Stichworte: USB, LPT, Parallel, Parallelport, Druckerport, Konverter, Adapter; Programmer, ATmega, ISP, FPGA, CPLD, JTAG; Portzugriff, IEEE 1284, IEEE1284

USB-zu-Parallel-Umsetzer „USB2LPT“

Eine Bauanleitung, Fertiggerät verfügbar

Im Gegensatz zu allen anderen USB→Parallel-Adaptern ermöglicht dieses hier den Anschluss beliebiger Hardware (nicht nur Drucker), ohne Software anzupassen! Ein Parallelport wird durch den zugehörigen Treiber virtualisiert. Die Schaltung passt in ein gewöhnliches Stecker-Gehäuse.

Ein umgekehrtes Gerät (LPTzUSB), welches den Anschluss eines USB-Druckers an ein Parallelport ermöglicht, ist funktionstüchtig und nachbaubar.

Dieses USB2LPT kann nicht (sinnvoll) dazu eingesetzt werden, parallele Druckdaten eines anderen Rechners aufzusammeln. Dazu gibt es LptCap, basierend auf FT245.

Für Anfragen nach Fertiggeräten bitte mailen.

Liste der funktionierenden Programme
Zur Treiber-Software
USB2LPT ist ein Multifunktionsgerät, unfertig weil JTAG noch fehlt, Dokumentation gesucht!
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Das Anwendungsprogrammierer-Interface (API) zum Direktzugriff aufs USB2LPT ohne INPOUT32.DLL und ähnliches

Einsatzgebiete

Typische Geräte sind:

Programmiergeräte (AVR, JTAG …)

Datenlogger, Datenerfassung

„Langsame“ Steuerungen, wie Garten, Modelleisenbahn, Kassen-Öffner, Teleskop-Rotor …

Synchrone Bus-Anschlüsse, wie I²C, SPI …

Labor-Automatisierung, einfache Roboter, Antennenrotor

Unzweckmäßig ist der Einsatz für:

Drucker, dafür gibt es billigere Lösungen
Drucker in der DOS-Box oder bei widerspenstigen Windows-Programmen (die LPTx verlangen, bspw. Aposoft): USB-Drucker gibt man als Netzlaufwerk(!) frei und mountet sie mittels „net use LPT1: Freigabename“. Diese Einstellung ist persistent (übersteht Reboots). Probleme gibt es nur bei x64-Windows-Versionen.
Oder aber man benutzt andere, bessere DOS-Emulatoren, bspw. DOSbox-MB5.
Etikettendrucker werden oft von widerspenstigen Programmen angesteuert, mehr oder weniger direkt. Direkt eincompilierte Ein-/Ausgabebefehle in lassen sich mit einem spezialisierten Programm aufschnappen, welches die Daten dann an einen Windows-Drucker weiterreicht. Hier hilft eher meine InpOut32.dll.
Oszilloskope, Kameras sowie sonstige Geräte mit massivem Daten-Input: Die erreichbare Übertragungsgeschwindigkeit reicht mit simplem Trapping der Ein-/Ausgabebefehle nicht vorn und hinten, und der Geschwindigkeitsverlust (bspw. Faktor 100) macht das Gerät schlicht unbenutzbar. Derartige Geräte benötigen:
- Einen speziellen USB-Adapter — USB2LPT geht hierfür auch, dediziert wird's billiger. Häufig genügt USB Full-Speed.
- Spezielle Firmware. Diese macht die gesamte Kommunikation. Stets erforderlich!
- Spezielle Software-Anpassung an den USB-Adapter. Nur in bestimmten Fällen kann das entfallen:
  - Es gibt eine dokumentierte USB-Schnittstelle für die Software.
  - Es kann auf eine Standard-USB-Geräteklasse zurückgegriffen werden. Standard-Software kann benutzt werden. Die alte Software wird obsolet. Beispiel: Teleskop-Kamera kann sich als USB-Webcam ausgeben. Oszilloskop kann sich (in Grenzen) als Mikrofon ausgeben.
Parallelport-Geräte mit hochpräziser Zeitsteuerung, etwa Schrittmotoren einer CNC-Maschine: Hierfür gibt es spezielle Lösungen, die (nicht umsonst) teuer sind. Besser, man benutzt hierfür einen Desktop-PC, kein Notebook. Er darf auch alt sein. Was auch geht: Siehe vorher gehender Punkt, Oszilloskope und Kameras.

