Documentation/input/joystick-parport.txt

   1                     Linux Joystick parport drivers v2.0
   2                (c) 1998-2000 Vojtech Pavlik <vojtech@ucw.cz>
   3                (c) 1998 Andree Borrmann <a.borrmann@tu-bs.de>
   4                              Sponsored by SuSE
   5         $Id: joystick-parport.txt,v 1.6 2001/09/25 09:31:32 vojtech Exp $
   6 ----------------------------------------------------------------------------
   7
   8 0. Disclaimer
   9 ~~~~~~~~~~~~~
  10   Any information in this file is provided as-is, without any guarantee that
  11 it will be true. So, use it at your own risk. The possible damages that can
  12 happen include burning your parallel port, and/or the sticks and joystick
  13 and maybe even more. Like when a lightning kills you it is not our problem.
  14
  15 1. Intro
  16 ~~~~~~~~
  17   The joystick parport drivers are used for joysticks and gamepads not
  18 originally designed for PCs and other computers Linux runs on. Because of
  19 that, PCs usually lack the right ports to connect these devices to. Parallel
  20 port, because of its ability to change single bits at will, and providing
  21 both output and input bits is the most suitable port on the PC for
  22 connecting such devices.
  23
  24 2. Devices supported
  25 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  26   Many console and 8-bit computer gamepads and joysticks are supported. The
  27 following subsections discuss usage of each.
  28
  29 2.1 NES and SNES
  30 ~~~~~~~~~~~~~~~~
  31   The Nintendo Entertainment System and Super Nintendo Entertainment System
  32 gamepads are widely available, and easy to get. Also, they are quite easy to
  33 connect to a PC, and don't need much processing speed (108 us for NES and
  34 165 us for SNES, compared to about 1000 us for PC gamepads) to communicate
  35 with them.
  36
  37   All NES and SNES use the same synchronous serial protocol, clocked from
  38 the computer's side (and thus timing insensitive). To allow up to 5 NES
  39 and/or SNES gamepads and/or SNES mice connected to the parallel port at once,
  40 the output lines of the parallel port are shared, while one of 5 available
  41 input lines is assigned to each gamepad.
  42
  43   This protocol is handled by the gamecon.c driver, so that's the one
  44 you'll use for NES, SNES gamepads and SNES mice.
  45
  46   The main problem with PC parallel ports is that they don't have +5V power
  47 source on any of their pins. So, if you want a reliable source of power
  48 for your pads, use either keyboard or joystick port, and make a pass-through
  49 cable. You can also pull the power directly from the power supply (the red
  50 wire is +5V).
  51
  52   If you want to use the parallel port only, you can take the power is from
  53 some data pin. For most gamepad and parport implementations only one pin is
  54 needed, and I'd recommend pin 9 for that, the highest data bit. On the other
  55 hand, if you are not planning to use anything else than NES / SNES on the
  56 port, anything between and including pin 4 and pin 9 will work.
  57
  58 (pin 9) -----> Power
  59
  60   Unfortunately, there are pads that need a lot more of power, and parallel
  61 ports that can't give much current through the data pins. If this is your
  62 case, you'll need to use diodes (as a prevention of destroying your parallel
  63 port), and combine the currents of two or more data bits together.
  64
  65            Diodes
  66 (pin 9) ----|>|-------+------> Power
  67                       |
  68 (pin 8) ----|>|-------+
  69                       |
  70 (pin 7) ----|>|-------+
  71                       |
  72  <and so on>          :
  73                       |
  74 (pin 4) ----|>|-------+
  75
  76   Ground is quite easy. On PC's parallel port the ground is on any of the
  77 pins from pin 18 to pin 25. So use any pin of these you like for the ground.
  78
  79 (pin 18) -----> Ground
  80
  81   NES and SNES pads have two input bits, Clock and Latch, which drive the
  82 serial transfer. These are connected to pins 2 and 3 of the parallel port,
  83 respectively.
  84
  85 (pin 2) -----> Clock
  86 (pin 3) -----> Latch
  87
  88   And the last thing is the NES / SNES data wire. Only that isn't shared and
  89 each pad needs its own data pin. The parallel port pins are:
  90
  91 (pin 10) -----> Pad 1 data
  92 (pin 11) -----> Pad 2 data
  93 (pin 12) -----> Pad 3 data
  94 (pin 13) -----> Pad 4 data
  95 (pin 15) -----> Pad 5 data
  96
  97   Note that pin 14 is not used, since it is not an input pin on the parallel
  98 port.
