器件管脚图及功能表上课讲义

器件管脚图及功能表
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附录6 器件管脚图及功能表
74LS74双D 正沿触发器 74LS273八D 触发器
74LS377八D 触发器
74LS374八D 触发器
（三态输出） 74LS175双输出四D 触发器
74LS245
74LS161四位二进制同步计数器 74LS139双2：4译码器
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74LS151
八选一选择器
74LS157
四个二选一选择器
74LS257 四个二选一选择器
210
6116 2K*8 RAM
2716 2K*8 ROM
2732 4K*8 ROM
74LS138 3：8译码器
74LS148 8：3八进制优先编码器
附录9微指令寄存器的各字段微操作信号输出去向及功能
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附录10 联机通讯指南
一、准备
1、准备一台PC机。

2、把TEC-2机在实验台上放好打开，将TEC-2的随机电源放在TEC-2的左侧，并确认电源开关处在关断的位置。

二、连接电源线
1、将TEC-2机电源的直流输出插头P8插在TEC-2机垂直板左侧的插座P8上；
将TEC-2机电源的直流输出插头P9插在TEC-2水平板左侧的插座P9上。

特别提醒注意：不要接反P8和P9，否则会烧机器或电源。

2、将TEC-2电源的电源线一端接电源的交流输入插孔，另一端接220V交流电源接线盒。

注意：TEC-2电源的交流电源线必须和计算机的电源线接在同一个有地线的电源接线盒上，以保证两设备共地，否则可能烧毁电源或机器。

三、连接TEC-2和PC
1、准备好随机提供的TEC-2和PC的串口通讯电缆。

该电缆一端是9孔的插头，另一端是25孔的插头。

注意：TEC-2随机提供多条通讯电缆，请务必正确选用，以免错误连接造成联机失败。

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2、把串口通讯电缆的9孔插头接在TEC-2机的上板左下角V70插座上，25孔插头插在计算机的串口上（COM1或COM2）。

如果PC上没有25针的串口或者25针的串口已被其它设备占用，TEC-2 随机提供一个9转25的转换器可以把25孔的插头转换成9孔的插头，接在9针的串口上。

四、TEC-2的初始设置
将TEC-2大板下方钮子开关S2~S0拨成100（向上为“1”，向下为“0”）；
FS1~FS4拨成1010（向上为“1”，向下为“0”）；
将CONT/STEP钮子开关拨到CONT位置。

五、开机
1、打开计算机电源开关，使计算机正常启动。

2、打开TEC-2电源开关，TEC-2大板左上角一排指示灯亮。

六、加载通讯软件
1、用户可以根据联机PC的软件配置情况选择以下三种方法之一运行联机通讯软件。

•如果计算机没有硬盘，把用户程序盘插入软驱，并用它启动计算机，然后键入：
A：\>CD TEC-2
A：\>PCEC
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• 如果计算机有硬盘并且装有DOS 操作系统，则进行以下操作： C ：\>MD TEC-2
C ：\>COPY A ：\TEC-2 C ：\TEC-2 C ：\>C
D TEC-2 C ：\TEC-2>PCEC
• 如果计算机有硬盘并且装有WINDOWS 操作系统，把用户程序盘插入软驱，将软盘中的文件夹“TEC-2”拷贝到C ：\盘，点击“开始→运行”，在弹出的窗口中键入：
C ：\TEC-2\PCEC ↙
正确执行上述操作就会在计算机屏幕上出现以下界面：
2、用计算机的串口COM1和TEC-2通讯，选择“1”，直接回车； 用计算机的串口COM2和TEC-2通讯，选择“2”，然后按回车键。

此时计算机屏幕上出现以下设置信息：
*************************************************************
F10→Display Main Menu
ALT F10→
Copy Screen to File SCA.TMP
**************************************************
Baud Rate = 9600 bits/second
Parity = None
Stop bit = 1 bit
Character Length = 8 bits
Change these characters ? （N）
*************************************************************
此界面的设置为推荐设置，键入“N”键后回车。

