[8-bit AVR] [C] Logik Alarmsystem bzw. "Majority Logic"

[Jonas S. (microwave)]

Hi µC.net-Community!

Ich möchte auf einem ATmega16 eine Alarmsystem-Logik in C 
implementieren.
Die Anforderung ist trivial: Wenn zwei von drei Eingängen high sind, ist 
ein Alarmbit zu setzen.
Dazu ist die Verknüpfung D = A ^ B v B ^ C v A ^ C in C zu realisieren.
Die Eingänge müssen per Maskierung aus dem "active low"-Eingang "PIND" 
extrahiert werden.

Untenstehend sind "zwei" meiner Lösungsvorschläge präsentiert. Die 
allgemeine Frage ist nun, ob das irgendwie kürzer geht? Und spezifisch 
möchte ich wissen, ob "((I & B1) && (I & B2)) || ((I & B2) && (I & B3)) 
|| ((I & B1) && (I & B3))" vereinfacht werden kann. Die Knacknuss für 
mich ist die Kombination von "bitwise"- und "boolean"-Verknüpfungen.
Ich habe auch versucht, mittels Schieben die Eingangsbits auf die 
Position des Alarmbits zu bringen, womit die booleschen Operatoren 
wegfallen:

tmp = (((I & (1 << 3)) >> 3) & ((I & (1 << 4)) >> 4))
| (((I & (1 << 4)) >> 4) & ((I & (1 << 5)) >> 5))
| (((I & (1 << 3)) >> 3) & ((I & (1 << 5)) >> 5));
    
if(tmp){
  PORTD |= ALARMRANGE;
}else{
  PORTD &= ~ALARMRANGE;
}

Da die Shifts äquivalent zu * bzw. / 2^n sind, habe ich jetzt 
arithmetische und bitweise Operatoren in dem Ausdruck. Wieder weiss ich 
nicht, wie ich das allgemein vereinfachen soll.
Falls es nicht kürzer geht - welche Variante würdet ihr dann bevorzugen, 
und warum?


So, hier der C-Quellcode:
Die verwendeten Ports sind als initialisiert zu betrachten.
Als kürzeste Entsprechung in C habe ich Folgendes gefunden:

#include <avr/io.h>

#define B1 (1 << 3)
#define B2 (1 << 4)
#define B3 (1 << 5)
#define ALARMRANGE (1 << 6)

int main(void){
  unsigned char I = 0;

  for(;;){
    I = ~PIND;

    if (((I & B1) && (I & B2)) || ((I & B2) && (I & B3)) || ((I & B1) && (I & B3))){
      PORTD |= ALARMRANGE;
    }else{
      PORTD &= ~ALARMRANGE;
    }
  }

  return 0;
}

Das Maskieren kann separat erfolgen:

for(;;){
  I1 = ~PIND & B1;
  I2 = ~PIND & B2;
  I3 = ~PIND & B3;

  if ((I1 && I2) || (I2 && I3) || (I1 && I3)){
    PORTD |= ALARMRANGE;
  }else{
    PORTD &= ~ALARMRANGE;
  }
}

Vielen Dank im Voraus!

Grüsse - Microwave89

[chris (Gast)]

for(;;){
  I1 = ~PIND & B1;
  I2 = ~PIND & B2;
  I3 = ~PIND & B3;

  uint8_t tmp=0;
  if (I1)
    tmp++;
  if (I2)
    tmp++;
  if (I3)
    tmp++;
  
  if (tmp >= 2)
  {
    PORTD |= ALARMRANGE;
  }
  else
  {
    PORTD &= ~ALARMRANGE;
  }
}

[Jonas S. (microwave)]

Hi chris

Vielen Dank für deinen Vorschlag! Das gefällt mir viel besser als meine 
Holzhammer-Lösungen.
Dein Ansatz ist leserlicher und einfach erweiterbar. Indem ich die 
Einzelvariablen mit einem booleschen Array[n] und die if-Abfragen mit 
einer for-Schleife ersetze, könnte ich auf m Eingänge aus n an 
allgemeinen Positionen reagieren. :)

Für den Spezialfall nebeneinander liegender Eingänge fällt das boolesche 
Array weg:

#define n 3  //Total number of inputs
#define m 2  //Number of inputs for output activation
#define BITOFFSET 0x3  //Offset from LSB
... //int main() and so on...
  for(;;){
    if((m > n) || (8 < n+BITOFFSET)){
      LEDPORT |= (1 << 7);
      break;
    }

    buttons_input = ~BUTTONS;
    tmp = 1;
    for (int i = BITOFFSET; i < n+BITOFFSET; i++){
      if ((1 << i) & buttons_input)
        tmp++;
    }

    if (m < tmp){
      LEDPORT |= (1 << 6);
    }else{
      LEDPORT &= ~(1 << 6);
    }
  }

Grüsse - Microwave