  99
 100   This is everything you need on the PC's side of the connection, now on to
 101 the gamepads side. The NES and SNES have different connectors. Also, there
 102 are quite a lot of NES clones, and because Nintendo used proprietary
 103 connectors for their machines, the cloners couldn't and used standard D-Cannon
 104 connectors. Anyway, if you've got a gamepad, and it has buttons A, B, Turbo
 105 A, Turbo B, Select and Start, and is connected through 5 wires, then it is
 106 either a NES or NES clone and will work with this connection. SNES gamepads
 107 also use 5 wires, but have more buttons. They will work as well, of course.
 108
 109 Pinout for NES gamepads                 Pinout for SNES gamepads and mice
 110
 111            +----> Power                   +-----------------------\
 112            |                            7 | o  o  o  o |  x  x  o  | 1
 113  5 +---------+  7                         +-----------------------/
 114    | x  x  o   \                            |  |  |  |          |
 115    | o  o  o  o |                           |  |  |  |          +-> Ground
 116  4 +------------+ 1                         |  |  |  +------------> Data
 117      |  |  |  |                             |  |  +---------------> Latch
 118      |  |  |  +-> Ground                    |  +------------------> Clock
 119      |  |  +----> Clock                     +---------------------> Power
 120      |  +-------> Latch
 121      +----------> Data
 122
 123 Pinout for NES clone (db9) gamepads     Pinout for NES clone (db15) gamepads
 124
 125         +---------> Clock                    +-----------------> Data
 126         | +-------> Latch                    |             +---> Ground
 127         | | +-----> Data                     |             |
 128         | | |                              ___________________
 129     _____________                        8 \ o x x x x x x o / 1
 130   5 \ x o o o x / 1                         \ o x x o x x o /
 131      \ x o x o /                          15 `~~~~~~~~~~~~~' 9
 132     9 `~~~~~~~' 6                             |     |     |
 133          |   |                                |     |     +----> Clock
 134          |   +----> Power                     |     +----------> Latch
 135          +--------> Ground                    +----------------> Power
 136
 137 2.2 Multisystem joysticks
 138 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 139   In the era of 8-bit machines, there was something like de-facto standard
 140 for joystick ports. They were all digital, and all used D-Cannon 9 pin
 141 connectors (db9). Because of that, a single joystick could be used without
 142 hassle on Atari (130, 800XE, 800XL, 2600, 7200), Amiga, Commodore C64,
 143 Amstrad CPC, Sinclair ZX Spectrum and many other machines. That's why these
 144 joysticks are called "Multisystem".
 145
 146   Now their pinout:
 147
 148       +---------> Right
 149       | +-------> Left
 150       | | +-----> Down
 151       | | | +---> Up
 152       | | | |
 153   _____________
 154 5 \ x o o o o / 1
 155    \ x o x o /
 156   9 `~~~~~~~' 6
 157        |   |
 158        |   +----> Button
 159        +--------> Ground
 160
 161   However, as time passed, extensions to this standard developed, and these
 162 were not compatible with each other:
