Open-Source-Adapter: 53 Jahre alter GPIB-Anschluss läuft mit USB-C - und bald mit Ethernet
Als Alternative zu teuren USB-Adaptern für den 53 Jahre alten GPIB-Anschluss gibt es ein Open-Source-Projekt mit erstaunlich kompakter und einfacher Umsetzung. Eine kommende Version soll neben USB-C sogar über Ethernet verfügen.
Der USB-Standard ist für die gesamte Technikbranche ein Segen. Die einheitliche Schnittstelle erspart viel Aufwand und den Nutzern die Anschaffung immer neuer Kabel - vor allem seit die EU die Nutzung von USB-C und zuvor microUSB forciert. Auch heute funktionieren aber noch viele Geräte aus der Zeit vor USB - und hier wird die Anbindung zum Problem. Zwar gibt es zahlreiche Adapter, diese sind aber zumindest teilweise fehleranfällig und kostspielig. Zumindest für einen Legacy-Anschluss namens GPIB (General Purpose Interface Bus, hierzulande bekannt als IEC-625-Bus) gibt es aber eine bessere Open-Source-Lösung.
USB jetzt, Ethernet bald
GBIP wurde ab dem Jahr 1972 insbesondere an Messgeräten wie Oszilloskopen verbaut, ist an modernen PCs aber längst nicht mehr zu finden. Um hohen Preisen und Stabilitätsproblemen aus dem Weg zu gehen, hat Kai Gossner - auf Github bekannt als xyphro - schon vor Jahren ein Open-Source-Projekt namens UsbGpib ins Leben gerufen. Damit können sich interessierte Nutzer den Adapter für den 53 Jahre alten Anschluss einfach selbst zusammenbauen. Alternativ kann man ihn auch fertig kaufen. Wenn man den Zeitaufwand nicht berechnet, kommt man mit einem Selbstbau aber deutlich günstiger weg.
Quelle: 1-1111 (Wikimedia)
Ein alter GPIB-Stecker. Von den verbauten 24 Kontakten werden 16 zur Kommunikation genutzt.
Angeblich funktioniert der Adapter trotz eines einfachen Aufbaus hervorragend. Laut der Projektseite läuft er ab Windows 7 sowie unter Linux und Mac stabil. Auch an Kleinigkeiten wurde dabei gedacht. Unter anderem soll sich der Adapter nur dann beim Betriebssystem melden, wenn ein aktives GBIP-Gerät verbunden ist. Das soll die USB-Controllerübersicht sauber halten. Zudem wird auch der über die Schnittstelle gemeldete Name weitergegeben, sodass sich Geräte leicht identifizieren lassen.
Quelle: UsbGpib (Github)
Entwicklungsgerät der Version 3 des Adapters. Neben USB-C soll diese auch über einen Ethernet-Anschluss verfügen.
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Möglich wird das alles durch die Nutzung eines günstigen Mikrocontrollers vom Typ ATMEGA32U4. Dieser verfügt über eine integrierte USB-Schnittstelle und genügend weitere Kontakte, um die 16 Datenleitungen des GPIB-Interfaces abzugreifen und in Echtzeit zu übersetzen. In der ersten Version von UsbGpib werden die Daten dann per USB-C bereitgestellt, in der zweiten Version per USB-C. Und es geht noch weiter: Noch für diesen Januar ist eine dritte Version geplant, die zusätzlich über einen Ethernet-Anschluss verfügen soll. Ab dann werden sich alte GPIB-Geräte also auch direkt mit dem Heimnetzwerk verbinden lassen, wahlweise sogar mit einer Unterstützung für Power over Ethernet.
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Quelle: UsbGpib (Github) / CNX Software via Tom's Hardware
Und ich würde USB nicht unbedingt nur als Segen ansehen, es ist eher eine Hassliebe, welche ich zu dem Standard habe.
Am liebsten ist mir eigentlich RS-232 ("COM-Port"), denn es ermöglicht eine Treiberlose Programmierung. Bei GPIB ist es eigentlich ähnlich, zusätzlich hat es aber einige coole Spezialfeatures.
Der Hauptvorteil dieser alten Ports ist m.m.n., dass diese komplett ohne Treiber auskommen, und ein kurzer Ausfall Programme im Normalfall nicht stört.
Wenn man an einem schlechten RS-232 Kabel wackelt (oder es elektrische Interferenz gibt), kommt für wenige Millisekunden Schrott an. Der Port bleibt aber offen, und in den meisten Fällen wird das kaum auffallen, vor allem, wenn das Steuerprotokoll, welches darüber läuft, Prüfsummen und / oder Acknowledgements nutzt.
Bei USB trennt sich der Port, und die Kommunikation ist unmöglich, bis das OS das Gerät wieder angemeldet (enumieriert) hat. Selbst dann sind die Handles ungültig. Ein gutes Programm muss also zyklisch prüfen, ob die USB-Verbindung noch steht, und, falls nicht, diese wieder aufbauen.
In diesem Zusammenhang habe ich im Industrieumfeld schon einige Probleme mit Teils kritischen Auswirkungen erlebt.
Da ist mir RS-232 / RS-485 zehnmal lieber. Es ist so simpel, das kaum etwas schiefgehen kann. Für Windows 95 geschriebene Tools funktionieren meist auf Anhieb mit modernen Systemen, da sie keine Treiber für die COM-Ports brauchen.
GPIB ist nach wie vor in der ATE-Branche (automatisches Test-Equipment) sehr weit verbreitet, weil es sehr stabil funktioniert. Es funktioniert ähnlich wie ein alter Parallelport, hat aber einige Spezialfeatures, welche Callbacks ähnlich zu Interrupts hinzufügen.
Langsam wird GPIB aber auch in diesem Bereich mit Ethernet ersetzt. Aber auch dort hat man ein Problem, sobald eine TCP-Verbindung abbricht.