一、并行接口概述
并行接口（Parallel Port），也称为并口或LPT口（Line Printer Terminal），是个人计算机历史上最重要的外围设备接口之一。它通过多根并行数据线同时传输多位数据，与串行接口逐位传输的方式形成对比。并行接口最广为人知的应用是连接打印机，因此也常被称为打印机接口（Printer Port）。
并行接口最初由Centronics公司在20世纪70年代为其点阵打印机开发，随后成为事实上的行业标准。1994年3月，IEEE正式发布了IEEE 1284标准——《个人计算机双向并行外设接口标准信号方法》，将并行接口技术规范化。
尽管USB和网络接口已经取代了并行接口在消费电子领域的主流地位，但在工业控制（工控）领域，IEEE 1284并行接口仍然具有重要的应用价值。许多工业设备——如老式数控机床、工业打印机、专用测试设备和数据采集系统——仍依赖LPT端口进行底层通信。通过PCIe转并口扩展卡，现代工控计算机可以继续兼容这些设备。
二、IEEE 1284标准的历史演进
并行接口的发展经历了多个阶段：
1970年代：Centronics公司开发了最初的并行接口，用于连接点阵打印机。该接口采用单向数据传输，计算机通过8位数据线向打印机发送数据，打印机通过独立的控制线返回状态信号。
1980年代：IBM PC采用Centronics并行接口作为标准配置（DB-25连接器），使其成为PC的标配接口。IBM将并行接口命名为LPT1、LPT2等。
1991年：网络打印联盟（Network Printing Alliance）成立，着手制定更完善的并行接口标准。
1992年：惠普（HP）推出了Bitronics实现，通过借用状态线形成4位并行反向通道，实现了基本的双向通信能力。
1994年3月：IEEE正式批准发布IEEE 1284-1994标准，统一了并行接口的电气特性、信号协议和连接器类型。
2000年：IEEE发布了修订版IEEE 1284-2000，进一步明确了信号时序和兼容性要求。
随着USB 2.0（480Mbps）的普及，并行接口逐渐从消费市场淡出。2016年8月，ANSI正式撤销了IEEE 1284标准。尽管如此，该标准定义的接口技术和协议仍在工控领域持续使用。
三、IEEE 1284定义的三种连接器类型
IEEE 1284标准定义了三种标准化连接器：
| 类型 | 连接器 | 引脚数 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| A型 | DB-25母座（25针D-Sub） | 25 | PC主机端（标准LPT口） |
| B型 | 36针Centronics连接器（0.085英寸间距） | 36 | 早期打印机端 |
| C型 | Mini-Centronics 36针（0.050英寸高密度） | 36 | 紧凑型设备，支持主机/外设双向通用 |
最常见的连接方式是A型（PC端DB-25母头）到B型（打印机端36针Centronics）的线缆。标准规定IEEE 1284合规线缆最大长度为3米（10英尺），推荐长度为1.83米（6英尺），以确保信号完整性。
DB-25接口信号定义
A型DB-25并行接口的25根有效针脚包括以下信号组：
8条双向数据线（D0-D7）：用于数据传输的核心通道
4条主动控制线：STROBE（数据选通）、AUTOFEED（自动换行）、INIT（初始化）、SELECTIN（选择输入）
5条状态反馈线：ACK（应答）、BUSY（忙）、PE（纸尽）、SELECT（选择状态）、ERROR（错误）
8条共用地线（GND）：提供信号回流路径
所有信号均基于TTL电平规范，逻辑高电平≥2.4V，低电平≤0.8V，噪声容限典型值约0.4V。接口电路通常采用开漏（OC）输出结构配合外部上拉电阻（2.2kΩ或4.7kΩ）实现电平稳定。
四、IEEE 1284的五种工作模式
IEEE 1284标准定义了五种操作模式，涵盖了从基本单向传输到高性能双向通信的全范围应用：
1. 兼容模式（Compatibility Mode，即SPP标准并行端口）
也称SPP（Standard Parallel Port）模式，是原始Centronics单向传输方式。主机通过8位数据线向外设发送数据，外设通过状态线返回信息。数据传输速率约50-150KB/s。该模式仅支持主机到外设的单向数据传输（输出方向）。
2. 半字节模式（Nibble Mode）
利用状态线（BUSY、ACK、PE、SELECT、ERROR中的4位）组成4位反向通道，实现从外设到主机的数据传输。虽然每次只传输半个字节（4位），但实现了最基本的双向通信能力。传输速率约50KB/s。
3. 字节模式（Byte Mode）
