schaltet muss untersucht werden. Letzteres vermeidet die an sich unzulässige Reduktion der Betriebsspannung.

Keinesfalls dürfen Dioden mit Schaltern überbrückt werden; ansonsten würde ein PC den ausgeschalteten PC mitversorgen(!), sobald der Schalter auf dem ausgeschalteten PC steht. Die Folge: defekte oder brennende Dioden, defekte Mini-Sicherungen auf dem Mainboard, durchgebrannte Leiterzüge...

USB-KM-Umschalter mit Dauerpräsenz (2016)

Handelsübliche KVM-Umschalter mit USB trennen die Tastatur/Maus beim Wegschalten üblicherweise ab und „stecken“ sie am nächsten PC an. Das führt zu Verzögerungseffekten durch Laden und Entladen des Treibers. Eigentlich ein Lapsus des Betriebssystems. Zusammen mit der Monitorumschaltung nicht weiter schlimm, weil der Monitor zur Resynchronisierung ebenfalls lange braucht. Eigentlich ein Lapsus des Monitors. Könnte alles viel schneller gehen! Richtwert von IBM in den Siebzigern: 100 ms.

Wenn jedoch der Monitor nicht umgeschaltet wird, also genügend Monitore zur Verfügung stehen, ist es besser, wenn Tastatur und Maus permanent (für jeden der beteiligten PCs) präsent bleiben.

Den Schaltzustand kann ein Hilfsprogramm im System-Tray oder auffälliger im aktiven Fensterrahmen anzeigen. (Ich gehe hier mal von Windows aus.) Das ist dann bloß Bonusware. Der KM-Switch muss dazu ein abfragbares HID-Interface anbieten. Das ist nicht allzu schwer zu implementieren.

Die Lösung ist ein KM-Umschalter, bestehend aus:

je ein ATtiny45 mit V-USB-basierter Firmware für jeden PC, dazu je ein Taster zur Handumschaltung, eine farbige LED sowie ein Anschluss für eine mögliche externe Monitor-Umschaltung
ein ATtiny45 mit USB-Host-Firmware, basierend auf Kyosuke Ishikawas Arbeit (Schaltplan, Quelltext), für die USB-Tastatur und die USB-Maus
dazwischen I²C, weil diese Schnittstelle Hardwareunterstützung im ATtiny45 hat; V-USB würde sich mit einer Slave-Schnittstelle in Software beißen. Jeder Slave-ATtiny45 bekommt beim Programmieren eine andere I²C-Adresse zugewiesen, sie sind also nicht identisch. SPI würde zu viele Anschlüsse verbraten.

Ein Entwurf für bis zu vier zu steuernde PCs (links anzuschließen)

Man benötigt tatsächlich mindestens n Mikrocontroller, da jeder PC unabhängig für sich USB-Geräte jederzeit und untereinander asynchron ansprechen kann. Alternativ täte es ein SMP-Controller. Gibt's allerdings nicht in handlichen 8 Bit zu kaufen, sind schlicht nicht erfunden. Oder ein CPLD/FPGA: Viel zu teuer.

Zum Glück genügt USB Low-Speed (1,5 MBit/s), da alle beteiligten Komponenten nur für Low-Speed ausgelegt sind. Ein eventuelles Full-Speed-Gerät wird rigoros abgelehnt! Auch darf kein USB-Hub dazwischen geschaltet werden, denn diese gibt es nur ab Full-Speed. Tastaturen mit integriertem USB-Hub können nicht verwendet werden.

Es ist der Firmware egal, ob man an X5 die Tastatur und an X6 die Maus oder umgekehrt anschließt. Oder zwei Tastaturen anschließt. Oder Notebook-Tastaturen mit „Radiergummi“-Mausersatz. Es wird alles durchgereicht, was Tastatur oder Maus ist. Ein Joystick wird allerdings nicht durchgereicht. Für noch mehr USB-A-Anschlüsse bräuchte man bspw. einen ATtiny44.

Man fragt sich vielleicht, woher IC5 seinen Takt herbekommen soll. IC1..IC4 synchronisieren sich auf die SOF-Impulse des jeweiligen PCs, der RC-Oszillator arbeitet mit 16,5 MHz. IC5 kommandiert einen der aktiven IC1..IC4 dazu, auf dem I²C-Bus die SOF-Impulse durchzureichen, d.h. dazu wird der I²C-Bus kurzzeitig missbraucht. Dadurch kann auch IC5 seinen RC-Oszillator auf 16,5 MHz ziehen.

Muss noch programmiert werden!