 163
 164
 165         Atari 130, 800/XL/XE               MSX
 166
 167                                          +-----------> Power
 168       +---------> Right                  | +---------> Right
 169       | +-------> Left                   | | +-------> Left
 170       | | +-----> Down                   | | | +-----> Down
 171       | | | +---> Up                     | | | | +---> Up
 172       | | | |                            | | | | |
 173   _____________                        _____________
 174 5 \ x o o o o / 1                    5 \ o o o o o / 1
 175    \ x o o o /                          \ o o o o /
 176   9 `~~~~~~~' 6                        9 `~~~~~~~' 6
 177        | | |                              | | | |
 178        | | +----> Button                  | | | +----> Button 1
 179        | +------> Power                   | | +------> Button 2
 180        +--------> Ground                  | +--------> Output 3
 181                                           +----------> Ground
 182
 183         Amstrad CPC                        Commodore C64
 184
 185                                          +-----------> Analog Y
 186       +---------> Right                  | +---------> Right
 187       | +-------> Left                   | | +-------> Left
 188       | | +-----> Down                   | | | +-----> Down
 189       | | | +---> Up                     | | | | +---> Up
 190       | | | |                            | | | | |
 191   _____________                        _____________
 192 5 \ x o o o o / 1                    5 \ o o o o o / 1
 193    \ x o o o /                          \ o o o o /
 194   9 `~~~~~~~' 6                        9 `~~~~~~~' 6
 195        | | |                              | | | |
 196        | | +----> Button 1                | | | +----> Button
 197        | +------> Button 2                | | +------> Power
 198        +--------> Ground                  | +--------> Ground
 199                                           +----------> Analog X
 200
 201         Sinclair Spectrum +2A/+3           Amiga 1200
 202
 203     +-----------> Up                     +-----------> Button 3
 204     | +---------> Fire                   | +---------> Right
 205     | |                                  | | +-------> Left
 206     | |   +-----> Ground                 | | | +-----> Down
 207     | |   |                              | | | | +---> Up
 208     | |   |                              | | | | |
 209   _____________                        _____________
 210 5 \ o o x o x / 1                    5 \ o o o o o / 1
 211    \ o o o o /                          \ o o o o /
 212   9 `~~~~~~~' 6                        9 `~~~~~~~' 6
 213      | | | |                              | | | |
 214      | | | +----> Right                   | | | +----> Button 1
 215      | | +------> Left                    | | +------> Power
 216      | +--------> Ground                  | +--------> Ground
 217      +----------> Down                    +----------> Button 2
 218
 219   And there were many others.
 220
 221 2.2.1 Multisystem joysticks using db9.c
 222 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 223   For the Multisystem joysticks, and their derivatives, the db9.c driver
 224 was written. It allows only one joystick / gamepad per parallel port, but
 225 the interface is easy to build and works with almost anything.
 226
 227   For the basic 1-button Multisystem joystick you connect its wires to the
 228 parallel port like this:
 229
 230 (pin  1) -----> Power
 231 (pin 18) -----> Ground
 232
 233 (pin  2) -----> Up
 234 (pin  3) -----> Down
 235 (pin  4) -----> Left
 236 (pin  5) -----> Right
 237 (pin  6) -----> Button 1
 238
 239   However, if the joystick is switch based (eg. clicks when you move it),
 240 you might or might not, depending on your parallel port, need 10 kOhm pullup
 241 resistors on each of the direction and button signals, like this:
 242
 243 (pin 2) ------------+------> Up
 244           Resistor  |
 245 (pin 1) --[10kOhm]--+
 246
 247   Try without, and if it doesn't work, add them. For TTL based joysticks /
 248 gamepads the pullups are not needed.
 249
 250   For joysticks with two buttons you connect the second button to pin 7 on
 251 the parallel port.
 252
 253 (pin 7) -----> Button 2
 254
 255   And that's it.
 256
 257   On a side note, if you have already built a different adapter for use with
 258 the digital joystick driver 0.8.0.2, this is also supported by the db9.c
 259 driver, as device type 8. (See section 3.2)
 260
 261 2.2.2 Multisystem joysticks using gamecon.c
 262 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 263   For some people just one joystick per parallel port is not enough, and/or
 264 want to use them on one parallel port together with NES/SNES/PSX pads. This is
 265 possible using the gamecon.c. It supports up to 5 devices of the above types,
 266 including 1 and 2 buttons Multisystem joysticks.
 267
 268   However, there is nothing for free. To allow more sticks to be used at
 269 once, you need the sticks to be purely switch based (that is non-TTL), and
 270 not to need power. Just a plain simple six switches inside. If your
 271 joystick can do more (eg. turbofire) you'll need to disable it totally first
 272 if you want to use gamecon.c.
 273
 274   Also, the connection is a bit more complex. You'll need a bunch of diodes,
 275 and one pullup resistor. First, you connect the Directions and the button
 276 the same as for db9, however with the diodes inbetween.
 277
 278             Diodes
 279 (pin 2) -----|<|----> Up
 280 (pin 3) -----|<|----> Down
 281 (pin 4) -----|<|----> Left
 282 (pin 5) -----|<|----> Right
 283 (pin 6) -----|<|----> Button 1
 284
 285   For two button sticks you also connect the other button.
 286
 287 (pin 7) -----|<|----> Button 2
 288
 289   And finally, you connect the Ground wire of the joystick, like done in
 290 this little schematic to Power and Data on the parallel port, as described
 291 for the NES / SNES pads in section 2.1 of this file - that is, one data pin
 292 for each joystick. The power source is shared.
