FB_T_FF¶

[[Bild des Funktionsbausteins – in der 4diac-IDE als Symbol mit einem Ereigniseingang REQ, Ausgang CNF, Dateneingängen CLK (BOOL) und RST (BOOL) sowie Datenausgang Q (BOOL) dargestellt]]

FB_T_FF

Einleitung¶

Der FB_T_FF (Toggle Flip-Flop) realisiert einen flankengesteuerten, asynchron rücksetzbaren Frequenzteiler oder Umschalter. Bei jedem ansteigenden Taktflanke am Eingang CLK wird der Ausgang Q invertiert (getoggelt). Ein hoher Pegel am RST-Eingang setzt Q sofort zurück auf FALSE. Der Baustein eignet sich insbesondere für binäre Zustandswechsel in Steuerungsabläufen.

Schnittstellenstruktur¶

Ereignis-Eingänge¶

Ereignis	assoziierte Daten	Beschreibung
`REQ`	`CLK`, `RST`	Normaler Ausführungsauftrag; triggert den Algorithmus

Ereignis-Ausgänge¶

Ereignis	assoziierte Daten	Beschreibung
`CNF`	`Q`	Bestätigt die Ausführung, liefert den aktuellen Wert von `Q`

Daten-Eingänge¶

Name	Typ	Beschreibung
`CLK`	BOOL	Taktsignal (Flankenauswertung)
`RST`	BOOL	Asynchroner Reset (aktiv High)

Daten-Ausgänge¶

Name	Typ	Beschreibung
`Q`	BOOL	Ausgang – toggelt bei steigender CLK-Flanke, es sei denn, Reset ist aktiv

Adapter¶

Keine Adapter vorhanden.

Funktionsweise¶

Der Baustein wird mit dem REQ-Ereignis aufgerufen. Bei jedem Aufruf wird die interne Variable EDGE (Bool, initial TRUE) wie folgt aktualisiert:

Reset-Vorrang: Ist RST = TRUE, wird Q sofort auf FALSE gesetzt.
Flankendetektion: Falls RST nicht aktiv ist und die Bedingung CLK AND NOT EDGE erfüllt ist, liegt eine steigende Flanke von CLK vor. In diesem Fall wird Q invertiert: Q := NOT Q.
Speicherung: Nach der Auswertung wird EDGE := CLK gesetzt, damit bei nächsten Aufruf die Flanke erkannt werden kann.

Der Algorithmus wird im internen Zustand REQ ausgeführt; nach dem Algorithmus wird das CNF-Ereignis gesendet.

Technische Besonderheiten¶

Flankenerkennung ohne Verzögerung: Die Erkennung einer steigenden Flanke erfolgt durch den Vergleich des aktuellen CLK-Werts mit dem vorherigen (gespeichert in EDGE). Dies ist eine typische Software-Realisation eines flankengesteuerten Flipflops.
Asynchroner Reset: Der Reset wirkt sofort bei jedem Aufruf, unabhängig von der Taktflanke.
Initialzustand: Q ist nach dem Starten des Bausteins nicht definiert; es wird erst durch den ersten REQ-Aufruf oder einen Reset gesetzt. Die interne EDGE ist initial TRUE, sodass die erste steigende Flanke (von FALSE auf TRUE) korrekt erkannt wird.

Zustandsübersicht¶

Der Baustein ist als SimpleFB mit einem einzigen EC‑Zustand implementiert:

Zustand	Eingehende Ereignisse	Ausgehende Aktion	Ausgehendes Ereignis
`REQ`	`REQ`	Führe Algorithmus `REQ` aus (Toggle/Reset-Logik)	`CNF`

Der Zustand wird nach Abarbeitung sofort wieder scharf geschaltet; es gibt keine Warte- oder Folgezustände.

Anwendungsszenarien¶

Frequenzteiler: Anlegen eines Rechtecksignals an CLK; an Q erscheint die halbe Frequenz.
Binärer Zustandswechsel: Umschalten einer Leuchte oder eines Ventils bei jedem Taktimpuls.
Reset-gesicherter Toggle: Durch Ansteuern von RST kann der Ausgang in eine definierte Grundstellung gezwungen werden.
Pulszähler: Kombination mehrerer FB_T_FF hintereinander ergibt einen binären Zähler.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen¶

Baustein	Eigenschaft
SR-Flipflop	Setzt und rückgesetzt durch separate Eingänge; kein Toggle-Verhalten.
D-Flipflop	Übernimmt den Wert von `D` bei Taktflanke; kein Toggle, kein Reset integriert.
FB_T_FF	Invertiert den Ausgang bei jeder steigenden Flanke, asynchroner Reset möglich.

Der FB_T_FF ist damit ideal für einfache Umschaltaufgaben, bei denen kein Setz-/Rücksetz-Eingang benötigt wird.

Fazit¶

Der FB_T_FF realisiert ein robustes, flankengesteuertes Toggle-Flipflop mit asynchronem Reset. Durch die kompakte Implementierung eignet er sich für zeitkritische Steuerungen in der Automatisierungstechnik, bei denen zuverlässige Zustandswechsel erforderlich sind. Die Flankendetektion ist softwaremäßig sauber gelöst und benötigt keine zusätzliche Hardware.