Bestimmte Gerätekategorien sind von der Emulation leider ausgeschlossen:

Scanner und solche in Multifunktionsgeräten (Treiber ist nicht genügend Windows-konform)
ZIP-Laufwerke (Treiber ist nicht genügend Windows-konform)
»Absichtlich« am Debugregister-Trap vorbeiprogrammiertes, wie moderne Dongles (= Software-Schutzstecker, etwa ab 1995)
Für diese gibt es für jede gängige Software USB-Varianten und -Updates. Alte Dongles (Software vor 1995) sollten funktionieren.
Ich wiederhole noch mal gebetsmühlenartig: USB2LPT funktioniert NIE mit Dongles AUSSER das letzte Software-Update ist 30 Jahre her (1995). Das Alter des Dongles ist ohne Belang.
Und ich wiederhole gebetsmühlenartig: USB2LPT macht nicht, dass Ihr Programm unter Windows 7-8-10 läuft, wenn es nicht mal mit einem echten Parallelport funktioniert.

Die Software muss selbstverständlich unter Windows lauffähig sein! Bei DOS-Programmen genügt Ausführbarkeit in einer DOS-Box. Auch 16-bit-Windows-Programme werden unterstützt. Als Prozessor wird ein Pentium oder höher vorausgesetzt.

Einschränkungen, Performance

Das Abfangen der Portzugriffe erfolgt im Windows-Treiber im privilegierten Modus. Die dabei »verbrauchte« Zeit ist jedoch gering gegenüber der, dass bei jedem IN-Befehl (Port[]-Lesen, inportb()) ein USB-Rahmen von 125 µs Dauer (Low-Speed, Full-Speed: sogar 1 ms) abgewartet werden muss. Das kann im Extremfall zu 100-facher Zeitdehnung(!) führen.
Bleibt zu hoffen, dass es bei Ihrer Software nicht so ist. Die Wartezeit kommt anderen Prozessen zu Gute. Einziger Ausweg ist die Änderung der Software (das sollte ja vermieden werden).
OUT-Befehle (Port[]-Schreiben, outportb()) führen zu keiner nennenswerten Verlangsamung.

Es ist nicht sinnvoll, diesen Umsetzer nur zur Ansteuerung eines Druckers zu verwenden, dafür sind die sonstigen USB-zu-Parallel-Konverter geeigneter, die es überall zu kaufen gibt (bspw. bei Reichelt: AK USB 102 für 5,95 €) (Alle Preisangaben ohne Gewähr!). Eine Drucker-kompatible USB-Schnittstelle ist jedoch in der Firmware als »Beigabe« implementiert, siehe Multifunktionsgerät. So gibt es bei Verwendung mit Druckern keine Geschwindigkeits-Einbußen.

Programme, die ihrerseits Kernel-Treiber zum Zugriff aufs Parallelport mitbringen, bereiten in der Regel keine Probleme wegen der »Härte« eines Debugregister-Traps.

Es kann Interferenzen mit Debuggern geben. Für Programm-Entwicker ist dieser Umsetzer ohnehin uninteressant.

Hinweis: Genau betrachtet ist der Aufwand für diesen USB-zu-Parallel-Konverter oftmals überflüssig, denn:

Für Desktop-PCs ohne Parallelport gibt es PCI-Karten (11 €) oder PCIexpress-Karten (20 €).
Sie sind nur weniger gut handhabbar (PC muss ausgeschaltet und geöffnet werden).
Für Laptops ohne Parallelport gibt es ExpressCard-Karten.
Allerdings sind diese recht teuer, und man muss man aufpassen und solche kaufen, die intern per PCIexpress und nicht per USB funktionieren.
Funktioniert angeblich:

Delock 66220 (40 €)
Delock 61623 (45 €)
Funktioniert definitiv nicht:

Delock 66215 (29 €)

Somit braucht man USB2LPT nur für Netbooks und Subnotebooks ohne ExpressCard-Schacht.
Die Parallelport-Anschlussmöglichkeiten zusammengefasst:

Eigenschaft
Parallelport via
Original-Adresse? schnell? Max. Ports steckbar im Betrieb? Am PC? Am Notebook? Kosten ca. / € Bemerkung