通过控制线指示数据方向后，将8位数据线切换为双向传输模式。相比半字节模式，字节模式实现了完整的8位反向通道，传输速率可达150KB/s以上。
4. 增强型并行端口模式（EPP，Enhanced Parallel Port）
EPP模式是一种半双工双向接口，专为需要高速数据传输的外设（如扫描仪、存储设备）设计。EPP通过硬件握手信号大幅提高了传输速度，减少CPU开销。理论传输速率可达1-2MB/s（约16Mbps），是SPP模式的约15倍。
5. 扩展功能端口模式（ECP，Extended Capability Port）
ECP模式在EPP基础上增加了DMA传输支持、数据RLE压缩（行程长度编码）和通道寻址功能。支持多逻辑设备复用同一物理接口。通过ISA总线，ECP的传输速率可达2-2.5MB/s（约20Mbps）。ECP模式特别适合需要高数据吞吐量的设备，如高性能打印机和多功能外设。
| 模式 | 方向 | 最大速率 | 特点 |
|---|---|---|---|
| SPP（兼容模式） | 单向（主机→外设） | 50-150KB/s | 原始方式，兼容性最佳 |
| 半字节模式 | 半双工 | 约50KB/s | 4位反向通道 |
| 字节模式 | 半双工 | 约150KB/s | 8位反向通道 |
| EPP | 半双工双向 | 1-2MB/s | 高速硬件握手，低CPU占用 |
| ECP | 半双工双向 | 2-2.5MB/s | DMA支持、RLE压缩、通道寻址 |
五、IEEE 1284硬件兼容性分级
IEEE 1284标准定义了两种硬件兼容性级别：
Level I：基础反向通道支持，适用于短距离（
<2米）、中速（≤1mb>Level II：增强型长电缆驱动能力，支持超过2米线缆长度，提供更高的时序裕量和信号完整性，适合长距离或高速（≥1MB/s）的EPP/ECP模式通信。
六、PCIe转并口技术：在工控系统中扩展并口
随着现代计算机主板上原生并行接口的消失，工控领域需要通过PCIe（PCI Express）总线扩展并口功能。主流的解决方案采用专用桥接芯片实现PCIe到并口的协议转换。
WCH CH382芯片
南京沁恒微电子（WCH）的CH382芯片是PCIe总线的双串口及打印口芯片。它包含两个兼容16C550/16C750的异步串口和一个EPP/ECP增强型双向并口。CH382在并口方面支持SPP、Nibble、Byte、PS/2、EPP和ECP等全部IEEE 1284工作模式，支持双向数据传输，最高传输速度可达1MB/s。CH382芯片可以灵活配置为双串口、单并口或双串口加载并口三种功能模式。
WCH CH384芯片
CH384是CH382的扩展版本，提供四个异步串口和一个EPP/ECP增强型双向并口。CH384还可以通过外加CH438芯片串口扩展最多达24个串口。CH384的并口功能与CH382一致，支持完整的IEEE 1284协议。
驱动兼容性
CH382和CH384的驱动程序支持Windows 11/10/8.1/8/7/VISTA/XP及Server版本（2025/2022/2019/2016/2012/2008/2003），还支持DOS和Linux（内核2.6.0及以上版本）。WCH提供了开源的Linux驱动程序（ch35x_38x_linux），已在GitHub上发布。
七、并口在工控领域的实际应用
尽管USB和以太网接口已广泛普及，但并口在以下工控场景中仍具有不可替代性：
工业打印机系统：大量工业级票据打印机、条码打印机和标签打印机仍使用并行接口，切换接口协议需要修改产线固件和软件。
数控设备通信：老式CNC数控机床和PLC设备使用LPT口传输G代码和加工程序。
测试测量设备：GPIB和专用测试设备通过并行接口与工控计算机通信。
专用数据采集：并行接口的8位数据线可并行传输8路数字信号，适用于需要低延迟、高实时性的工控数据采集场景。
安全隔离需求：并口的TTL电平特性使其可以通过光电隔离器实现设备间的电气隔离，增强工控系统的抗干扰能力。
对于这些应用场景，通过PCIe转并口卡（如采用CH382L芯片的方案）可以无缝地将LPT功能引入现代工控系统，无需修改现有设备和软件。
八、总结
IEEE 1284并行接口标准自1994年发布以来，经历了从单向打印接口到高速双向通信接口的完整技术演进。SPP、Nibble、Byte、EPP和ECP五种工作模式覆盖了从基础兼容到高性能扩展的全面需求。尽管消费电子领域已转向USB和网络接口，但在工业控制领域，并行接口凭借其成熟的技术体系、稳定的协议支持和广泛的老旧设备兼容性，仍然具有重要的应用价值。
通过CH382、CH384等PCIe桥接芯片，现代工控计算机可以实现对传统并口设备的无缝兼容。在驱动支持和开发资源方面，以沁恒为代表的国产芯片厂商提供了完善的解决方案，为工控领域的国产化替代和系统升级提供了可靠的技术基础。