 293
 294 Data    ------------+-----> Ground
 295           Resistor  |
 296 Power   --[10kOhm]--+
 297
 298   And that's all, here we go!
 299
 300 2.2.3 Multisystem joysticks using turbografx.c
 301 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 302   The TurboGraFX interface, designed by
 303
 304         Steffen Schwenke <schwenke@burg-halle.de>
 305
 306   allows up to 7 Multisystem joysticks connected to the parallel port. In
 307 Steffen's version, there is support for up to 5 buttons per joystick.  However,
 308 since this doesn't work reliably on all parallel ports, the turbografx.c driver
 309 supports only one button per joystick. For more information on how to build the
 310 interface, see
 311
 312         http://www2.burg-halle.de/~schwenke/parport.html
 313
 314 2.3 Sony Playstation
 315 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 316
 317   The PSX controller is supported by the gamecon.c. Pinout of the PSX
 318 controller (compatible with DirectPadPro):
 319
 320   +---------+---------+---------+
 321 9 | o  o  o | o  o  o | o  o  o | 1               parallel
 322    \________|_________|________/                  port pins
 323     |  |      |  |  |   |
 324     |  |      |  |  |   +-------->  Clock    ---  (4)
 325     |  |      |  |  +------------>  Select   ---  (3)
 326     |  |      |  +--------------->  Power    ---  (5-9)
 327     |  |      +------------------>  Ground   ---  (18-25)
 328     |  +------------------------->  Command  ---  (2)
 329     +---------------------------->  Data     ---  (one of 10,11,12,13,15)
 330
 331   The driver supports these controllers:
 332
 333  * Standard PSX Pad
 334  * NegCon PSX Pad
 335  * Analog PSX Pad (red mode)
 336  * Analog PSX Pad (green mode)
 337  * PSX Rumble Pad
 338  * PSX DDR Pad
 339
 340 2.4 Sega
 341 ~~~~~~~~
 342   All the Sega controllers are more or less based on the standard 2-button
 343 Multisystem joystick. However, since they don't use switches and use TTL
 344 logic, the only driver usable with them is the db9.c driver.
 345
 346 2.4.1 Sega Master System
 347 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 348   The SMS gamepads are almost exactly the same as normal 2-button
 349 Multisystem joysticks. Set the driver to Multi2 mode, use the corresponding
 350 parallel port pins, and the following schematic:
 351
 352     +-----------> Power
 353     | +---------> Right
 354     | | +-------> Left
 355     | | | +-----> Down
 356     | | | | +---> Up
 357     | | | | |
 358   _____________
 359 5 \ o o o o o / 1
 360    \ o o x o /
 361   9 `~~~~~~~' 6
 362      | |   |
 363      | |   +----> Button 1
 364      | +--------> Ground
 365      +----------> Button 2
 366
 367 2.4.2 Sega Genesis aka MegaDrive
 368 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 369   The Sega Genesis (in Europe sold as Sega MegaDrive) pads are an extension
 370 to the Sega Master System pads. They use more buttons (3+1, 5+1, 6+1).  Use
 371 the following schematic:
 372
 373     +-----------> Power
 374     | +---------> Right
 375     | | +-------> Left
 376     | | | +-----> Down
 377     | | | | +---> Up
 378     | | | | |
 379   _____________
 380 5 \ o o o o o / 1
 381    \ o o o o /
 382   9 `~~~~~~~' 6
 383      | | | |
 384      | | | +----> Button 1
 385      | | +------> Select
 386      | +--------> Ground
 387      +----------> Button 2
 388
 389   The Select pin goes to pin 14 on the parallel port.
 390
 391 (pin 14) -----> Select
 392
 393   The rest is the same as for Multi2 joysticks using db9.c
 394
 395 2.4.3 Sega Saturn
 396 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
 397   Sega Saturn has eight buttons, and to transfer that, without hacks like
 398 Genesis 6 pads use, it needs one more select pin. Anyway, it is still
 399 handled by the db9.c driver. Its pinout is very different from anything
 400 else.  Use this schematic:
 401
 402     +-----------> Select 1
 403     | +---------> Power
 404     | | +-------> Up
 405     | | | +-----> Down
 406     | | | | +---> Ground
 407     | | | | |
 408   _____________
 409 5 \ o o o o o / 1
 410    \ o o o o /
 411   9 `~~~~~~~' 6
 412      | | | |
 413      | | | +----> Select 2
 414      | | +------> Right
 415      | +--------> Left
 416      +----------> Power
 417
 418   Select 1 is pin 14 on the parallel port, Select 2 is pin 16 on the
 419 parallel port.
 420
 421 (pin 14) -----> Select 1
 422 (pin 16) -----> Select 2
 423
 424   The other pins (Up, Down, Right, Left, Power, Ground) are the same as for
 425 Multi joysticks using db9.c
 426
 427 3. The drivers
 428 ~~~~~~~~~~~~~~
 429   There are three drivers for the parallel port interfaces. Each, as
 430 described above, allows to connect a different group of joysticks and pads.