然后按压TEC-2大板左下角的LDMC/RESET键加载微程序。

这时计算机屏幕出现以下界面表示联机成功：
**************************************************************** TEC-2 CRT MONITOR
Version 5.0, Jan. 1994
Computer Architecture Lab., Tsinghua University
>
**************************************************************** 此时可以运行TEC-2计算机系统的指令，如U、D、T、P、A等或做TEC-2计算机组成原理的实验。

如果按压LDMC/RESET键后屏幕上没有任何反应，这时可按F10屏幕出现以下界面：
**************************************************************** 0…Return to TEC-2 CRT Monitor
1…Send a file to TEC-2
2…Receive a file from TEC-2
3…Return to PC (MS) –DOS
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Enter your choice：[0]
**************************************************************** 选（3）或者按Ctrl+Pause键退出联机通讯程序，重新运行程序PCEC，并选择另一个串口再试。

注意：开机时先开计算机的电源，当计算机正常启动后，再打开TEC-2机的电源；关机时应先关掉TEC-2机的电源，再关掉计算机的电源。

任何时间一定不要带电操作。

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附录11 并行接口芯片8255A简介
1．8255A的内部结构
8255A的内部结构如图3.11.1所示。

它由以下几个部分组成：
（1）三个数据端口A、B、C
8255A芯片内部有三个8位的输入输出端口，分别为A口、B口和C口，可用指令将它们分别设置成输入或输出端口。

它们在结构和功能上有各自的特点。

图 3.11.1 8255A的内部结构及引脚
端口A包含一个8位数据输入锁存器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器。

端口A无论用作输入口还是输出口，其数据均能受到锁存。

端口B包含一个8位数据输入缓冲器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器。

用端口B作为输出口时，其数据能得到锁存。

作为输入口时，它不具有锁存能力，因此外设输入的数据必须维持到被CPU读取为止。

端口C包含一个8位数据输入缓冲器和一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，作为输入口时，它不具有锁存能力。

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端口A和端口B一般作为独立的I/O口使用，与外设的数据线相连。

端口C可以作为一个独立的8位I/O口，也可以拆分为高4位和低4位的两个4位端口，作为二个独立的4位I/O口使用；端口C拆分开的高4位和低4位还可以与端口A和端口B配合，用作它们的联络信号线。

（2）A组控制、B组控制
8255A将端口A、B、C分为两组：端口A和端口C的高4位构成A组，由A组控制逻辑电路进行控制；端口B和端口C的低4位构成B组，由B组控制逻辑电路进行控制。

这两组控制逻辑都从读/写控制逻辑接收命令信号和读写信号，从内部数据总线接收控制字，并根据控制字确定各端口的工作方式。

（3）数据总线缓冲器
数据总线缓冲器是一个双向三态的8位缓冲器，它直接与系统数据总线连接，是8255A与CPU之间传输数据的必经之路，数据的输入输出以及控制字的写入都是通过这个缓冲器传递的。

（4）读/写控制逻辑
读/写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程。

它接收来自控制总线的控制信号/WR、/RD、RESET和地址总线的Ａ1、Ａ0以及由地址译码输出的片选信号/CS，由这些信号形成对端口的读写控制，并通过A组控制和B组控制电路实现对数据、状态和控制信息的传输。

2．8255A的外部引脚
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8255A芯片采用NMOS工艺制造，是一个40引脚双列直插式（DIP）封装组件。

其引脚排列如图3.11.1所示，各引脚信号名称和含义如下。

（1）与CPU连接的信号线
D7～D0：8255A的双向三态数据线，和系统的数据总线相连。

A1、A0、/RD、/WR、/CS信号组合所实现的各种端口操作见表3.11.1所示。

表 3.11.1
（2）8255A与外部设备相连的信号线
PA7～PA0：A口与外部设备连接的数据线，由A口的工作方式决定这些引脚用作输入、输出或双向。

PB7～PB0：B口与外部设备连接的数据线，由B口的工作方式决定这些引脚用作输入或输出。

PC7～PC0：C口输入输出数据线，这些引脚的用途由A组，B组的工作方式决定。

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这24根信号线均可用来连接I/O设备，它们可以传送数字量或开关量信号，C端口还常常用来传递控制和状态信号。