Onboard ja ja (1-5 µs) 1 - alte
Boards alte Geräte 0 Beste Lösung
ISA-Karte ja 3 nein nein 0 (Trödelmarkt) Nur für sehr alte Desktops
PCI-Karte nein (verschoben) ja (1-2 µs) ≥ 3 ja nein 11 Gut und preiswert
PCI-Karte mit Adress-Remap
Originalquelle? ja! 56 Bestens für Desktops
PCIexpress-Karte nein (verschoben) 20 Gut und preiswert
PCMCIA-Karte ja ja (1-10 µs) 3 ja mit
Adapter alte Geräte 50+ (Trödelmarkt) Nur für sehr alte Laptops
ExpressCard via PCIe nein (verschoben) ja (1-2 µs) ≥ 3 ja 40 Lästig dickes Kabel
h#s USB2LPT ja (emuliert) nein (≥ 125 µs) 255 ja 30 open-source
ExpressCard via USB ja (emuliert)
(nur via InpOut32.dll
und Zusatzschaltung) OUT: ja (≤ 10 µs)
IN: nein (1000 µs) typ. 2 ja nein ja 30
Für Drucker
Für 8 Ausgabepins und 3 Eingabepins

USB→Drucker-Konverter ≈ 99 ja 6
eSATA2LPT ja (emuliert) ja (5 µs) typ. 2 nein mit
Adapter via eSATA 30 denkbar; Stromversorgung erforderlich

Neuere BitBang-Software von mir ist grundsätzlich so gestaltet, dass sie – ggf. mit verminderter Performance – auch mit einfachen USB-Paralleldrucker-Konvertern (um 5 €) funktioniert. Beispielsweise

ein DiscoLitez-Plugin (externe Lampen oder LEDs mit WinAMP steuern)
mein Fork der InpOut32.dll
Zugriffssoftware zum Conitec PEPS-3 RAM/EPROM-Simulator
DDS-Generator mit AD9834, hier mit dem Entwicklungsboard „EVAL-AD9834EBZ“ von Analog Devices
PonyProg64 (in Entwicklung)

Eigenschaft Parallelport via	Original-Adresse?	schnell?	Max. Ports	steckbar im Betrieb?	Am PC?	Am Notebook?	Kosten ca. / €	Bemerkung
Onboard	ja	ja (1-5 µs)	1	-	alte Boards	alte Geräte	0	Beste Lösung
ISA-Karte	ja	3	nein	nein	0 (Trödelmarkt)	Nur für sehr alte Desktops
PCI-Karte	nein (verschoben)	ja (1-2 µs)	≥ 3	ja	nein	11	Gut und preiswert
PCI-Karte mit Adress-Remap Originalquelle?	ja!	56	Bestens für Desktops
PCIexpress-Karte	nein (verschoben)	20	Gut und preiswert
PCMCIA-Karte	ja	ja (1-10 µs)	3	ja	mit Adapter	alte Geräte	50+ (Trödelmarkt)	Nur für sehr alte Laptops
ExpressCard via PCIe	nein (verschoben)	ja (1-2 µs)	≥ 3	ja	40	Lästig dickes Kabel
h#s USB2LPT	ja (emuliert)	nein (≥ 125 µs)	255	ja	30	open-source
ExpressCard via USB	ja (emuliert) (nur via InpOut32.dll und Zusatzschaltung)	OUT: ja (≤ 10 µs) IN: nein (1000 µs)	typ. 2	ja	nein	ja	30	Für Drucker Für 8 Ausgabepins und 3 Eingabepins
USB→Drucker-Konverter	≈ 99	ja	6
eSATA2LPT	ja (emuliert)	ja (5 µs)	typ. 2	nein	mit Adapter	via eSATA	30	denkbar; Stromversorgung erforderlich

Aktuelle Versionen

Es gibt auch ältere Ausgaben, die unter Umständen leichter nachbaubar sind, sowie ein Nachbauvorschlag mit Durchsteck-Bauteilen. Sie werden ebenfalls softwaretechnisch voll unterstützt.

Low-Speed
(Aufbau-Anleitung)

USB2LPT 6

2008..2012, Stückzahl: 350
Nur vier SMD-Bauteile und vier Durchsteck-Bauteile
Mit Atmel ATmega8-16TQ. Basierend auf V-USB
Ohne Quarz – Quarz ist optional. Echtes 5-V-Design.
Bootloader für Firmware-Update via USB, nicht via SPI (typischerweise am Parallelport)
Zwei USB-Interfaces (also ein Multifunktionsgerät) für Direktzugriff und treiberlosen USB-HID-Betrieb
Gut geeignet für Relaiskarten, Lampensteuerungen, Text-Displays, langsame Schrittmotoren (bis 100 Schritte/s), langsame Gerätesteuerungen wie SDR1000, I²C-Geräte, Brauereisteuerungen
Die Firmware zwischen Dezember 2010 und April 2013 läuft nicht unter Windows Vista und Windows 7 / 8 (32 und 64 bit), bitte updaten!