 431 Here are described their command lines:
 432
 433 3.1 gamecon.c
 434 ~~~~~~~~~~~~~
 435   Using gamecon.c you can connect up to five devices to one parallel port. It
 436 uses the following kernel/module command line:
 437
 438         gamecon.map=port,pad1,pad2,pad3,pad4,pad5
 439
 440   Where 'port' the number of the parport interface (eg. 0 for parport0).
 441
 442   And 'pad1' to 'pad5' are pad types connected to different data input pins
 443 (10,11,12,13,15), as described in section 2.1 of this file.
 444
 445   The types are:
 446
 447         Type | Joystick/Pad
 448         --------------------
 449           0  | None
 450           1  | SNES pad
 451           2  | NES pad
 452           4  | Multisystem 1-button joystick
 453           5  | Multisystem 2-button joystick
 454           6  | N64 pad
 455           7  | Sony PSX controller
 456           8  | Sony PSX DDR controller
 457           9  | SNES mouse
 458
 459   The exact type of the PSX controller type is autoprobed when used, so
 460 hot swapping should work (but is not recommended).
 461
 462   Should you want to use more than one of parallel ports at once, you can use
 463 gamecon.map2 and gamecon.map3 as additional command line parameters for two
 464 more parallel ports.
 465
 466   There are two options specific to PSX driver portion.  gamecon.psx_delay sets
 467 the command delay when talking to the controllers. The default of 25 should
 468 work but you can try lowering it for better performance. If your pads don't
 469 respond try raising it until they work. Setting the type to 8 allows the
 470 driver to be used with Dance Dance Revolution or similar games. Arrow keys are
 471 registered as key presses instead of X and Y axes.
 472
 473 3.2 db9.c
 474 ~~~~~~~~~
 475   Apart from making an interface, there is nothing difficult on using the
 476 db9.c driver. It uses the following kernel/module command line:
 477
 478         db9.dev=port,type
 479
 480   Where 'port' is the number of the parport interface (eg. 0 for parport0).
 481
 482   Caveat here: This driver only works on bidirectional parallel ports. If
 483 your parallel port is recent enough, you should have no trouble with this.
 484 Old parallel ports may not have this feature.
 485
 486   'Type' is the type of joystick or pad attached:
 487
 488         Type | Joystick/Pad
 489         --------------------
 490           0  | None
 491           1  | Multisystem 1-button joystick
 492           2  | Multisystem 2-button joystick
 493           3  | Genesis pad (3+1 buttons)
 494           5  | Genesis pad (5+1 buttons)
 495           6  | Genesis pad (6+2 buttons)
 496           7  | Saturn pad (8 buttons)
 497           8  | Multisystem 1-button joystick (v0.8.0.2 pin-out)
 498           9  | Two Multisystem 1-button joysticks (v0.8.0.2 pin-out)
 499          10  | Amiga CD32 pad
 500
 501   Should you want to use more than one of these joysticks/pads at once, you
 502 can use db9.dev2 and db9.dev3 as additional command line parameters for two
 503 more joysticks/pads.
 504
 505 3.3 turbografx.c
 506 ~~~~~~~~~~~~~~~~
 507   The turbografx.c driver uses a very simple kernel/module command line:
 508
 509         turbografx.map=port,js1,js2,js3,js4,js5,js6,js7
 510
 511   Where 'port' is the number of the parport interface (eg. 0 for parport0).
 512
 513   'jsX' is the number of buttons the Multisystem joysticks connected to the
 514 interface ports 1-7 have. For a standard multisystem joystick, this is 1.
 515
 516   Should you want to use more than one of these interfaces at once, you can
 517 use turbografx.map2 and turbografx.map3 as additional command line parameters
 518 for two more interfaces.
 519
 520 3.4 PC parallel port pinout
 521 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 522                   .----------------------------------------.
 523    At the PC:     \ 13 12 11 10  9  8  7  6  5  4  3  2  1 /
 524                    \  25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 /
 525                      ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 526
 527           Pin | Name    | Description
 528         ~~~~~~|~~~~~~~~~|~~~~~~~~~~
 529             1 | /STROBE | Strobe
 530           2-9 | D0-D7   | Data Bit 0-7
 531            10 | /ACK    | Acknowledge
 532            11 | BUSY    | Busy
 533            12 | PE      | Paper End
 534            13 | SELIN   | Select In
 535            14 | /AUTOFD | Autofeed
 536            15 | /ERROR  | Error
 537            16 | /INIT   | Initialize
 538            17 | /SEL    | Select
 539         18-25 | GND     | Signal Ground
 540
 541 3.5 End
 542 ~~~~~~~
 543   That's all, folks! Have fun!