3．8255A的控制字
8255A有两类控制字：一类用于定义各端口的工作方式，称为方式选择控制字；另一类用于对C端口的一位进行置位或复位操作，称为C端口置位/复位控制字。

这里只介绍方式选择控制字。

（1）方式选择控制字
8255A共有三种基本工作方式，它们是：
方式0：基本的输入/输出方式。

方式1：选通输入/输出方式（应答方式）。

方式2：双向传输方式。

这里只介绍8255A的方式0。

8255A各数据端口的工作方式由方式选择控制字（如图3.11.2所示）进行设置。

对8255A进行初始化编程时，通过向控制字寄存器写入方式选择控制字，可以让三个数据端口以需要的方式工作。

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图 3.11.2 8255A的方式选择控制字
其中，D7位是方式选择控制字的标志位，它必须是1；D6D5位用于选择A 口的工作方式；D2位用于选择B口的工作方式；D4、D3、D1、D0位分别用于选择A口、C口高四位、B口和C口低四位的输入输出功能，置1时输入，置0时输出。

端口A可工作在3种工作方式中的任何一种，端口B只能工作在方式0或方式1，端口C则常常配合端口A和端口B工作，为这两个端口的输入/输出传输提供控制信号和状态信号。

只有端口A可工作在方式2。

同组的两个端口可以分别作为输入或输出端口，允许它们有不同的传输方向。

一个端口用作输入还是输出端口，完全通过对方式选择控制字的编程来确定。

4．8255A的工作方式0—基本输入/输出方式
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方式0称为基本输入输出方式，该方式下3个端口24根数据线完全由使用者决定它们的用途。

可将三个数据端口划分为四个独立的部分： A口和B口作为两个8位端口，C口的高4位和低4位可以用作两个4位端口（当然也可以作为一个8位端口），各个端口都可以独立用作输入或输出。

方式0使用在无条件传送和查询式传送两种场合。

无条件传送一般用于连接简单的外部设备。

例如，键盘和开关状态输入，状态指示灯输出。

进行无条件传送时，接口和外部设备之间不使用联络信号，CPU可以随时对该外部设备进行读写。

用8255A进行无条件传送时，可实现三路8位数据或两路8位及两路4位的数据传输。

进行查询式传送时，端口A和端口B作为数据的输入输出口，端口C的若干位用作联络信号。

把C端口的一组（4位）设置为输出，用作端口A和端口B的控制信号输出。

把C端口的另一组（4位）设置为输入，用作端口A和端口B的外设状态信号输入。

两个组中剩余的引脚信号还可以用于其他控制，例如控制指示灯，或者开关输入。

这样，利用端口C的配合，可实现端口A和端口B的查询式数据传输。

例：在TEC-2机中8255A的端口A地址为84H、端口B地址为85H、端口C地址为86H、控制端口地址为87H，现要求将其三个数据端口设置为方式0—基本的输入输出方式，其中端口A和端口C的低4位为输出，端口B和端口C的高4位
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为输入。

由图3.11.2可知，该8255A 的方式选择控制字应为8AH 。

其初始化程序如下：
MOV R0，8A
OUT 87
读端口B 的汇编语句是：IN 85；端口B 的数据送到R0
写端口A 的汇编语句是：OUT 84；R0的数据送到端口A
5．8255A 与CPU 的连接
8255A 和CPU 连接时，数据线和控制线一般直接和系统总线的相应信号相连，片选信号和地址译码器的输出相连，端口选择信号A1、A0和地址总线的A1、A0直接相连，三个端口的数据线和外设的数据线直接相连。

在实验中，TEC-2与8255A 的一般的连接方式如图3.11.3所示。

图 3.11.3 TEC-2与8255A 的一般的连接方式
AB0
AB1
地址 译码
AB7~AB2
附录12 串行接口芯片8251A简介
1．串行通讯的基本概念
通信方式可分为并行通信和串行通信两种。