High-Speed
(Aufbau-Anleitung mit Video)

USB2LPT 7

2008..2012, Stückzahl: 850
Mit Cypress' CY7C68013A-56LFXC (mittlerweile von Infineon) und einer Reihe Fußvolk.
Low-Power-, Low-Drop-Spannungsregler zur Erfüllung der USB-Spezifikation zur Standby-Stromaufnahme (≤ 500 µA, wirklich wichtig nur für schlafende Laptops)
3,3-V-Design mit (abschaltbaren) Pull-Up-Widerständen nach 5 V an jedem Anschluss
Bootloader für Firmware-Update via USB enthalten
Drei USB-Interfaces (also ein Multifunktionsgerät) für Direktzugriff, Drucker-Emulation und treiberlosen USB-HID-Betrieb
Drei zusätzlich herausgeführte Anschlüsse für die Nutzung von 20 statt 17 Ein/Ausgabeleitungen, Datenrichtung für jedes Portpin einzeln auswählbar (genügt für parallele AVR-Programmierung ohne umständliche Schieberegister)
Firmware-Modifikationsmöglichkeit im RAM direkt aus Anwendersoftware zur Lösung problemspezifischer Aufgaben mit GPIF und echten 480 MBit/s
Platine als Multinutzen mit 1.6 mit offenen Nachbestelldaten
Geeignet für Programmiergeräte, FPGA-Bitstream-Download, grafische LC-Displays, mittelschnelle Schrittmotoren (bis 1000 Schritte/s)

Billigere Alternative: Entwicklungsboard von eBay. Inbetriebnahmeanleitung (d.h. Konvertierung zu einem USB2LPT 1.7) hier.

Software

Dieser Download wird für den Betrieb des Fertiggerätes benötigt:
Treiber für Windows 98/Me/2k/XP/Vista/7/8/10/11
Dieser WDM-Treiber hat nur wenig mit Plug'n'Play am Hut. Es werden einfach die LPT-Portadressen per Debugregister-Trap oder (alles wahlweise) durch Anzapfung der Kernel-Funktionen READ_PORT_UCHAR und WRITE_PORT_UCHAR abgehört und Zugriffe auf USB umgelenkt. Da ein PC nie mehr als 3 LPTs haben konnte, können auch nur 3 standardmäßige LPTs emuliert werden. Bei freier LPT-Auswahl ist die Anzahl zurzeit auf 9 „beschränkt“.
So viele konnte man noch nie zusammen im Rechner haben!
Niemals diesen Treiber mit etwas anderem als diesem USB2LPT benutzen! Es funktioniert nicht — und kann Ihr Betriebssystem durcheinanderbringen.
Achtung: Für die Low-Speed-USB2LPT 1.5 und 1.6 unter Vista/7/8 ist die Portzugriffsemulation noch einmal um den Faktor 8 (!) langsamer. Für Relais und Lampen ist das dennoch ausreichend.
Neu: Es installieren sich auch funktionelle Treiber für 64-Bit-Editionen von Windows, das heißt, die API funktioniert, seit 2015 auch die Portzugriffsumlenkung.
Es gibt drei neue Seiten (Tabs) bei „Eigenschaften“ im Geräte-Manager. Alle Seiten sind in zurzeit 14 Sprachen verfügbar. Der Tab „Anschlusseinstellungen“ kommt von Windows.
Der Treiber ist zertifiziert. Das Zertifikat ist auf unbestimmte Zeit gültig, Microsoft hat bis dato kein Ablaufdatum angegeben.
Für den äußerst seltenen Fall, dass Sie Win64-Portzugriffe im Kernel Mode abfangen müssen, müssen Sie außerdem den PatchGuard deaktivieren. Sonst brauchen Sie sich über den nach einigen Sekunden oder Minuten erscheinenden Bluescreen 0x109 nicht zu wundern. Dafür gibt es beim Treiber-Setup ein entsprechendes Ankreuzfeld.
Dieser Download wird benötigt, um für die Distribution einen erwartungsgemäßes Begleitschreiben auszudrucken:
Beipackheft zum Audrucken
Als Winword, nicht als PDF! Denn PDF ist kein Quelltext.
Die folgenden Downloads benötigen Sie allenfalls zum Firmware-Update, sind jedoch im o.a. Treiber-Archiv schon enthalten:
- Firmware für den seriellen EEPROM (AN2131) (Full-Speed-Ausgaben 1.0 und 1.1)
- Firmware für den seriellen EEPROM (FX2LP) (High-Speed-Ausgaben 1.2 bis 1.4 sowie 1.7)
- Firmware für ATmega48 (USB2LPT Low-Speed 1.5, mit Quarz 12 MHz; usb2lpt5.eep ist wichtig und enthält die USB-Deskriptoren)
- Firmware für ATmega8 (USB2LPT Low-Speed 1.6, ohne oder auch mit Quarz)

