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AX_FB_T_FF

AX_FB_T_FF

Einleitung

Der Funktionsbaustein AX_FB_T_FF realisiert ein taktflankengesteuertes Toggle-Flipflop (T-FF).
Er schaltet seinen Ausgangszustand bei jeder aktiven Taktflanke um und kann asynchron zurückgesetzt werden.
Die Ein- und Ausgänge erfolgen ausschließlich über Adapter des Typs AX, die sowohl ein Ereignis als auch einen booleschen Datenwert übertragen.

Schnittstellenstruktur

Der Baustein besitzt keine direkten Ereignis- oder Datenschnittstellen.
Die gesamte Kommunikation erfolgt über Adapter (Plugs und Sockets).

Ereignis-Eingänge

Keine (Ereignisse werden über die Adapter CLK und RST empfangen).

Ereignis-Ausgänge

Keine (Ereignisse werden über den Adapter Q1 gesendet).

Daten-Eingänge

Keine (Daten werden über die Adapter CLK und RST empfangen).

Daten-Ausgänge

Keine (Daten werden über den Adapter Q1 gesendet).

Adapter

Richtung Name Typ Beschreibung
Socket (Eingang) CLK adapter::types::unidirectional::AX Taktsignal – bei jedem eingehenden Ereignis (E1) wird der Bool‑Wert (D1) als Taktpegel ausgewertet.
Socket (Eingang) RST adapter::types::unidirectional::AX Reset – bei einem eingehenden Ereignis (E1) wird der Ausgang unabhängig vom Takt auf FALSE gesetzt (asynchroner Reset).
Plug (Ausgang) Q1 adapter::types::unidirectional::AX Ausgang – bei jedem Taktwechsel oder Reset wird ein Ereignis (E1) ausgelöst und der aktuelle Bool‑Wert (D1) gesendet.

Die Adapter vom Typ unidirectional::AX besitzen intern: - Ein Ereignis (E1) - Ein Datum (D1) vom Typ BOOL

Funktionsweise

Der Baustein arbeitet als Toggle-Flipflop mit positiver Flankenerkennung.
Er besitzt einen internen Speicher EDGE, der den letzten Taktpegel speichert.

Algorithmus (im Zustand REQ):

  1. Wenn ein Reset-Ereignis an RST.E1 eintrifft:
  2. Ausgang Q1.D1 wird auf FALSE gesetzt.

  3. Ausgangsereignis Q1.E1 wird ausgelöst.

  4. Andernfalls, wenn ein Takt-Ereignis an CLK.E1 eintrifft:

  5. Prüfen, ob der aktuelle Taktpegel CLK.D1 = TRUE und der vorherige Pegel EDGE = FALSE ist (d.h. positive Flanke).
  6. Wenn ja: Q1.D1 wird invertiert (NOT Q1.D1).
  7. Unabhängig von der Flanke wird EDGE := CLK.D1 gesetzt (Pegelmerker).

  8. Ausgangsereignis Q1.E1 wird ausgelöst.

  9. Bleibt der Ausgang ohne Änderung, wenn RST.E1 oder CLK.E1 nicht eintreffen, wird kein Ereignis gesendet.

Technische Besonderheiten

  • Adapter basierte Schnittstelle: Der Baustein verwendet ausschließlich Adapter, was die modulare Kopplung mit anderen Bausteinen desselben Typs erleichtert.
  • Flankenerkennung: Die interne Variable EDGE realisiert eine einfache positive Flankenerkennung. Ein Tastwechsel von 0→1 löst das Toggeln aus; ein konstanter High-Pegel löst nur einmal aus.
  • Asynchroner Reset: Der Reset hat Vorrang vor der Taktflanke – er setzt den Ausgang sofort zurück, auch wenn gleichzeitig ein Takt-Ereignis ansteht.
  • Nur ein ECC-Zustand: Der gesamte Ablauf spielt sich im Zustand REQ ab. Beide Transitionen (CLK.E1 und RST.E1) führen zurück zu diesem Zustand.

Zustandsübersicht

Der ECC besteht aus einem einzigen Zustand REQ.
Jeder eingehende Ereignisimpuls (über CLK.E1 oder RST.E1) führt zur Ausführung des Algorithmus REQ und einem sofortigen Ausgangsereignis auf Q1.E1.

aktueller Zustand eingehendes Ereignis nächster Zustand ausgeführte Aktion
REQ RST.E1 REQ RESET: Q1.D1 = FALSE
REQ CLK.E1 REQ Toggle bei steigender Flanke und aktualisieren von EDGE

Keine weiteren Zustände oder Verweilzeiten.

Anwendungsszenarien

  • Taktgesteuerter Zustandswechsel: Umschalten eines Ausgangs bei jeder steigenden Flanke eines Taktsignals (z.B. für Frequenzteiler oder Zähler).
  • Tastenentprellung: Kombiniert mit einem Entprell-Baustein kann das Flipflop einen stabilen Zustandswechsel bei jedem Tastendruck erzeugen.
  • Signalumschaltung: Ein- und Ausschalten eines Signals durch wiederholte Impulse.
  • Steuerung in Automatisierungssystemen: Z.B. Wechsel zwischen zwei Betriebsmodi.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

  • Standard T-FF (z.B. F_TRIG/R_TRIG): Diese Bausteine detektieren nur Flanken, toggeln aber nicht den Ausgang. AX_FB_T_FF vereint Flankenerkennung und Toggle-Funktion.
  • SR-Flipflop (Set/Reset): Im Gegensatz zum SR-FF hat der T-FF nur einen Reset-Eingang und schaltet bei jedem Takt um, anstatt durch separate Set- und Reset-Signale gesteuert zu werden.
  • Adapterbasierte Varianten: Andere T-FF in 4diac nutzen oft direkte Ein-/Ausgänge. Dieser Baustein ermöglicht eine lose Kopplung über Adapter, was die Wiederverwendbarkeit erhöht.

Fazit

Der AX_FB_T_FF ist ein kompakter und flexibler Funktionsbaustein, der ein Toggle-Flipflop mit positiver Flankenerkennung und asynchronem Reset realisiert.
Durch die reine Adapter-Schnittstelle lässt er sich besonders gut in modularen, adapterbasierten Entwürfen einsetzen, bei denen Daten- und Ereignisübertragung über einen einheitlichen Kanal erfolgen.
Die einfache Logik und der minimale Zustandsautomat machen ihn zuverlässig und leicht verständlich.