串行通信是指在单根导线上将二进制数据一位一位顺序传送，与并行通信相比，由于所用的传输线少，并且可以借助现存的电话交换网进行信息传送，因此，特别适合于远距离传送。

对于离计算机较近的外部设备如鼠标、绘图仪、终端等，也常常采用串行方式交换数据。

所以，串行接口是微机应用系统常用的接口。

串行通信线路有如下3种方式：
（1）单工通信：它只允许一个方向传输数据，如图3.12.1（a）所示。

A只作为数据发送器，B只作为数据接收器，不能进行反方向传输。

（2）半双工通信：它允许两个方向传输数据，但不能同时传输，只能交替进行，A发B收或B发A收，如图3.12.1（b）所示。

在这种情况下，为了控制线路换向，必须对两端设备进行控制，以确定数据流向。

这种协调可以靠增加接口的附加控制线来实现，也可用软件约定来实现。

（3）全双工通信：它允许两个方向同时进行数据传输，A收B发的同时可A发B收，如图3.12.1（c）所示。

显然，两个传输方向的资源必须完全独立，A 与B都必须有独立的接收器和发送器，从A到B和从B到A的数据通路也必须完全分开(至少在逻辑上是分开的)。

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图 3.12.1 串行通信线路的3种方式
串行通信分为两种类型：异步串行通信和同步串行通信。

所谓异步通信是指通信中字符与字符之间没有严格的定时要求，而字符内位与位之间有严格而精确的定时。

异步通信的格式见图3.12.2。

通信线路上传送的每个字符包括1个起始位、5～8个数据位（低位先传送）、1个奇偶校验位（可无）以及1～2
个停止位。

起始位和停止位分别用来表示字符的开始与结束，由此构成的一串数据叫做帧。

从图3.12.2可以看到，一帧数据中位与位之间的时间间隔是固定的，而相邻两帧的数据之间其时间间隔是不固定的。

图 3.12.2 帧的格式
异步通信时字符是一帧帧传送的，每帧字符的传送靠起始位同步。

为了保证正常通信，通信双方在通信之前必须约定：
① 字符格式，即一个字符包含多少个数据位、停止位以及采用何种校验形式。

②波特率，即数据传送的速率，用位/秒（bit/s，或bps）来表示，也就是图3.12.2中二进制位持续时间的倒数，它也是衡量传输通道频宽的指标。

例如，设数据传送的速率为120字符/秒，每个字符（帧）包括10个数据位，则传送的波特率为10×120=1200位/秒=1200波特，则每一位传送的时间为
Td=1/1200=0.833ms。

同步传送不给每个字符加起始位和停止位，而是把字符顺序连接起来，组成一个数据块。

在数据块的开头设置1～2个同步字符SYNC，表示数据传送的开始，在数据块的末尾加有一定的差错校验字符。

在同步通信时，数据是连续发送的，字符与字符之间没有空隙，严格按照约定的速率发送和接收。

2．8251A的主要性能和内部结构
825lA是可编程的串行通信接口芯片，它的基本性能如下：
(1) 可工作在同步方式，也可工作在异步方式。

同步方式下波特率为0～64000波特，异步方式下波特率为0～19200波特。

(2) 在同步方式时，每个字符可定义为5、6、7或8位。

两种方法实现同步，由内部自动检测同步字符或由外部给出同步信号。

允许同步方式下增加奇/偶校验位进行校验。

(3) 在异步方式下，每个字符可定义为5、6、7或8位，用1位作奇偶校验。

时钟速率可用软件定义为波特率的l、16或64倍。

另外，8251A在异步方式下能
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自动为每个被输出的数据增加1个起始位，并能根据软件编程为每个输出数据设置1位、1.5位或2位停止位。

(4) 能进行出错检测。

带有奇偶、溢出和帧错误等检测电路，用户可通过输入状态寄存器的内容进行查询。

8251A的内部结构框图如图3.12.3所示。

从图中可以看出，它由数据总线缓冲器、读/写控制逻辑、发送缓冲器、发送控制器、接收缓冲器、接收控制器、调制/解调器控制逻辑、同步字符寄存器及控制各种操作的方式寄存器等组成。