In dieser Grafik können Sie die Tabs anklicken, um sich die angebotenen Eigenschaftsseiten ansehen zu können.

Verwendung

Schauen Sie unbedingt beim Geräte-Manager nach! Unter „Anschlüsse“ befindet sich das Gerät. Bei Auswahl des Eigenschafts-Dialogs gibt es drei zusätzliche Tabs, Emulation, Statistik und Monitor.

Unter Emulation wird das zu emulierende Port ausgewählt sowie einige weitere Eigenschaften (volle kontextsensitive Hilfe vorhanden).
Bei Statistik gibt es einige Zugriffszähler, die „arbeiten“ sollten, wenn Ihre Software aufs Druckerport zugreift.
Mit Monitor schließlich können Sie mit der Schnittstelle ein bisschen herumspielen sowie Pegel beobachten. Die ausgefeilte Sprechblasen-Hilfe informiert über alle Bits und Pins.
Der Tab Anschlusseinstellungen kommt von Windows (NT). Hier kann man (seit Mai 2013) den Namen der Schnittstelle ändern. Alles andere ist wirkungslos.

Es gibt auch eine API für Programmierer, die sehr einfach gehalten ist. Öffnen Sie mit CreateFile das Gerät "\\.\LPT1" (oder "LPT2" wenn es das zweite Gerät ist usw.), und schicken/holen die zu transferierenden Bytes (siehe USB2LPT.A51, Marke "upv") über einen einzigen Aufruf von DeviceIoControl.

Über den IOCTL-Kode IOCTL_VLPT_AnchorDownload ist ein Umkonfigurieren des Controllers jederzeit möglich, um ihn an eine spezielle Aufgabe anzupassen. (Der vorhandene Quelltext USB2LPT.A51 sollte dazu verwendet werden.) Damit stellt das Gerät auch eine Art Hosentaschen-Entwicklungskit für EZUSB AN2131/CY7C68013 dar.

Häufig gestellte Fragen

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Kein Weiterso

Das USB2LPT-Projekt ist 2012 stecken geblieben:

Geschwindigkeit bleibt ungenügend, Alternative Desktop-PC mit PCI- oder PCIexpress-Karte haushoch überlegen, auch deshalb.
Low- und Full-Speed-Alternativen werden besser eingestampft, auch deswegen.
Zuverlässigkeit der Treibersoftware mangelhaft, versagt mit VMWare, gelegentliche Bluescreens.
Keine echte LPT-Kompatibilität via Gerätemanager, das Problem konnte ich nie lösen.
Preiswertere Alternative: CY7C68013A-Entwicklungsboard. Keine Ahnung wie die Chinesen das Board unter dem Einkaufspreis des Mikrocontrollers anbieten können!
Keine brauchbare Lösung, die 5-V-I/O mit USB-High-Speed kombiniert. Das führt manchmal aber häufig genug zu Problemen. Müsste man mit zwei Mikrocontrollern ~~lösen~~ erschlagen.
Bezugsquelle für CY7C68013A, Leiterplatten (inzwischen mit JLCPCB kein Problem mehr)
Zeit + Augenlicht (fürs SMD-Löten, früher kein Problem, jetzt mit Brille und Sehhilfen unverschämt umständlich)

Nachbauten

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Ihr Betriebssystem und Bitbreite (32 oder 64 Bit) sowie (falls vorhanden) Virtualisierungssoftware — Prozessortyp, ServicePacks, Virenscanner usw. interessieren nicht
Ihre Software, idealerweise mit einem Download-Link, damit ich's nachvollziehen kann
Eine Beschreibung, wie Sie zum Fehlerbild kommen
Angaben zur Statistik-Seite während des Fehlerhergangs
Den genauen Wortlaut der Fehlermeldung, beim Bluescreen die (fünf) Hexadezimalzahlen