各部件实现的功能如下所述。

1) 数据总线缓冲器
数据总线缓冲器通过8位数据线D7～D0和CPU的数据总线相连，负责把接收口接收到的信息送给CPU，或把CPU发来的信息送给发送口。

还可随时把状态寄存器中的内容读到CPU中，在825lA初始化时，分别把方式字、控制字和同步字符送到方式寄存器、控制寄存器和同步字符寄存器中。

2) 读/写控制逻辑
表3.12.1是8251A的控制信号与执行的操作之间的对应关系。

3) 发送缓冲器包括发送移位寄存器和数据输出寄存器，发送移位寄存器通过825lA芯片的TxD管脚将串行数据发送出去。

数据输出寄存器寄存来自CPU的数据，当发送移位寄存器空时，数据输出寄存器的内容送给移位寄存器。

发送控制电路对串行数据实行发送控制。

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图 3.12.3 8251A的内部结构框图
表3.12.1 8251A的控制信号与执行的操作之间的对应关系
/CS C/ D /RD /WR 功能
0 0 0 1 CPU从8251A读数据
0 1 0 1 CPU从8251A读状态
0 0 1 0 CPU写数据到8251A
0 1 1 0 CPU写命令到8251A
1 ×××不操作
4) 接收缓冲器与接收控制器
接收缓冲器包括接收移位寄存器和数据输入寄存器。

串行输入的数据通过8251A芯片的RxD管脚逐位进入接收移位寄存器，然后变成并行格式进入数据输入寄存器，等待CPU取走。

接收控制电路是用来控制数据接收工作。

5) 调制/解调器控制逻辑
利用8251A进行远距离通信时，发送方要通过调制解调器将输出的串行数字信号变为模拟信号，再发送出去。

接收方也必
须将模拟信号经过调制解调器变为数字信号，才
能由串行接口接收。

在全双工通信方式下，每个
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收、发口都是要连接调制解调器。

调制解调器控制电路是专为调制解调器提供控制信号用的。

3．8251A 的外部特性
（1）8251A 与CPU 的接口信号
8251A 外部引脚如图3.12.4所示，它与CPU 的接口信号可以分为五类，具体如下。

1） 双向的数据信号线D7～D0 825lA 有8条数据线D7～D0。

825lA 通过这8根线和CPU 的数据总线相连接，实际上，数据线上不只是传输数据，还传输CPU 对825lA 的编程命令字和825lA 送往CPU 的状态信息。

2） 片选信号/CS
低电平有效，芯片被选中才能工作，如果8251A 未被选中，数据线D7～D0将处于高阻状态，读/写信号对芯片都不起作用。

3） 读/写控制信号
/RD 为读信号，低电平有效。

当该信号有效时，并且/CS 也为低电平，CPU 可以从8251A 读取数据或状态信息。

/WR 为写信号，低电平有效。

当该信号有效时，并且/CS 也为低电平，CPU 可以向8251写入数据或控制字。

图 12.4 图 3.12.4 8251A 外部引脚
C/ D 为控制/数据信号，分时复用。

用来区分当前读/写的是数据还是控制信息或状态信息。

当C/ D 为高电平时，系统处理的是控制信息或状态信息，从D7～D0端写入8251A的必须是方式字、控制字或同步字符。

当C/ D 为低电平时，写入的是数据。

RESET为复位信号，高电平有效。

当该信号为高时，8251A实现复位功能，内部所有的寄存器都被置为初始状态。

CLK为主时钟信号，用于芯片内部的定时。

对于同步方式，它的频率必须大于发送时钟/TxC和接收时钟/RxC的30倍。

对于异步方式，必须大于它们的4.5倍。

8251A的时钟频率规定在0.74～3.1 MHz的范围内。

8251A共有三种时钟信号：CLK、/TxC和/RxC 。

其中发送时钟和接收时钟由波特率和波特率因子来决定。

4）与发送有关的联络信号
TxRDY为发送器准备好信号，高电平有效。

当该信号为高电平时，通知CPU，8251A已经准备好发送一个字符，表示CPU可以输入数据。

所谓发送器准备好，就是控制字的第0位TxEN为“1”时，使8251A允许发送，并且调制解调器已做好接收准备，发出信号使8251A的/CTS信号变低为有效，因此TxRDY为输出缓冲器空与/CTS与TxEN。

TxRDY可作为中断申请信号，也可作为查询方式的联络信号使用。

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TxE为发送器空信号，状态线，高电平有效。

当有效时表示发送器中的并行到串行转换器空，指示发送操作已经结束。

8251A从CPU接收待发的字符后，自动复位，字符串发送完毕，TxE又变为高电平。

5）与接收有关的联络信号。

RxRDY为接收器准备好信号，高电平有效。

当该信号为高时，表示825lA 已从外部设备或调制解调器中收到一个字符，等待CPU取走。

它可以作为中断请求信号或查询联络信号与CPU联系。

/RxC接收器时钟，由外部输入。

这个钟频率决定8251A接收数据的速率。

若采用同步方式，接收器时钟频率等于接收数据的频率；若采用异步方式，可用软件定义接收数据的波特率，情况与发送器时钟/TxC相似。

一般，接收器时钟应与对方的发送器时钟相同。

（2）8251A与外部装置之间的接口信号
8251A与外部装置进行连接的信号可大致分为数据信号和收发联络信号两类。

1）数据信号
TxD为发送数据信号端。

CPU送入825lA的并行数据，在825lA内部转换为串行数据，通过TxD端输出。

RxD为接收数据信号端。

RxD用来接收外部装置通过传输线送来的串行数据，数据进入825lA后转换为并行数据。

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2）发送数据时的联络信号
/RTS为请求发送信号，低电平有效。

这是8251A向调制解调器或外设发送的控制信息，初始化时由CPU向825lA写控制命令字来设置。

该信号有效时，表示CPU请求通过825lA向调制解调器发送数据。

/CTS为发送允许信号，低电平有效。

这是由调制解调器或外设送给8251A 的信号，是/RTS对的响应信号，只有当/CTS为低电平时，825lA才能执行发送操作。

3）接收数据时的联络信号
/DTR为数据终端准备好信号，低电平有效。

是由8251A送出的一个通用的输出信号，初始化时由CPU向8251A写控制命令字来设置。

该信号有效时，表示为接收数据做好了准备，CPU可以通过8251A从调制解调器接收数据。

/DSR为数据装置准备好信号，低电平有效。

这是由调制解调器或外设向8251A送入的一个通用的输入信号，是/DTR的回答信号，CPU可以通过读取状态寄存器的方法来查询/DSR是否有效。

以上发送数据和接收数据的联络信号，对于远距离串行通信时要通过调制解调器连接，实际上是和调制解调器之间的连接信号。

如果近距离传输时，可不用调制解调器，而直接通过MCl488和MCl489来连接，外设不要求有联络信号时，这些信号可以不用。

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使用MC1488和MC1489芯片时，传输时的电平是RS-232 C标准电平，所能传输的最大距离是30 m，一般不超过15 m。

数据传输的波特率低于20000波特。

连接如图3.12.5。

图 3.12.5 TTL与EIA相互转换
4．8251A的编程地址
从表3.12.1看到，8251A实际上只需要两个端口地址：一个用于数据端口，一个用于控制端口。

数据输入端口和数据输出端口可合用一个端口；状态端口和控制端口也可合用一个端口。

只用读信号/RD和写/WR信号即可区分是数据输入还是数据输出，是状态端口还是控制端口，状态端口只能读不能写。

这样在具体的硬件设计时可简化电路连接。

在TEC-2机中，地址线AB0和C/D 相连接，片选通过地址译码得到，/RD、/WR分别与控制总线的/IOR和/IOW相连。

所进行的操作见表3.12.1。

5．8251A的控制、状态字
1）方式控制字
方式寄存器是8251A在初始化时，用来写入方式选择字。

方式选择有两种：同步方式和异步方式。

此处只介绍异步方式。

方式控制字各字段的含义如下图3.12.6所示：
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图3.12.6 8251A方式控制字
例如，要求8251A芯片作为异步通信、波特率为64、字符长度8位、奇校验、2个停止位的方式选择字应为十六进制的DFH（1101111lB＝DFH）。

2）命令控制字
对8251A初始化时，写入了方式选择字后，接着要写入命令字，格式如图3.12.7
所示。

图 3.12.7 8251A命令控制字
由命令字来规定8251A的工作状态，才能启动串行通信开始工作或置位。

这样就要对控制寄存器输入控制字。

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